用于探測(cè)海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)的便攜式海洋探測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及海洋探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及到用于探測(cè)海洋的風(fēng)場(chǎng)，流場(chǎng)和浪場(chǎng)等 海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)的便攜式海洋探測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 高頻地波雷達(dá)探測(cè)海洋狀態(tài)參數(shù)或探測(cè)海面上的移動(dòng)目標(biāo)，目前有兩種形式，一 種是接收天線采用相控陣列天線，發(fā)射天線采用3元八木天線或?qū)?shù)周期天線，控制和處理 計(jì)算機(jī)采用臺(tái)式工控機(jī)，運(yùn)種形式天線體積龐大，占地面積寬，一般是300米一一1500米不 等，容易受到破壞，同時(shí)能耗也大。另一種形式是一種采用緊湊式的收發(fā)天線，使用一個(gè)單 極子和兩個(gè)相互正交的環(huán)天線組合在一起，控制和處理計(jì)算機(jī)采用嵌入式工控機(jī)，接收機(jī) 和發(fā)射機(jī)采用降耗設(shè)計(jì)，可W利用太陽(yáng)能和風(fēng)能供電的便攜式高頻海洋探測(cè)儀。圖1是嵌入 式控制的便攜式高頻海洋探測(cè)儀系統(tǒng)框圖。圖2是一種相控陣列接收天線示意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種探測(cè)海洋的風(fēng)場(chǎng)，流場(chǎng)和 浪場(chǎng)等動(dòng)力學(xué)參數(shù)的便攜式海洋探測(cè)儀。
[0004] 本發(fā)明的目的可通過(guò)W下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[000引一種用于探測(cè)海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)的便攜式海洋探測(cè)儀，其特征在于，該探測(cè)儀包括 玻璃鋼全密封發(fā)射天線、全密封的交叉環(huán)接收天線、與發(fā)射天線連接的100瓦發(fā)射機(jī)、與交 叉環(huán)接收天線連接的接收機(jī)、與接收機(jī)連接的嵌入式計(jì)算機(jī)、W及均與嵌入式計(jì)算機(jī)連接 的顯示器和局域網(wǎng)；其中，所述發(fā)射天線包括:基座、固設(shè)于基座上的殼體和內(nèi)置于殼體的 天線體;所述基座包括具有一開(kāi)口部的第一固定底板、用于固定殼體的底座，所述底座具有 第二底板，所述第二底板的底部設(shè)有與所述開(kāi)口部相配合的密封部，所述第一底板和第二 底板通過(guò)一旋轉(zhuǎn)部件連接成整體。
[0006] 優(yōu)選地，所述殼體包括高強(qiáng)度的玻璃鋼外殼W及用于固定玻璃鋼外殼的不誘鋼 套;所述天線底座的中空部設(shè)有通過(guò)電纜與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)連接的電纜接頭;天線體上設(shè) 有長(zhǎng)度可W調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)桿，所述天線體上設(shè)有多個(gè)限位板。
[0007] 優(yōu)選地，所述交叉環(huán)接收天線體具有能夠提供多頻段并具有雙頻接收功能的天線 體電路板，所述天線體電路板集成有依次連接的0多頻段控制電壓形成電路、雙頻切換控制 電路、調(diào)諧選頻電路、阻抗匹配電路和放大輸出電路。
[0008] 優(yōu)選地，所述交叉環(huán)接收天線體包含高強(qiáng)度的玻璃鋼外殼、交叉環(huán)接收天線體、單 極子天線連接頭、環(huán)天線支架、帶密封圈的侶合金底板、天線體托架和連接天線輸出的連接 頭。
[0009] 優(yōu)選地，所述100瓦發(fā)射機(jī)有四個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)輸出信號(hào)；四個(gè)輸入信號(hào)分別來(lái) 自供電系統(tǒng)、接收機(jī)的RF信號(hào)、接收機(jī)的TP信號(hào)W及嵌入式計(jì)算機(jī)送出的AGC控制信號(hào)，輸 出信號(hào)連接發(fā)射天線;所述發(fā)射機(jī)包括增益控制電路、線性并聯(lián)推挽放大電路、濾波器電路 和100瓦控制電路。
[0010] 優(yōu)選地，所述增益控制電路包括二個(gè)輸入端口，分別接收來(lái)自接收機(jī)送出的射頻 輸出RF、和來(lái)自嵌入式計(jì)算機(jī)送出的AGC控制信號(hào);所述增益控制電路的輸出端口與所述線 性并聯(lián)推挽放大電路的輸入端口相聯(lián)。
[0011] 優(yōu)選地，所述線性并聯(lián)推挽放大電路包括五個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，其中，五 個(gè)輸入端口分別與來(lái)自48V的電源輸入口、來(lái)自AGC電路的信號(hào)輸入口、100瓦控制電路的控 制信號(hào)輸出端口 A、100瓦控制電路的控制信號(hào)輸出端口 B和控制電路的控制信號(hào)輸出端口 C 連接，一個(gè)輸出端口與濾波器電路連接;濾波器電路包括一個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口，其中， 輸入口與線性并聯(lián)推挽放大電路連接，輸出口與發(fā)射天線連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述100瓦控制電路包括兩個(gè)輸入端口和=個(gè)輸出端口，其中，兩個(gè)輸入 端口中的一個(gè)是24V的電源口，另一個(gè)接收來(lái)自接收機(jī)產(chǎn)生的TP脈沖信號(hào);S個(gè)輸出端口分 別與線性并聯(lián)推挽放大電路的=個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)連接，=個(gè)輸出端口分別輸出控制信 號(hào)A、控制信號(hào)B和控制信號(hào)C，用于控制各功率放大器件的加電或斷電。
