[發明專利]利用VHF/UHF雷達站監測河流流速參數的系統和方法

有效

• 申請號: 200810095093.5
• 申請日: 2008-05-05
• 公開（公告）號: CN101504461A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 唐納德·巴里克;卡爾文·蒂格;彼得·利勒博
• 申請（專利權）人: 科達海洋傳感器有限公司
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01F1/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 剛;尚志峰

1.一種用于監測河流流速參數的系統，所述系統包括：

雷達站，其具有至少兩個與河岸定位成操作關系的天線 陣列，其中，所述雷達站是VHF/UHF雷達站；

至少一個接收信道，其連接到每個天線陣列，所述接收 信道接收來自所述天線陣列的信號；

測向模塊，其連接到所述至少一個接收信道；

去混疊模塊，其連接到所述測向模塊并將去混疊算法應 用于測向數據；以及

選自下組的至少一個模塊，該組由以下模塊組成：

分布模塊，其連接到所述去混疊模塊且可操作以計算 作為橫穿河流的距離的函數的下游表面流速的分布；以及

索引模塊，其連接到所述去混疊模塊且可操作以使用 由所述雷達站測得的表面速度的子集來估計河流流量，

其中所述測向模塊可操作以將測向算法應用于從所 述天線陣列接收到的寬的波束寬度數據以提供窄的波束 寬度數據。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述雷達站包括三個間隔 開大約半個波長的八木-宇田天線陣列，以及其中，兩端陣列 相對于中心陣列在方位上傾斜約±30°。

3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述雷達站在200MHz 和3GHz之間運轉。

4.根據權利要求1所述的系統，其中，每個接收信道可操作以對 從所述天線陣列接收的信號進行下變頻、解調、數字化、以及 頻譜分析。

5.根據權利要求1所述的系統，其中，接收信道可操作以分辨河 面上的散射區域范圍，以及生成將頻率與河流速度聯系起來的 多普勒頻譜。

6.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：存儲的方向圖數據 庫，其連接到所述測向模塊，并且可操作以向所述測向模塊提 供預測的幅度和相位方向圖，用于方位計算。

7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述測向模塊確定對從一 個或多個徑向速度處的單角和雙角方位解所獲得的數據的最 佳擬合。

8.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：開關，其連接到天 線陣列的至少一個元件，所述開關用于對所發射的和接收的信 號進行脈沖調制和選通。

9.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：水位流量關系曲線 數據庫，其連接到所述索引模塊，并且可操作以存儲預校準的 水位流量關系曲線。

10.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：深度平均模塊，其 連接到所述分布模塊，并且可操作以計算橫穿河流的一點或多 點處的深度平均的流速。

11.根據權利要求10所述的系統，進一步包括：河流數據數據庫， 其連接到所述深度平均模塊，并且可操作以儲存用于計算橫穿 所述河流的水的截面面積的河流數據。

12.一種用于確定河流流速參數的方法，所述方法包括：

從包括具有寬波束寬度的天線陣列的雷達站接收寬波束 寬度數據，所述雷達站與河岸定位成操作關系；

預處理所接收的寬波束寬度數據；

將測向算法應用于預處理過的寬波束寬度數據以輸出具 有窄波束寬度的測向數據；

將去混疊算法應用于所述測向數據；以及

執行以下步驟中的至少一個：

計算作為橫穿河流的距離的函數的下游表面流速的 分布；以及

使用由所述雷達站測得的表面速度的子集來估計河 流流量；

其中，所述雷達站是VHF/UHF雷達站。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述雷達站在200MHz 和3GHz之間運轉。

14.根據權利要求12所述的方法，其中，所述預處理所接收的數 據包括對所接收的數據進行下變頻、解調、數字化、以及頻譜 分析。

15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述頻譜分析包括：分 辨河面上的散射區域范圍，以及生成將頻率與河流速度聯系起 來的多普勒頻譜。