本文關(guān)鍵詞：X波段海浪信息參數(shù)反演算法研究

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【摘要】：海洋蘊含著豐富的生物、礦產(chǎn)等自然資源,同時還承載著人類的諸多海上活動,比如海上運輸、平臺作業(yè)、船只導(dǎo)航。但海洋環(huán)境異常復(fù)雜,海上資源開發(fā)、災(zāi)害預(yù)測和國防安全等人類活動,都有賴于對海洋風(fēng)、浪等基本海況要素信息及其內(nèi)在規(guī)律的準(zhǔn)確把握。海洋監(jiān)測是研究海洋環(huán)境要素活動的基礎(chǔ)工作,因此深入研究和積極發(fā)展海洋監(jiān)測和信息提取技術(shù)具有重要的意義。X波段雷達(dá)以其高時空分辨率的優(yōu)勢進(jìn)入人們的視野,并迅速應(yīng)用到海洋監(jiān)測領(lǐng)域。X波段雷達(dá)價格低廉,性能穩(wěn)定,方便安裝在船只等工作平臺上,能夠?qū)崟r、全天候監(jiān)測海洋環(huán)境,以便獲取海浪等最基本的海洋環(huán)境要素信息。X波段雷達(dá)向海面發(fā)射的電磁波,與海面上波長與之相當(dāng)?shù)亩滩?毛細(xì)波)發(fā)生Bragg共振散射,當(dāng)雷達(dá)天線收到該回波信號,形成雷達(dá)“海雜波”圖像。本文首先簡單介紹了海洋監(jiān)測的幾個常用手段及其優(yōu)缺點、X波段雷達(dá)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其成像理論。然后對利用X波段雷達(dá)圖像提取海浪參數(shù)反演算法進(jìn)行了研究,尤其是表層流參數(shù)信息的反演,分別采用了最小二乘算法(Least-Squares Method)、迭代最小二乘算法(Iterative LSM)、NSP(Normalized Scalar Product)算法,證明了NSP算法反演表層流參數(shù)信息的優(yōu)越性,同時采用了變步長方法,大大縮短了NSP算法的計算時間。接著,在得出了表層流參數(shù)的基礎(chǔ)上,計算出相應(yīng)的頻散關(guān)系并用來對雷達(dá)圖像譜進(jìn)行濾波除雜,然后,利用MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))對雷達(dá)波數(shù)譜進(jìn)行修正獲得真正的海浪譜。進(jìn)而獲得海浪參數(shù)統(tǒng)計信息。X波段雷達(dá)圖像數(shù)值仿真研究對于了解和掌握其成像原理具有十分重要的意義,而且可以用來驗檢反演算法的準(zhǔn)確性。本文依據(jù)線性波理論,選擇JONSWAP海浪頻譜和光易型方向函數(shù),結(jié)合幾何成像模型分別模擬了風(fēng)浪和涌浪情況下的雷達(dá)圖像。并利用本文相關(guān)反演算法獲得了表層流和海浪參數(shù),與相應(yīng)的輸入?yún)⒘繉Ρ确治?符合較好。說明了該參數(shù)提取算法是準(zhǔn)確可靠的。同時,利用X波段雷達(dá)在獐子島海域進(jìn)行了海上對比試驗。將由雷達(dá)圖像反演得到的表層流參量和海浪參量與現(xiàn)場浮標(biāo)和海流計觀測到的參量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,效果較好。其中精度為表層流速0.11m/s,表層流向14.3°,有效波高0.17m,主波波向16°,平均周期0.56s。結(jié)果表明本文所采用的反演算法具有明顯優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P731.2;P715

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本文編號：1290222