2019年高頻地波雷達(dá).doc

1、一、簡介高頻地波雷達(dá)（HFSurfaceWaveRadar，簡稱HFSWR）作為一種新興的海洋監(jiān)測技術(shù)，具有超視距、大范圍、全天候以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種能實(shí)現(xiàn)對各國專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)（EEZ）監(jiān)測進(jìn)行有效監(jiān)測的高科技手段。各臨海發(fā)達(dá)國家均進(jìn)行了研發(fā)投入，并實(shí)施了多年的對比驗(yàn)證和應(yīng)用示范。高頻地波雷達(dá)利用短波（330MHz）在導(dǎo)電海洋表面繞射傳播衰減小的特點(diǎn)，采用垂直極化天線輻射電波，能超視距探測海平面視線以下出現(xiàn)的艦船、飛機(jī)、冰山和導(dǎo)彈等運(yùn)動目標(biāo)，作用距離可達(dá)300km以上。同時，高頻地波雷達(dá)利用海洋表面對高頻電磁波的一階散射和二階散射機(jī)制，可以從雷達(dá)回波中提取風(fēng)場、浪場、流場等海況信息，實(shí)現(xiàn)

2、對海洋環(huán)境大范圍、高精度和全天候的實(shí)時監(jiān)測。高頻地波超視距雷達(dá)的工作原理（R1為視距，R2為雷達(dá)作用距離）在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，地波超視距雷達(dá)的工作波長和電波傳播特性決定其具有獨(dú)特的性能優(yōu)埶相對于微波雷達(dá)而言）：（1）作用距離遠(yuǎn)（300400km）；（2）極強(qiáng)的反隱身能力；（3）抗低空突防；（4）抗反輻射導(dǎo)彈，等等。在海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，地波超視距雷達(dá)具有覆蓋范圍大、全天候、實(shí)時性好、功能多、性價比高等特點(diǎn)，在氣象預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)、航運(yùn)、漁業(yè)、污染監(jiān)測、資源開發(fā)、海上救援、海洋工程、海洋科學(xué)研究等方面有廣泛的應(yīng)用前景。高頻地波雷達(dá)應(yīng)用示意圖由于其獨(dú)特的性能優(yōu)勢及應(yīng)用前景，許多臨海發(fā)達(dá)國家競相研制、購置和

3、部署地波超視距雷達(dá)，以抵御現(xiàn)代戰(zhàn)爭的威脅并滿足海洋開發(fā)與研究的需要。美國、俄羅斯、英國、加拿大、德國、法國、澳大利亞、日本和新加坡等都研制過或正在發(fā)展高頻地波超視距雷達(dá)，其中典型代表有加拿大的SWR-503系統(tǒng)、美國的Seasonde系統(tǒng)和德國的WERA系統(tǒng)等。美國CODAR公司生產(chǎn)的著名SeaSonde地波雷達(dá)（交叉環(huán)/單極子是其典型特征）德國漢堡大學(xué)研制的WERA地波雷達(dá)系統(tǒng)美國雷聲公司為加拿大生產(chǎn)的SWR-503系統(tǒng)武漢大學(xué)研制的中程高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)OSMAR二、歷史雷達(dá)的前身是電離層測高儀。上個世紀(jì)初為了解釋Maconi成功實(shí)現(xiàn)跨越大西洋的無線電通信，Kennelly和Heavisid

4、e提出在地球大氣層中存在一個導(dǎo)電層1902年Kennelly猜測無線電波在大約80km的高空經(jīng)一傳導(dǎo)層反射，同年“聰明、憤世嫉俗、自學(xué)成才的數(shù)學(xué)家和工程師"OliverHeaviside在為大不列顛百科全書撰寫的一篇文章中也獨(dú)立提出類似的思想?，F(xiàn)在我們當(dāng)然知道那就是電離層，當(dāng)時科學(xué)家和工程師把那叫做“Kennelly-Heaviside層”，但那個層是否存在還眾說紛紜。隨后二極管、三極管、正反饋和超外差接收機(jī)等等無線電技術(shù)如雨后春筍般地出現(xiàn)，為電離層存在性的驗(yàn)證準(zhǔn)備了必要的技術(shù)條件。到1925年Breit和Tuve設(shè)計(jì)出一個無線電脈沖發(fā)射及接收裝置，通過向上空發(fā)射無線電脈沖并接收到反

