CN108802724A - 一种测试海浪高度的方法 - Google Patents

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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/882—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for altimeters
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及测量方法技术领域，且公开了一种测试海浪高度的方法，包括以下步骤：A.将无线电高度表安装在飞行器上，高度表经过发射天线向地面发射连续调频的微波；B.高度表将接收到的海面反射回波和发射信号混频进行比较。混频后的信号频率代表了海平面的高度；C.利用频谱分析，得到高度表发射波和海面回波混频后的频谱。D.频谱的频率代表了海平面的高度，不同高度的海浪对应不同的频率，在海面上飞行的高度表收到的频谱会展宽。频谱的宽度，代表了海平面的起伏度，也就是海浪高度。

Description

一种测试海浪高度的方法
技术领域
本发明涉及测量方法技术领域，具体为一种测试海浪高度的方法。
背景技术
海洋波动是海水重要的运动形式之一。从海面到海洋内部，处处都存在着波动，风浪、涌浪和近岸波的波高几厘米到20余米，最大可达30米以上，风浪是海水受到风力的作用而产生的波动。
在海上作业经常要根据海浪的高度来调整计划，比如水上飞机，海浪高度会影响水上飞机是不是可以在水上降落，或者降落的速度，若对海浪高度测量不准确，很可能会导致海上安全事故，故提出一种测试海浪高度的方法来解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种测试海浪高度的方法，具备对海浪的回波进行频谱分析，不但得到飞行高度，同时计算出海浪的高度等优点，解决了海上作业无法准确测量海浪高度的问题。
(二)技术方案
为实现上述对海浪的回波进行频谱分析，不但得到飞行高度，同时计算出海浪的高度的目的，本发明提供如下技术方案：一种测试海浪高度的方法，包括以下步骤：
A.将连续调频无线电高度表安装在飞行器上，高度表经过发射天线向地面发射连续调频的微波；
B.高度表将从接收天线接收到的海面反射回波和发射信号混频进行比较。混频后的信号频率代表了海平面的高度；
C.利用频谱分析，得到高度表发射波和海面回波混频后的频谱。
D.频谱的频率代表了海平面的高度，不同高度的海浪对应不同的频率，在有波浪的海面上飞行的高度表收到的频谱会展宽。频谱的宽度，代表了海平面的起伏度，也就是海浪高度。
优选的，所述步骤B中的比较工作即为混频工作，混频出来的频率△f0就代表两束电波的时间差，如果电波在传送过程中没有受到干扰，△f正比于被测的高度。
优选的，所述△f0为混频器混频出来的差频信号，是高度表发射的调频连续波和其回波的混频，其大小代表飞行器的高度。
优选的，所述频谱分析的方法是通过对△f0的频谱进行傅立叶变换，取出频谱，频谱表征就是飞行器的高度。
优选的，所述步骤D中频谱的不同频率值对应于海平的不同高度，其中的频率差，即频谱的宽度，对应的是海浪的高度。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种测试海浪高度的方法，具备以下有益效果：
1、该测试海浪高度的方法，通过高度表发射机发出的微波和接收机收到的微波进行混频，高度表在平静的海面上得到的高度信号的频谱宽度较窄，在海面风浪较大时，由于海平面的不同高度的信号同时反射回来，会造成接收信号的频谱展宽，通过测量接收信号的频谱的宽度就能得到海浪的高度，在测量海平面高度的同时就测量了海浪的高度。相对于其他的测试方法更加的方便可靠，且测量速度非常快。
2、该测试海浪高度的方法，由于海浪的高度能反应海平面风的大小，故通过高度表测量出来的浪高能作为舰载飞机着陆时，外界环境好坏的标准。
附图说明
