[发明专利]利用VHF/UHF雷达站监测河流流速参数的系统和方法

权利要求书

1.一种用于监测河流流速参数的系统，所述系统包括：

雷达站，其具有至少两个与河岸定位成操作关系的天线 阵列，其中，所述雷达站是VHF/UHF雷达站；

至少一个接收信道，其连接到每个天线阵列，所述接收 信道接收来自所述天线阵列的信号；

测向模块，其连接到所述至少一个接收信道；

去混叠模块，其连接到所述测向模块并将去混叠算法应 用于测向数据；以及

选自下组的至少一个模块，该组由以下模块组成：

分布模块，其连接到所述去混叠模块且可操作以计算 作为横穿河流的距离的函数的下游表面流速的分布；以及

索引模块，其连接到所述去混叠模块且可操作以使用 由所述雷达站测得的表面速度的子集来估计河流流量，

其中所述测向模块可操作以将测向算法应用于从所 述天线阵列接收到的宽的波束宽度数据以提供窄的波束 宽度数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述雷达站包括三个间隔 开大约半个波长的八木-宇田天线阵列，以及其中，两端阵列 相对于中心阵列在方位上倾斜约±30°。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述雷达站在200MHz 和3GHz之间运转。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，每个接收信道可操作以对 从所述天线阵列接收的信号进行下变频、解调、数字化、以及 频谱分析。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，接收信道可操作以分辨河 面上的散射区域范围，以及生成将频率与河流速度联系起来的 多普勒频谱。

6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：存储的方向图数据 库，其连接到所述测向模块，并且可操作以向所述测向模块提 供预测的幅度和相位方向图，用于方位计算。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述测向模块确定对从一 个或多个径向速度处的单角和双角方位解所获得的数据的最 佳拟合。

8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：开关，其连接到天 线阵列的至少一个元件，所述开关用于对所发射的和接收的信 号进行脉冲调制和选通。

9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：水位流量关系曲线 数据库，其连接到所述索引模块，并且可操作以存储预校准的 水位流量关系曲线。

10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：深度平均模块，其 连接到所述分布模块，并且可操作以计算横穿河流的一点或多 点处的深度平均的流速。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括：河流数据数据库， 其连接到所述深度平均模块，并且可操作以储存用于计算横穿 所述河流的水的截面面积的河流数据。

12.一种用于确定河流流速参数的方法，所述方法包括：

从包括具有宽波束宽度的天线阵列的雷达站接收宽波束 宽度数据，所述雷达站与河岸定位成操作关系；

预处理所接收的宽波束宽度数据；

将测向算法应用于预处理过的宽波束宽度数据以输出具 有窄波束宽度的测向数据；

将去混叠算法应用于所述测向数据；以及

执行以下步骤中的至少一个：

计算作为横穿河流的距离的函数的下游表面流速的 分布；以及

使用由所述雷达站测得的表面速度的子集来估计河 流流量；

其中，所述雷达站是VHF/UHF雷达站。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述雷达站在200MHz 和3GHz之间运转。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预处理所接收的数 据包括对所接收的数据进行下变频、解调、数字化、以及频谱 分析。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述频谱分析包括：分 辨河面上的散射区域范围，以及生成将频率与河流速度联系起 来的多普勒频谱。