海浪波譜儀(surface waves Investigation and Monitoring，swIM)是新型的海浪信息探測雷達，它以真實孔徑雷達為基礎，配置六個波束圓錐掃描，波束中心入射角分別為O。，2。，4。，6。，8。和10。。其星下點波束的工作機制相當于一個雷達高度計，而側視旋轉波束通過增加相應的工作模式和功能模塊，實現海洋波浪方向譜的測量。海浪波譜儀可獲得全球大面積、長時間序列的標準化雷達后向散射截面(NRcs，0.)、海浪方向譜、風速和波高信息。本文對海浪波譜儀海浪遙感探測方法及應用基礎研究的若干問題進行了研究與探討。 首先，利用電磁波散射理論，建立了從海浪方向譜映射到海浪波譜儀后向散射截面的模型。并利用目前唯一能提供Ku波段小入射角NRcs的傳感器一一降雨雷達(Precipitation Radar,PR)的散射測量數據對散射模型進行了檢驗。 基于建立的海浪波譜儀散射模型，論述了由海浪波譜儀散射信號反演海浪方向譜的方法。對不同系統(tǒng)參數、不同海況、不同入射角下的海浪波譜儀海浪方向譜反演進行了仿真。編制了面向對象人機交互海浪波譜儀仿真軟件。仿真結果顯示，誤差部在允許范圍內...

【文章頁數】：172 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的背景和意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 海浪實地測量與預報現狀
        1.2.2 海浪遙感的現狀
        1.2.3 海浪波譜儀技術的發(fā)展
        1.2.4 小入射角下數據應用基礎研究現狀
    1.3 本文研究內容
    1.4 本文創(chuàng)新點
第2章 海浪波譜儀微波散射機理
    2.1 引言
    2.2 準鏡面散射
    2.3 邊界條件
    2.4 復合散射模型
    2.5 模型驗證
        2.5.1 數據
        2.5.2 模型擬合實測數據
        2.5.3 個例分析
    2.6 小結
第3章 海浪波譜儀海浪探測方法
    3.1 引言
    3.2 海浪波譜儀簡介
    3.3 探測方法
        3.3.1 傾斜調制
        3.3.2 信號調制譜與海浪譜
        3.3.3 雷達接收功率
        3.3.4 系統(tǒng)噪聲
    3.4 海浪波譜儀海浪譜反演步驟
        3.4.1 由回波功率反演海浪譜
        3.4.2 由散射截面反演海浪譜
        3.4.3 平均處理
    3.5 天底點波束有效波高和風速的獲取
        3.5.1 有效波高的獲取
        3.5.2 天底點獲取風速
    3.6 海浪特征參數的獲取
    3.7 海浪波譜儀系統(tǒng)參數設置研究
        3.7.1 入射角
        3.7.2 波段
        3.7.3 波束寬度
        3.7.4 轉速
        3.7.5 積分時間
        3.7.6 獨立脈沖個數
        3.7.7 脈沖重復頻率（PRF）
    3.8 輸出指標及測量精度分析
        3.8.1 海浪譜的空間分辨率
        3.8.2 波向分辨率
        3.8.3 波向精度
        3.8.4 波長范圍
        3.8.5 波長分辨率
        3.8.6 波高精度
        3.8.7 海況測量范圍
        3.8.8 降雨的影響
    3.9 小結
第4章 海浪波譜儀海浪探測仿真
    4.1 引言
    4.2 流程
    4.3 仿真質量指標
    4.4 仿真軟件
    4.5 仿真結果
    4.6 小結
第5章 海浪斜率概率密度函數反演
    5.1 引言
    5.2 數據
        5.2.1 雷達數據
        5.2.2 浮標數據
        5.2.3 匹配窗口大小
    5.3 高斯型斜率PDF
        5.3.1 適用條件
        5.3.2 異常數據剔除
        5.3.3 反演方法
        5.3.4 結果分析
    5.4 小結和討論
第6章 小入射角下雷達散射截面的各向異性與不對稱性
    6.1 引言
    6.2 數據
    6.3 各向異性與不對稱性
        6.3.1 建模
        6.3.2 平均后向散射截面
        6.3.3 迎風/順風不對稱性
        6.3.4 各向異性
    6.4 海況的影響
        6.4.1 背景海浪狀況
        6.4.2 風向與浪向
        6.4.3 涌浪對UDA 和UCA 的影響
    6.5 小結與討論
第7章 小入射角雷達后向散射截面與海面風?浪的關系
    7.1 引言
    7.2 數據
    7.3 小入射角下風浪參數的反演
        7.3.1 風速
        7.3.2 風向
        7.3.3 有效波高
        7.3.4 周期和波長
        7.3.5 波陡
        7.3.6 波齡
    7.4 小結和討論
第8章 小入射角下獲取風速新方法
    8.1 引言
    8.2 算法
    8.3 結果
    8.4 小結
第9章 總結及展望
    9.1 結論總結
    9.2 展望
附錄：海浪理論簡介
參考文獻
發(fā)表及在審文章目錄
致謝



本文編號：3817345