图1为本发明提出的一种测试海浪高度的方法原理图；
图2为本发明提出的一种测试海浪高度的方法平静海面的△f0频谱图；
图3为本发明提出的一种测试海浪高度的方法波涛汹涌海面的△f0频谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种测试海浪高度的方法，包括以下步骤：
A.将连续调频无线电高度表安装在飞行器上，高度表经过发射天线向地面发射连续调频的微波；
B.高度表将从接收天线接收到的海面反射回波和发射信号混频进行比较。混频后的信号频率代表了海平面的高度；
C.利用频谱分析，得到高度表发射波和海面回波混频后的频谱。
D.频谱的频率代表了海平面的高度，不同高度的海浪对应不同的频率，在有波浪的海面上飞行的高度表收到的频谱会展宽。频谱的宽度，代表了海平面的起伏度，也就是海浪高度。
其中，步骤B中的比较工作即为混频工作，混频出来的频率△f0就代表两束电波的时间差，如果电波在传送过程中没有受到干扰，△f正比于被测的高度。
其中，△f0为混频器混频出来的差频信号，是高度表发射的调频连续波和其回波的混频，其大小代表飞行器的高度。
其中，频谱分析的方法是通过对△f0的频谱进行傅立叶变换，取出频谱，频谱表征就是飞行器的高度。
其中，步骤A中高度表的发射机发射的微波频率为0.5-70GGHz都可以。
如图1中，在t0时刻发射线性调频信号，t1时刻接收到信号，接收信号与发射信号存在一个频率差△f0，假设线性调频信号的调频率为Ka则时延△t＝t0-t1可以表示为：
△t＝△f0/Ka，
飞行器与底面的距离可以表示：
d＝△t*c/2＝(△f0/Ka)*c/2
其中c为光速，
△f0为混频器混频出来的差频信号，是高度表发射的调频连续波和其回波的混频，其大小代表飞行器的高度。
频谱分析的方法是通过对△f0的频谱进行傅立叶变换，取出频谱，频谱表征就是飞行器的高度，同样的原理，可以测量地形起伏的程度。
本发明的有益效果是：通过高度表发射机发出的微波和接收机收到的微波进行混频，高度表在平静的海面上得到的高度信号的频谱宽度较窄，在海面风浪较大时，由于海平面的不同高度的信号同时反射回来，会造成接收信号的频谱展宽，通过测量接收信号的频谱的宽度就能得到海浪的高度，通过计算回波频谱的宽度就可以得到不同高度的相对高度差，这个高度差表示的是海涛最高点与最低点的高度差。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种测试海浪高度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
本发明涉及测量方法技术领域，且公开了一种测试海浪高度的方法，包括以下步骤：
A.将连续调频无线电高度表安装在飞行器上，高度表经过发射天线向地面发射连续调频的微波；
B.高度表将接收到的海面反射回波和发射信号混频进行比较。混频后的信号频率代表了海平面的高度；
C.利用频谱分析，得到高度表发射波和海面回波混频后的频谱；
D.频谱的频率代表了海平面的高度，不同高度的海浪对应不同的频率，在有波浪的海面上飞行的高度表收到的频谱会展宽。频谱的宽度，代表了海平面的起伏度，也就是海浪高度。
2.根据权利要求1所述的一种测试海浪高度的方法，其特征在于，所述步骤B中的比较工作即为混频工作，混频出来的频率△f0就代表两束电波的时间差，如果电波在传送过程中没有受到干扰，△f正比于被测的高度。
3.根据权利要求2所述的一种测试海浪高度的方法，其特征在于，所述△f0为混频器混频出来的差频信号，是高度表发射的调频连续波和其回波的混频，其大小代表飞行器的高度。
4.根据权利要求1或2所述的一种测试海浪高度的方法，其特征在于，所述频谱分析的方法是通过对△f0的频谱进行傅立叶变换，取出频谱，频谱表征就是飞行器的高度。
5.根据权利要求1所述的一种测试海浪高度的方法，其特征在于，所述步骤A中高度表的发射机发射的微波频率为4.3GHz。
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