5、射回來的脈沖(Echoes)，驗(yàn)證了電離層的存在，同時可通過收發(fā)脈沖之間的時間間隔計(jì)算電離層的高度。這個裝置就是電離層測高儀。個人認(rèn)為Breit和Tuve發(fā)明的電離層測高儀其實(shí)就是雷達(dá)，也就是說雷達(dá)是在1925年就被發(fā)明了，而不是如同現(xiàn)在流傳的是二戰(zhàn)前幾年由英國人發(fā)明的。只不過Breit和Tuve的工作不夠“軍事”、不夠“傳奇”、不能體現(xiàn)雷達(dá)這個字眼的神秘性罷了。上世紀(jì)四、五十年代人們發(fā)現(xiàn)在海岸擔(dān)任探測和警戒任務(wù)的雷達(dá)總是受到來自海面不明原因的“干擾”。1955年，Crombie關(guān)注這一現(xiàn)象，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)“數(shù)十米波長的電磁波與海洋表面的相互作用，將產(chǎn)生Bragg繞射現(xiàn)象”。原來那些干擾是

6、波長等于無線電波波長一半、傳播方向平行于（接近或遠(yuǎn)離）雷達(dá)發(fā)射波束方向的海浪與無線電波“諧振”散射所產(chǎn)生的回波。Crombie的研究揭示了上述“干擾”的物理來源，同時使地波雷達(dá)超視距探測海面狀態(tài)成為可能。冷戰(zhàn)期間美、蘇部署了為數(shù)不少的超視距雷達(dá)用于探測對方的軍事動態(tài)，客觀上也為科學(xué)家研究無線電波與海洋粗糙面相互作用提供了很好的實(shí)驗(yàn)條件。19681972年，在NOAA工作的D.E.Barrick定量解釋了海面對無線電波的一階散射和二階散射的形成機(jī)制，為高頻雷達(dá)探測海洋表面狀態(tài)建立了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。HFPhasedArrayRadarBuiltbyN.OAA_in1972onSanClemente

7、Is佰ixffor。飩且!！Surf自ce=Obsnz自tl©n生9.、-rrrrmr500米陣長的海洋探測用高頻雷達(dá)（圖片來自CODAR公司培訓(xùn)資料）Barrick和美國國家海洋大氣局（NOAA）電波傳播實(shí)驗(yàn)室（EPL）經(jīng)過十多年理論和實(shí)驗(yàn)研究，于1970年代末研制成功用于探測海洋表面狀態(tài)的CODAR（CoastalOceanDynamicsApplicationRadar）系統(tǒng)，并于1983年成立CODAR公司，實(shí)現(xiàn)了高頻地波雷達(dá)的商品化。與軍用高頻超視距雷達(dá)動輒數(shù)公里長的天線陣不同，Barrick創(chuàng)造性地運(yùn)用一組交叉環(huán)單極子天線（三個接收通道）即可獲取大面積海流的分布信息。這一

8、技術(shù)的確是非常天才式的發(fā)明，他的該項(xiàng)成果獲得1979年美國商務(wù)部的金質(zhì)獎?wù)?。在他的論文中聲稱這種基本不占地的接收天線的海流探測性能“等同于數(shù)百米陣列接收天線的性能”。當(dāng)然這種“等同”只是在某種意義上的近似等同，從探測理論和信號處理的角度看，在探測精度、空間分辨率和時間分辨率上還是不能跟“數(shù)百米陣列天線”的性能相提并論，而且不能提供大面積風(fēng)場和浪場的探測信息。但是Barrick對高頻雷達(dá)海洋探測的貢獻(xiàn)無論怎么說都是無與倫比的，他的理論奠定了高頻雷達(dá)海洋探測的基礎(chǔ)，他的緊湊式雷達(dá)天線技術(shù)大大降低了地波雷達(dá)購置和安裝成本，直接導(dǎo)致了高頻地波雷達(dá)的規(guī)模化推廣應(yīng)用，為海洋學(xué)家和沿岸防災(zāi)減災(zāi)及環(huán)境保護(hù)提供