[0013] 優(yōu)選地，所述接收機(jī)具有四個(gè)輸入信號(hào)和四個(gè)輸出信號(hào)，其中，四個(gè)輸入信號(hào)中一 路來(lái)自供電系統(tǒng)，另外S路來(lái)自交叉環(huán)接收天線；四個(gè)輸出信號(hào)中的TB信號(hào)發(fā)送至交叉環(huán) 接收天線，TP信號(hào)發(fā)送至100瓦發(fā)射機(jī);所述接收機(jī)包括=個(gè)模擬通道、=個(gè)數(shù)字通道、頻率 綜合器、系統(tǒng)控制模塊、USB接口和系統(tǒng)時(shí)鐘;模擬通道有四個(gè)輸入信號(hào)和=個(gè)輸出信號(hào)，四 個(gè)輸入信號(hào)中的=個(gè)來(lái)自交叉環(huán)接收天線，一個(gè)來(lái)自頻率合成;數(shù)字通道有4個(gè)輸入和3個(gè) 輸出，4個(gè)輸入中的3個(gè)來(lái)自模擬通道，一個(gè)來(lái)自頻率綜合器;數(shù)字通道有六個(gè)輸入信號(hào)和一 個(gè)輸出信號(hào)，六個(gè)輸入信號(hào)中的=個(gè)分別來(lái)自=個(gè)模擬通道，另外=個(gè)來(lái)自頻率綜合器;= 個(gè)輸出信號(hào)分別發(fā)送至USB接口的輸入端，再經(jīng)USB接口輸出至嵌入式計(jì)算機(jī)。
[0014] 優(yōu)選地，所述嵌入式計(jì)算機(jī)包括：
[001引FFT模塊，濾波模塊、計(jì)算模塊，輸出模塊，用于對(duì)來(lái)自接收機(jī)數(shù)字通道的經(jīng)過(guò)第1 次FFT的距離譜信號(hào)再進(jìn)行離散傅氏變換W獲得具有多普勒頻率信息的回波信號(hào)；
[0016]與FFT相連的濾波模塊，用于降噪處理，除去高能譜點(diǎn)；
[0017] 與濾波模塊相連的計(jì)算模塊，用于對(duì)來(lái)自接收機(jī)數(shù)字通道的經(jīng)過(guò)第1次FFT的距離 譜的信號(hào)再進(jìn)行離散傅氏變換W獲得的多普勒頻率信息并進(jìn)行計(jì)算W獲得對(duì)應(yīng)風(fēng)、浪、流 等動(dòng)力學(xué)參數(shù)；
[0018] 與計(jì)算模塊相連的輸出模塊，用于將含有對(duì)應(yīng)風(fēng)、浪、流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果發(fā) 送至顯示屏和/專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)。
[0019 ]優(yōu)選地，所述濾波模塊還包括一致性處理單元。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的探測(cè)儀中發(fā)、收天線采用高強(qiáng)度的玻璃鋼做天 線的外殼，采用全密封結(jié)構(gòu)，使之在海邊工作時(shí)能抗臺(tái)風(fēng)、抗鹽霧、抗潮濕、抗霉菌、抗紫外 線，控制和處理計(jì)算機(jī)采用嵌入式工控機(jī)，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)采用降耗設(shè)計(jì)，可W利用太陽(yáng)能 和風(fēng)能供電。由于采用了上述合理的電路結(jié)構(gòu)及信號(hào)處理軟件，使得該海洋探測(cè)儀在和國(guó) 內(nèi)、外同類產(chǎn)品W及常規(guī)的海洋探測(cè)儀器的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)試中，取得了令人矚目的結(jié)果，和常 規(guī)海洋探測(cè)儀器相比，海流流速的相關(guān)系數(shù)達(dá)到95%，流向達(dá)到99%，結(jié)果也優(yōu)于國(guó)外的同 類產(chǎn)品。
[0021]
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明提供的便攜式海洋探測(cè)儀系統(tǒng)框圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的8單元相控陣列天線示意圖；
[0024] 圖3a是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的高強(qiáng)度發(fā)射天線體示意圖；
[0025] 圖3b是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的底板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3c是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的調(diào)節(jié)桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3d是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的限位板示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的全密封接收天線體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的多頻段、雙頻接收天線電路圖；
[0030] 圖6是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的IOOW發(fā)射機(jī)電路框圖；
[0031] 圖7是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的IOOW發(fā)射機(jī)AGC控制電路圖；
[0032] 圖8是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的IOOW發(fā)射機(jī)并推放大電路圖；
[0033] 圖9是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的IOOW發(fā)射機(jī)濾波器電路圖；
[0034] 圖10是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的IOOW發(fā)射機(jī)控制電壓形成電路的原理圖；
[0035] 圖11是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的低能耗接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)框圖；
[0036] 圖12是本發(fā)明提供的探測(cè)儀的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框圖；
[0037] 圖13是本發(fā)明提供的通道一致性處理流程圖；
[0038] 圖14為本發(fā)明實(shí)施例的噪聲估計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施 例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。