基于机载相控阵海浪波谱仪的海浪谱测量

提出一种机载相控阵海浪波谱仪,是Ku频段、线极化二维相控阵列雷达,发射宽带线性调频信号,在小入射角下照射海面,接收被海面准镜面散射调制的回波功率,获取海面后向散射系数,反演得到一维海浪谱。通过二维相控阵实现0~360°方位向的圆锥扫描,获取二维海浪方向谱,进而计算波高、波向、波长等海浪参数产品。一方面,采用基于二维相控阵的动态波位驻留时序设计,将均匀扫描改为非均匀扫描,增加沿航向的观测时间,提高沿航向斑点噪声抑制水平,改善了中法海洋卫星SWIM载荷的“沿航向信斑比不足”的问题,使观测效能得到提升;另一方面,采用电子扫描,无旋转机构,可大幅度提升波谱仪设备的紧凑性、适装性和可靠性,提高机载平台适应能力。在秦皇岛附近的渤海海域开展了相控阵海浪波谱仪飞行试验,与同步波浪浮标观测数据进行对比,结果表明相控阵海浪波谱仪波向测量精度优于15°,波长测量精度优于10%,有效波高测量精度优于0.3 m,验证了动态波位驻留对沿航向斑点噪声的抑制能力,以及相控圆锥扫描体制获取海面回波、反演海浪谱的性能。