9、了新型觀測手段。采用交叉環(huán)/單極子接收天線的地波雷達(dá)()有幸見到過一次Barrick先生，我說您在我們那兒至少是兩院院士：關(guān)于海面對無線電波散射機(jī)制的理論弄個中科院院士，關(guān)于緊湊式雷達(dá)的工作弄個工程院院士一點(diǎn)問題都沒有。不知是我的英語蹩腳老人家聽不懂，還是人家老科學(xué)家淡泊名利，他只是淡淡一笑，說他覺得他現(xiàn)在挺好的。與Barrick先生一起三、原理無線電波朝海面發(fā)射時，在海水表面會存在一種電磁波傳播模式，稱為地波(GroundWave)是一種表面波(SufaceWave),因此高頻地波雷達(dá)也叫做高頻表面波雷達(dá)(HFSurfaceWaveRadar)。在中波和短波段海水表面的地波傳播衰減很小，而且

10、地波在一定程度上會沿著彎曲的地球表面?zhèn)鞑?，到達(dá)地平線以下很遠(yuǎn)的地方，即實(shí)現(xiàn)超視距傳播。因此利用地波超視距傳播特性進(jìn)行探測的高頻地波雷達(dá)也稱為地波超視距雷達(dá)(Over-The-HorizonRadar)，探測距離根據(jù)發(fā)射功率和頻率的不同通?？蛇_(dá)到200500km。另外兩種類型的超視距雷達(dá)分別是天波超視距雷達(dá)和利用大氣波導(dǎo)特征的微波雷達(dá)，前者通過電離層對高頻無線電波的反射實(shí)現(xiàn)對數(shù)千公里外目標(biāo)的探測，后者可以對一兩百公里外的目標(biāo)進(jìn)行探測。地波雷達(dá)海況探測的基礎(chǔ)類似于晶格對X射線的Bragg散射，如圖1所示，從左上方入射的兩條射線(相同波源)被原子散射，在特定的觀察方向上，如果兩條射線的波程差為2rr

11、的整數(shù)倍，那么將會觀察到亮條紋；如果波程差比2tt的整數(shù)倍多，那么兩射線能量相消，觀察到的是暗條紋。出射波入射波射線10典射波蛟他迪龜連譚©目位面/目位釘T/II射線“射線2相對于射線1的波程差孑圖1Bragg散射示意圖單列正弦海浪對電磁波的后向散射與此類似，如圖2，從左上方入射的電磁波被正弦海浪散射，觀察方向與入射方向相同，類似于Bragg散射的道理，當(dāng)Lcos厶/2時（此時相鄰射線的波程差為2件），會觀察到增強(qiáng)的散射。<>圖2單列正弦海浪對電磁波的后向散射真實(shí)的海面不會是如圖2所示的簡單正弦波列，但是可以用類似于Fourier變換的方式把一個真實(shí)的海面分解成為千千萬萬

12、簡單正弦波列成分的疊加，如圖3所示，這些正弦波列有不同幅度、周期、初相和傳播方向。那么這無數(shù)列正弦海浪成分是否都對電磁波產(chǎn)生散射呢？當(dāng)然都會！但是并非所有的成分都產(chǎn)生相同的貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)最大的海浪成分還是圖2所示的那類正弦波列，即滿足Lcos£二入/2并且波矢量方向位于電磁波入射平面內(nèi)的正弦海浪。對于岸基雷達(dá)探測，也=0，即L=./2，也就是波長等于雷達(dá)電波波長一半的海浪會對電波產(chǎn)生最強(qiáng)的后向散射（圖4）。圖3真實(shí)海面可看成無數(shù)簡單正弦波列成分的疊加海流*無洱流姑的階I叫波右向溝很制波丄,前向殍覩冋曲海洋冋波信號強(qiáng)度M一發(fā)對仃；右頤邱t何詢向海涼時的一階冋波DOPPLER頻移圖4岸基地波

