海气界面多平台探测关键技术及装备2

一、项目名称：海气界面多平台探测关键技术及装备二、项目简介海气界面层内海洋、气象要素变化极为复杂，海气界面温度、盐度影响着海洋牧场渔业活动，恶劣海况、低能见度等危险天气严重影响着战略通道航行安全，海洋表面大气波导制约着岛礁安全预警平台效能发挥，海气界面环境探测直接关系到国家海洋经济发展、海洋战略利益拓展和国防安全。项目针对海气界面环境立体观测体系建设中面临天基全域探测、船基走航探测、岸基定点探测技术难题，突破多项关键技术，研制系列装备，技术创新为：1、星载直接相关型全极化微波辐射海面全域探测技术。针对国内星载海面盐度探测装备空白，L波段盐度探测天线尺寸大，难以星载工程化应用，发明了L波段综合孔径辐射测量技术。发明了星载高精度直接全极化微波辐射接收方法。实现了海面风场全极化弱亮温信息高灵敏度接收，亮温接收灵敏度优于0.25K；发明了相关型全极化微波辐射定标技术，全极化微波辐射计相位定标精度优于0.5°，幅度定标精度优于0.5dB。2、船基双极化全固态毫米波航线剖面探测技术。针对基于微波回波信号测波定标困难、波浪参数反演精度低难题，发明了毫米波干涉模式下浪高直接测量技术和浪向反演技术,发明了Ka频段双极化全固态毫米波云雾探测和能见度反演技术。实现了能见度单点静态探测向水平、垂直和斜视全方位动态监测转变，信号检测能力提高10dB以上。3、岸基连续波和亚毫米波定点廓线连续探测技术。针对常规探空气球获取海气界面温湿风廓线存在低空盲区大、时间不连续等问题，发明了调频连续波相控阵超低空风廓线探测技术，将低空风廓线最低有效探测高度由100m降低到10m；针对风廓线回波信号弱、不易提取、易受有源电磁干扰等问题，发明了风廓线弱回波信号提取和抗有源干扰方法，干扰抑制30dB以上，有用信号功率增加13dB以上，研制了岸基亚毫米波大气温湿廓线探测装备，海气界面温湿廓线连续探测时间分辨率达毫秒级。发明点居国内领先水平。已授权国家（防）发明专利35项，公开或实审发明专利11项。近三年，新增销售额4.67亿元；为国庆阅兵、北京奥运、南海岛礁建设等重大活动提供了有力支撑，取得了重大社会经济效益。获2011 年上海市技术发明一等奖，2015 年上海市科技进步一等奖。三、客观评价本项目获国家（防）发明专利授权35 项，公开或实审发明专利11 项，实用新型专利3 项。1. 专利分析报告 “，海气界面多平台探测关键技术及系列装备项目组在星载高精度直接全极化微波辐射计研究、双极化全固态毫米波云雾和能见度探测领域申请专利数量均为全球第一，是星载高精度直接全极化微波辐射计和双极化全固态毫米波云雾和能见度探测技术引领者。“项目组在国际上最早发明了星载直接相关型全极化微波辐射；最早发明了超低空连续波风廓线雷达，”2. 项目评审意见2014 年3 月18 日，中国气象科学研究院在北京组织召开了“固态毫米波测云雷达”验收会，认为，雷达采用全固态发射机，模块化设计、双通道接收机，具有完备在线自动标校、故障监测功能，提高了系统稳定性、可靠性及可维护性，可实现对云和弱降水长时间连续稳定自动观测。雷达采用单发双收线极化、脉冲多普勒体制，运用多模式联合探测、基于功率谱信号处理等先进技术，实现了强度、速度和双偏振参量精确探测。2017 年3 月13 日，北京市科学技术委员会组织专家，对 “低空风切变和尾涡雷达预警探测系统研制”进行了验收，形成验收评审意见如下：课题采用多种新型气象探测装备组网技术和多元气象数据融合技术构建航空危险天气预警系统，对提升我国民航机场运行安全保障能力具有重要意义。四、推广应用情况研究成果系列探测装备能够通过天基、船基、岸基等多平台方式全方位获取海面温度、盐度、风场、海浪、能见度等海洋环境数据，已应用于风云三号卫星微波温度计和海洋二号卫星微波辐射计中，为系统型号研制和在轨稳定业务化应用奠定了良好技术基础。风云三号卫星B星、C星、D星（分别于2010年11月、2013年9月以及2017年11月成功发射，国内首次在轨应用。2010年起，微波温度计获取数据在欧洲数值天气预报系统中得到长期应用，获得好评，是我国首个正式应用于欧洲天气预报系统中遥感仪器。微波温度计是国内目前完全自主研制工作频率最高微波遥感器。2010年11月起，研制岸基探测装备成功应用于大连国际机场、天津滨海国际机场、宁波北仑港和中国气象科学研究院等百余个单位，并出口至韩国、巴基斯坦、香港等国家和地区，其中，CFL-03型风廓线雷达被国家气象局和民航机场在业务运行中首次采用。HMB-KSM型雷达是第一部出口国产毫米波气象雷达。出口至巴基斯坦等“一带一路”国家，为重要岛礁和海外战略支点提供了重要等作战环境参数。完2013年成了与国家卫星气象中心联合进行航空校飞试验，首次获取了我国第一部机载Ka频段主动式降水观测数据，通过与地面测雨系统数据比对，验证了雷达测雨正确性与有效性。应用于国庆65周年阅兵、2008年北京奥运会等重大活动气象保障工作。本成果近三年累计装备应用军民用户102套。