用于探測海洋動力學參數(shù)的便攜式海洋探測儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及海洋探測技術領域，尤其設及到用于探測海洋的風場，流場和浪場等 海洋動力學參數(shù)的便攜式海洋探測儀。
【背景技術】
[0002] 高頻地波雷達探測海洋狀態(tài)參數(shù)或探測海面上的移動目標，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元八木天線或對數(shù)周期天線，控制和處理 計算機采用臺式工控機，運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，使用一個單 極子和兩個相互正交的環(huán)天線組合在一起，控制和處理計算機采用嵌入式工控機，接收機 和發(fā)射機采用降耗設計，可W利用太陽能和風能供電的便攜式高頻海洋探測儀。圖1是嵌入 式控制的便攜式高頻海洋探測儀系統(tǒng)框圖。圖2是一種相控陣列接收天線示意圖。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種探測海洋的風場，流場和 浪場等動力學參數(shù)的便攜式海洋探測儀。
[0004] 本發(fā)明的目的可通過W下的技術措施來實現(xiàn)：
[000引一種用于探測海洋動力學參數(shù)的便攜式海洋探測儀，其特征在于，該探測儀包括 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、與交 叉環(huán)接收天線連接的接收機、與接收機連接的嵌入式計算機、W及均與嵌入式計算機連接 的顯示器和局域網；其中，所述發(fā)射天線包括:基座、固設于基座上的殼體和內置于殼體的 天線體;所述基座包括具有一開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有與所述開口部相配合的密封部，所述第一底板和第二 底板通過一旋轉部件連接成整體。
[0006] 優(yōu)選地，所述殼體包括高強度的玻璃鋼外殼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有通過電纜與發(fā)射機或接收機連接的電纜接頭;天線體上設 有長度可W調節(jié)的調節(jié)桿，所述天線體上設有多個限位板。
[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)射機有四個輸入信號，一個輸出信號；四個輸入信號分別來 自供電系統(tǒng)、接收機的RF信號、接收機的TP信號W及嵌入式計算機送出的AGC控制信號，輸 出信號連接發(fā)射天線;所述發(fā)射機包括增益控制電路、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輸入端口，分別接收來自接收機送出的射頻 輸出RF、和來自嵌入式計算機送出的AGC控制信號;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輸入端口和一個輸出端口，其中，五 個輸入端口分別與來自48V的電源輸入口、來自AGC電路的信號輸入口、100瓦控制電路的控 制信號輸出端口 A、100瓦控制電路的控制信號輸出端口 B和控制電路的控制信號輸出端口 C 連接，一個輸出端口與濾波器電路連接;濾波器電路包括一個輸入口和一個輸出口，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輸入端口和=個輸出端口，其中，兩個輸入 端口中的一個是24V的電源口，另一個接收來自接收機產生的TP脈沖信號;S個輸出端口分 別與線性并聯(lián)推挽放大電路的=個輸入端口一一對應連接，=個輸出端口分別輸出控制信 號A、控制信號B和控制信號C，用于控制各功率放大器件的加電或斷電。
[0013] 優(yōu)選地，所述接收機具有四個輸入信號和四個輸出信號，其中，四個輸入信號中一 路來自供電系統(tǒng)，另外S路來自交叉環(huán)接收天線；四個輸出信號中的TB信號發(fā)送至交叉環(huán) 接收天線，TP信號發(fā)送至100瓦發(fā)射機;所述接收機包括=個模擬通道、=個數(shù)字通道、頻率 綜合器、系統(tǒng)控制模塊、USB接口和系統(tǒng)時鐘;模擬通道有四個輸入信號和=個輸出信號，四 個輸入信號中的=個來自交叉環(huán)接收天線，一個來自頻率合成;數(shù)字通道有4個輸入和3個 輸出，4個輸入中的3個來自模擬通道，一個來自頻率綜合器;數(shù)字通道有六個輸入信號和一 個輸出信號，六個輸入信號中的=個分別來自=個模擬通道，另外=個來自頻率綜合器;= 個輸出信號分別發(fā)送至USB接口的輸入端，再經USB接口輸出至嵌入式計算機。
[0014] 優(yōu)選地，所述嵌入式計算機包括：
[001引FFT模塊，濾波模塊、計算模塊，輸出模塊，用于對來自接收機數(shù)字通道的經過第1 次FFT的距離譜信號再進行離散傅氏變換W獲得具有多普勒頻率信息的回波信號；
[0016]與FFT相連的濾波模塊，用于降噪處理，除去高能譜點；
[0017] 與濾波模塊相連的計算模塊，用于對來自接收機數(shù)字通道的經過第1次FFT的距離 譜的信號再進行離散傅氏變換W獲得的多普勒頻率信息并進行計算W獲得對應風、浪、流 等動力學參數(shù)；
[0018] 與計算模塊相連的輸出模塊，用于將含有對應風、浪、流動力學參數(shù)的計算結果發(fā) 送至顯示屏和/專網或互聯(lián)網。
[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)明的探測儀中發(fā)、收天線采用高強度的玻璃鋼做天 線的外殼，采用全密封結構，使之在海邊工作時能抗臺風、抗鹽霧、抗潮濕、抗霉菌、抗紫外 線，控制和處理計算機采用嵌入式工控機，接收機和發(fā)射機采用降耗設計，可W利用太陽能 和風能供電。由于采用了上述合理的電路結構及信號處理軟件，使得該海洋探測儀在和國 內、外同類產品W及常規(guī)的海洋探測儀器的現(xiàn)場對比測試中，取得了令人矚目的結果，和常 規(guī)海洋探測儀器相比，海流流速的相關系數(shù)達到95%，流向達到99%，結果也優(yōu)于國外的同 類產品。
[0021]
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明提供的便攜式海洋探測儀系統(tǒng)框圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明提供的探測儀的8單元相控陣列天線示意圖；
[0024] 圖3a是本發(fā)明提供的探測儀的高強度發(fā)射天線體示意圖；
[0025] 圖3b是本發(fā)明提供的探測儀的底板結構示意圖；
[0026] 圖3c是本發(fā)明提供的探測儀的調節(jié)桿結構示意圖；
[0027] 圖3d是本發(fā)明提供的探測儀的限位板示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明提供的探測儀的全密封接收天線體結構示意圖；
[0029] 圖5是本發(fā)明提供的探測儀的多頻段、雙頻接收天線電路圖；
[0030] 圖6是本發(fā)明提供的探測儀的IOOW發(fā)射機電路框圖；
[0031] 圖7是本發(fā)明提供的探測儀的IOOW發(fā)射機AGC控制電路圖；
[0032] 圖8是本發(fā)明提供的探測儀的IOOW發(fā)射機并推放大電路圖；
[0033] 圖9是本發(fā)明提供的探測儀的IOOW發(fā)射機濾波器電路圖；
[0034] 圖10是本發(fā)明提供的探測儀的IOOW發(fā)射機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)明提供的探測儀的嵌入式計算機系統(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)明實施例的噪聲估計示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖和具體實施 例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。