13、雷達(dá)探測原理示意圖綜上所述，雖然海面由無數(shù)的波浪組成，但岸基地波雷達(dá)主要只對特定的海浪感興趣：A.波長等于電波波長的一半；B.傳播方向要么接近雷達(dá)，要么遠(yuǎn)離雷達(dá)。海面上滿足上述條件的海浪總是存在，因此雷達(dá)總可以收到較強(qiáng)的海面回波，這也是前面所說當(dāng)初人們發(fā)現(xiàn)海面上總是存在雷達(dá)“干擾”的原因！我們知道運(yùn)動的物體可以對入射波產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，電磁波照射到動態(tài)的海面上時，回波也會由于多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生相對于雷達(dá)發(fā)射頻率的偏移。對回波信號進(jìn)行譜分析就會發(fā)現(xiàn)，回波譜峰相對于雷達(dá)載頻有多普勒頻偏，如圖5所示，其特點(diǎn)有二：1. 同時存在正、負(fù)頻偏，頻譜圖上的正、負(fù)譜峰稱為左、右Bragg峰；2. 左、右Bragg

14、峰的頻率偏移量基本相同，且主要只與雷達(dá)工作頻率有關(guān)導(dǎo)致這兩個特點(diǎn)的因素正好與上述產(chǎn)生主要散射的海浪特點(diǎn)相對應(yīng)：特點(diǎn)1對應(yīng)上述特征B，特點(diǎn)2對應(yīng)上述特征A。在理解特點(diǎn)2時需要明白海洋重力波傳播的一個基本結(jié)論：海面上確定波長的重力波，其傳播相速度也是確定的。相速度確定的話，它對電磁波所產(chǎn)生的多普勒頻移就是確定的了，也就有了上述特30階峰曲注鳳向悄P二階譜爼i個連、誼蠱傳曇L務(wù)普勘頻抽lit圖5OSMAR地波雷達(dá)回波譜特征及其與海面動力學(xué)參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系上面所說的是沒有海水流動的情形。由于各類物理、化學(xué)過程的作用，海面上總是有海流存在，海流作為海水的整體運(yùn)動，會在上面所說的由波浪傳播相速度所導(dǎo)致的較大

15、固定頻移的基礎(chǔ)上再附加一個由流速所導(dǎo)致的微小頻偏，這個附加頻偏對左、右Bragg峰的影響是相同的：遠(yuǎn)離雷達(dá)的流速分量使左、右Bragg峰均向負(fù)頻率方向偏移，接近雷達(dá)的流速分量使它們向正頻率方向偏移（參見圖4）。地波雷達(dá)就是通過測量這個附加頻偏從而獲知海面海流速度的。當(dāng)然一部雷達(dá)只能測量到海流的徑向分量，要獲得矢量海流，要么用兩部以上的雷達(dá)從不同方向探測，要么就需要結(jié)合海洋動力學(xué)模型進(jìn)行推算。除了海流信息之外，圖5中還標(biāo)明了海面波浪、風(fēng)向及風(fēng)速信息與回波譜特征的對應(yīng)關(guān)系，地波雷達(dá)就是通過這些特征的分析反演得到海面動力學(xué)參數(shù)分布信息的。四、現(xiàn)狀1.目標(biāo)探測用高頻地波雷達(dá)目標(biāo)探測是高頻地波雷達(dá)的主要