五、主要知识产权证明目录（不超过10件）知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)授权号授权日期证书编号权利人发明人专利有效状态发明专利综合时间因素和空间因素FPGA任务放置方法中国ZL2.92015.05.27上海大学陈雪，高英虎，张隽丰有效发明专利一种基于条件抢占FPGA任务调度方法中国ZL2.72014.06.11上海大学陈雪，张隽丰，高英虎有效发明专利一种基于微波光子综合孔径辐射计多路信号传输系统中国ZL201310637356.12016年05月04日暂缺西安空间无线电技术研究所李浩；李一楠；吕容川；段崇棣；沈尚宇；陈文新；李延明有效专利发明专利一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达中国ZL 201210495966.82014年03月26日暂缺北京无线电测量研究所魏艳强；苏卓楠；蒋晓燕；关博；周亭亭；张哲有效专利发明专利一种便携式近岸海浪观测系统及方法中国ZL201410020638.12015年12月02日暂缺国防科技大学陈希；李妍；毛科峰有效专利发明专利HRCA系统可重构单元二维任务放置方法中国ZL2.72011年09月16日上海大学，上海红神信息技术有限公司陈雪，张隽丰有效专利发明专利一种风廓线雷达大气温度探测系统及方法中国ZL201410475319.X2017年02月15日暂缺北京无线电测量研究所任迎新；贾晓星；王志锐；高雪峰有效专利六、主要完成人情况表1 姓名：陈希排名：1行政职务：无技术职称：教授工作单位：国防科技大学完成单位：上海大学对本项目技术创造性贡献：总计技术组长，项目需求分析，总体设计和成果应用推广；提出了船基双极化全固态毫米波航线剖面探测技术，发明了毫米波干涉模式下浪高直接测量技术和浪向反演技术；共同提出了星载直接相关型全极化微波辐射海面全域探测技术和岸基连续波和亚毫米波定点廓线连续探测技术。2 姓名：魏艳强排名：2行政职务：无技术职称：高级工程师工作单位：北京无线电测量研究所完成单位：上海大北京无线电测量研究所对本项目技术创造性贡献：是项目技术开发负责人，在Ka频段双极化全固态毫米波海气界面剖面探测、调频连续波相控阵低空风廓线探测、风廓线雷达信号探测抗有源干扰和微弱信号提取等方面做出了贡献。3 姓名：陈雪排名3行政职务：无技术职称：副教授工作单位：上海大学完成单位：上海大学对本项目技术创造性贡献：是项目软件技术开发负责人，在调频连续波相控阵低空风廓线探测、风廓线雷达信号探测抗有源干扰和微弱信号提取等方面做出了贡献。4 姓名：毛科峰排名：4行政职务：无技术职称：讲师工作单位：国防科技大学完成单位：国防科技大学对本项目技术创造性贡献：是项目设备开发骨干，负责设备试验、测试和推广应用。在走航波浪观测技术研发等方面做出了贡献。5 姓名：李浩排名：5行政职务：副所长技术职称：研究员工作单位：西安空间无线电技术研究所完成单位：西安空间无线电技术研究所对本项目技术创造性贡献：是项目天基探测技术开发负责人，总体组织研发了星载全极化微波辐射计、L波段全极综合孔径微波辐射计、大气温湿度探测仪。6 姓名：张丰排名：6行政职务：无技术职称：副教授工作单位：浙江大学完成单位：浙江大学对本项目技术创造性贡献：是项目技术开发骨干，参与技术路线设计、关键技术研发。对海洋环境要素反演算法设计等具有创造性贡献。7 姓名：张云海排名：7行政职务：技术职称：研究员工作单位：上海大学完成单位：上海大学对本项目技术创造性贡献：主要负责探测设备研发、产学研合作团队建设和产业化推广应用。对走航探测装备研制等具有创造性贡献。8 姓名：杨毅排名：8行政职务：无技术职称：研究员工作单位：上海大学完成单位：上海大学对本项目技术创造性贡献：是项目算法开发主要成员，参与技术路线设计和设备推广应用。对岸基探测设备研制等具有创造性贡献。9 姓名：任迎新排名：9行政职务：无技术职称：高级工程师工作单位：北京无线电测量研究所完成单位：北京无线电测量研究所对本项目技术创造性贡献：对调频连续波相控阵低空风廓线探测、风廓线雷达信号探测抗有源干扰和微弱信号提取技术等方面做出了贡献。10 姓名：刘媛媛排名：10行政职务：技术职称：研究员工作单位：上海大学完成单位：上海大学对本项目技术创造性贡献：是项目技术开发成员，参与技术路线设计、装备研发与调试。对信号处理方法研究和装备应用等有贡献。七、主要完成单位及创新推广贡献上海大学：为项目主持单位，负责整体项目组织实施，在技术思路、技术方案、关键技术突破、设备开发和产业化推广应用方面做出重要贡献。国防科技大学：为项目主要技术创新单位，在技术方案设计、海洋波浪观测、海洋风场观测关键技术方面做出重要贡献。西安空间无线电技术研究所：为项目主要技术创新单位，在研发星载微波辐射计、大气温湿度探测仪等方面做出重要贡献。北京无线电测量研究所：为项目主要技术创新单位，在双极化全固态毫米波海气界面剖面探测、调频连续波相控阵低空风廓线探测设备研制和产业化推广应用方面做出重要贡献。浙江大学：为项目工程技术开发验证和试验、应用方面做出重要贡献。中国船舶重工集团公司七一0研究所：在设备试制和产业化推广应用方面做出重要贡献。八、完成人合作关系说明第一完成人与其他完成人分别有承担国家专项、国家自然基金委、北京市、上海市、企业合作等科研项目，共同申请专利、发表论文和成果推广应用。项目组依据客观事实，对所有参加人按投入入和贡献人小进行评估排序，所有课题组人员均对此予以认可。7 / 7