便携式高频雷达方向图校准及数据质量控制研究

摘要

高频地波雷达因覆盖范围广、分辨率高、全天候观测能力强,在海洋流场监测和预报应用中潜力巨大.针对其数据处理链中的两个关键步骤,构建了结合无人机天线方向图校准与多算法检测异常值的优化方案.通过无人机搭载信标与GPS(Global Positioning System)系统,实施雷达天线方向图校准,对上海地区金山–芦潮港站雷达基站数据实施校准实验.结果显示,天线方向图校准后,合成流流向和流速的均方根误差分别降低了17.76°和0.04 m/s,相关系数分别提高了0.11和0.23.此外,分别应用标准差阈值法、箱线图分析法和Isolation Forest算法,对金山–芦潮港站的合成流场数据进行了质量控制. 3种方法均能有效实现流场边缘和近岸区域的异常值检测,其中Isolation Forest算法相较于其他方法具备更高的时空敏感度与更广的检测范围.研究结果表明,通过改进高频雷达质量控制流程并结合无人机天线方向图校准技术,可显著改善数据质量,有效提升海洋动力监测中地波雷达数据的可靠性.

关键词

高频地波雷达 / 天线方向图校准 / 数据质量控制 / 表层海流