16、功能之一，在軍用領(lǐng)域高頻地波雷達(dá)沿著純軍事化的思路以遠(yuǎn)距離目標(biāo)預(yù)警能力為主要目標(biāo)，其典型代表是英國的“監(jiān)督員”系統(tǒng)、俄羅斯的“向日葵”系統(tǒng)和加拿大的SWR-503系統(tǒng)等。特點(diǎn)是寬頻帶、大發(fā)射功率（達(dá)數(shù)百千瓦）、大接收天線陣（陣長數(shù)百米到數(shù)公里），單部雷達(dá)就具有較強(qiáng)的目標(biāo)探測能力。該類設(shè)備的缺點(diǎn)是系統(tǒng)過于復(fù)雜，研制成本高昂，機(jī)動性和隱蔽性差，需要較強(qiáng)的保障條件，難以大規(guī)模推廣部署。民用領(lǐng)域高頻地波雷達(dá)的目標(biāo)檢測功能目前處于研究試驗(yàn)階段。民用高頻地波雷達(dá)發(fā)射功率低，一般為幾十瓦到百瓦級。天線陣列小，陣長一般小于一百米。目標(biāo)探測距離和方位分辨率目前還無法與軍用高頻地波雷達(dá)相比，目標(biāo)檢測概率和虛警率不

17、能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，但隨著高分辨率空間譜估計(jì)技術(shù)的發(fā)展，以及抗電離層干擾技術(shù)的創(chuàng)新，民用高頻地波雷達(dá)對于200km以內(nèi)海面目標(biāo)的探測與跟蹤具有很好的發(fā)展前景。2.海洋環(huán)境監(jiān)測用高頻地波雷達(dá)海洋動力學(xué)參數(shù)（海面風(fēng)、浪、流）的探測是高頻地波雷達(dá)的另一種主要用途。高頻地波雷達(dá)可以以十分鐘的時間分辨率連續(xù)獲取數(shù)萬平方公里海面的海洋狀態(tài)參數(shù)分布，這是任何其它探測手段無法做到的。目前國際海洋界已普遍接受高頻地波雷達(dá)能有效探測流場的觀點(diǎn)，國內(nèi)外主要地波雷達(dá)的海流探測已達(dá)到可用于常規(guī)業(yè)務(wù)化海洋觀測的水平。另一方面，在海浪、風(fēng)場參數(shù)的探測方面，地波雷達(dá)處于研究開發(fā)階段，距離實(shí)際應(yīng)用尚有一定的距離。主要困難在于

18、提取海浪和風(fēng)場參數(shù)所依據(jù)的回波信號比較弱（比海面的主要散射回波低2040dB），容易受噪聲和干擾的影響，相應(yīng)的反演理論和技術(shù)也處于研究探索階段。國內(nèi)地波雷達(dá)測風(fēng)、浪技術(shù)在2008年取得突破。民用高頻地波雷達(dá)主要有兩種天線陣列體制：小陣列式和緊湊便攜式。前者陣長幾十米到數(shù)百米，如德國的WERA、英國的OSCR和我國的OSMAR陣列式系統(tǒng)，后者如美國的SeaSonde。兩者都可以實(shí)現(xiàn)海流的探測，緊湊便攜式最大的優(yōu)點(diǎn)是對陣地的要求低，安裝適應(yīng)性強(qiáng)。陣列式雷達(dá)探測精度具有優(yōu)勢，這是由基本的天線探測理論所決定的。從現(xiàn)有的設(shè)備上看，陣列式地波雷達(dá)才能提供大面積風(fēng)、浪結(jié)果分布，而緊湊式天線系統(tǒng)（如SeaSo

19、nde）可提供雷達(dá)站周圍2公里以內(nèi)的風(fēng)、浪信息（整個區(qū)域作為一個單點(diǎn)處理），但尚不能提供大面積風(fēng)、浪參數(shù)的分布信息。3. 國內(nèi)高頻地波雷達(dá)已取得的成就國內(nèi)海況探測用高頻地波雷達(dá)在國家自然科學(xué)基金、八六三計(jì)劃和其它相關(guān)科技計(jì)劃的支持下迅速發(fā)展起來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東師范大學(xué)、武漢大學(xué)和西安電子科技大學(xué)都做出了很好的研究開發(fā)工作。在該領(lǐng)域形成了基本完整的自有知識產(chǎn)權(quán)體系。目前國內(nèi)地波雷達(dá)已取得以下主要成就：(1) 哈工大從1980年代初開始開展高頻地波雷達(dá)的研制工作，在雷達(dá)系統(tǒng)、目標(biāo)探測、抗干擾、雷達(dá)天線測試、雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)字化改造等方面進(jìn)行了長期的工作積累，取得大量經(jīng)驗(yàn)和成果。(2) 海態(tài)探測用高

20、頻地波雷達(dá)于八十年代末開始研制，武漢大學(xué)在1993年完成高頻地波雷達(dá)OSMAR的樣機(jī)并在廣西北海進(jìn)行了海流探測試驗(yàn)，取得成功，華東師范大學(xué)在九十年代末研制成一套地波雷達(dá)樣機(jī)，并進(jìn)行了海浪和流場的探測試驗(yàn)。(3) 2001年以來，西安電子科技大學(xué)也開展了綜合脈沖孔徑體制高頻地波超視距雷達(dá)的研究，已建立了實(shí)驗(yàn)站，開展相關(guān)的試驗(yàn)研究。(4) 在“九五”、“十五”國家八六三計(jì)劃的支持下，海洋動力學(xué)參數(shù)探測用地波雷達(dá)在十多年來得到迅速發(fā)展，從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到工程樣機(jī)直到產(chǎn)品化進(jìn)程發(fā)展很快，到目前已開發(fā)出成熟的OSMAR系列高頻地波雷達(dá)產(chǎn)品，在可靠性方面不低于國外產(chǎn)品，在環(huán)境適應(yīng)性的某些方面優(yōu)于國外產(chǎn)品。(5

21、) 分別于2000年10月、2004年4月、2005年8月、2007年8月和2008年8月在東海等地組織進(jìn)行了對高頻地波雷達(dá)海洋動力學(xué)參數(shù)探測能力的五次海上現(xiàn)場對比驗(yàn)證試驗(yàn)，全面驗(yàn)證了國產(chǎn)高頻地波雷達(dá)流場探測性能，其中2008年8月在福建示范區(qū)進(jìn)行的比測試驗(yàn)證明國產(chǎn)高頻地波雷達(dá)具備常規(guī)業(yè)務(wù)化運(yùn)行能力。(6) 國內(nèi)已開發(fā)出全數(shù)字化高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)，從硬件系統(tǒng)的指標(biāo)和先進(jìn)性程度來看已居國際海洋探測用地波雷達(dá)領(lǐng)域領(lǐng)先水平。(7) “十一五”國家八六三計(jì)劃支持的多頻率高頻地波雷達(dá)已研制工程樣機(jī)，進(jìn)行了一次海上比測試驗(yàn)。(8) 近期一系列結(jié)果表明，國產(chǎn)地波雷達(dá)(如OSMAR071)在風(fēng)、浪探測方面已取得

22、明顯突破。與海上定點(diǎn)浮標(biāo)長達(dá)半年的波高比測結(jié)果表明兩種測量結(jié)果時間序列的相關(guān)系數(shù)接近0.7，均方根誤差優(yōu)于0.4m.(9) 采用緊湊式天線的便攜式高頻地波雷達(dá)OSMAR-S研制成功，已投入到實(shí)際運(yùn)行觀測之中，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。(10) 已經(jīng)開始了地波雷達(dá)海流流場數(shù)據(jù)的海洋應(yīng)用工作，如國家海洋局第三研究所利用福建示范區(qū)OSMAR雷達(dá)05-07年的流場結(jié)果數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)臺灣海峽西南部海域表層海流主要由季風(fēng)導(dǎo)致的順岸流季節(jié)波動和常年存在的、流速約10cm/s的東北向背景流所共同組成。廈門大學(xué)近海海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用雷達(dá)流場結(jié)果數(shù)據(jù)，研究了高流速條件下沙波拖曳系數(shù)變化規(guī)律，有關(guān)沙波減阻和拖曳系數(shù)的季節(jié)

23、變化現(xiàn)象引起了國際同行的關(guān)注。五、問題高頻地波雷達(dá)應(yīng)用待突破的關(guān)鍵問題(1)抗干擾尤其是電離層干擾的問地波雷達(dá)工作在短波段，而短波段是高頻通信、廣播和各類大氣、天電噪聲等比較集中的頻段，同時在高頻段中低端，電離層干擾是嚴(yán)重影響雷達(dá)探測性能的主要干擾。對于以目標(biāo)探測為主的高頻地波雷達(dá)，電離層干擾常常會導(dǎo)致一兩百公里開外的目標(biāo)基本無法探測。目前國內(nèi)外已開展了大量關(guān)于抗電離層干擾的研究，由于電離層形態(tài)及其變化的復(fù)雜性，尚無有效的能適應(yīng)各種情況的抗電離層干擾技術(shù)。(2)更精確的風(fēng)、浪參數(shù)反演理論和技術(shù)雖然國內(nèi)在地波雷達(dá)風(fēng)、浪探測方面已取得突破，但距離業(yè)務(wù)化運(yùn)行的應(yīng)用要求還有一定的距離。如前所述，地波雷

24、達(dá)風(fēng)、浪反演的主要困難在于提取海浪和風(fēng)場參數(shù)所依據(jù)的回波信號容易受噪聲和干擾的影響。通過雷達(dá)實(shí)時選頻系統(tǒng)選擇干凈頻率、應(yīng)用噪聲抑制和抗干擾技術(shù)可以在一定程度上緩解這一問題。采用多頻率雷達(dá)探測也是解決該問題的一種手段。海態(tài)探測用高頻地波雷達(dá)輸出的是時間上連續(xù)的大面積流場、風(fēng)場和浪場的分布，時間分辨率一般為十分鐘到一個小時，所提供的信息在時間、空間和采樣方式所對應(yīng)的物理含義上與其它測量方式(如浮標(biāo)、船測、航空測量以及衛(wèi)星遙感等)存在很大的不同。目前其它測量手段的數(shù)據(jù)經(jīng)過多年的應(yīng)用，都有明確的使用規(guī)范和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，而地波雷達(dá)這一方面的工作還處于研究探索之中，國內(nèi)外海洋學(xué)家在地波雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制以及將雷

25、達(dá)數(shù)據(jù)與海洋動力學(xué)模型進(jìn)行同化方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但距離制訂明確的應(yīng)用規(guī)范還存在較大距離。(4)小型陣列條件下的目標(biāo)探測問題即使在民用領(lǐng)域，地波雷達(dá)的目標(biāo)探測也是一個很值得關(guān)注的方向，它對于近岸和港口航運(yùn)管理、海上遇險施救等都有潛在的應(yīng)用價值。由于小型陣列的方位分辨率低、民用地波雷達(dá)發(fā)射功率低以及前述的噪聲和干擾（包括海洋回波的干擾）等問題，對目標(biāo)尤其是小目標(biāo)和機(jī)動目標(biāo)的檢測概率、虛警率、定位和跟蹤精度等方面都存在需要克服的一系列問題。六、工作從1945年建立國立武漢大學(xué)游離層實(shí)驗(yàn)室開始至今，武漢大學(xué)是我國最早開展空間物理研究和高層人才培養(yǎng)并一直延續(xù)至今的單位。1985年我國宣布停止大氣層中的核爆炸試驗(yàn)，武漢大學(xué)空間物理系一批從事核爆炸條件下電波傳播特性研究的教師面臨研究方向選擇的問題。侯杰昌教授從七十年代開始關(guān)注國外高頻地波雷達(dá)海洋探測方向，八十年代初期國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)也開展了高頻地波雷達(dá)研究。由于電離層探測用的也是高頻段無線電波，既然是相同的頻段，電離層測高儀應(yīng)該能夠改造成為海洋探測儀！侯老師果斷提出高頻地波雷達(dá)海洋探測這個研究方向！從1987年開始組織一批精干的力量開始追蹤研發(fā)高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)。最初的幾年里面臨經(jīng)費(fèi)短缺的問題，侯老師通過各種途徑爭取支持，包括最初國家自然科學(xué)基金2.9萬元的項(xiàng)目支持。這批老師包括馮德光、劉選謀、吳世才、楊子杰、邱昌熔、王淑