本文關(guān)鍵詞：船載X波段寬帶相參雷達海浪信息反演技術(shù)研究

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【摘要】：海洋具有豐富的自然資源,隨著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進步、人口的增長,人類對資源的需求越來越大,開發(fā)海洋資源已經(jīng)成為一種必然趨勢。海洋不但提供了豐富自然資源,還是國家的天然屏障,除此之外,交通運輸更離不開海洋。海洋監(jiān)測系統(tǒng)能夠為各種海上作業(yè)提供支持與保障,因此得到廣泛研究,其中以X波段雷達為核心的海浪監(jiān)測系統(tǒng)因其價格便宜、分辨率高、可全天候工作、方便靈活的優(yōu)點受到格外關(guān)注。本文對X波段雷達海態(tài)參數(shù)提取算法的發(fā)展歷程進行了簡要敘述。關(guān)于該算法的研究大都集中于傳統(tǒng)非相參雷達,很少有關(guān)于X波段相參雷達算法的研究。與非相參雷達相比,X波段寬帶相參雷達主要有以下兩個優(yōu)勢:1.可以獲取海浪的徑向速度;2.具有更高的徑向距離分辨率。為了充分利用它的優(yōu)勢,本文對基于寬帶X波段相參雷達的海浪信息反演算法進行了研究,并研究了對算法精度影響的因素。X波段寬帶相參雷達的反演算法借鑒了傳統(tǒng)方法的部分內(nèi)容,因此首先對傳統(tǒng)的算法進行了研究。研究采用數(shù)值仿真的方法生成了隨機海浪,在此基礎(chǔ)上根據(jù)雷達成像調(diào)制機理生成了雷達海雜波仿真圖像。隨后應(yīng)用傳統(tǒng)的X波段雷達反演算法進行了參數(shù)的反演,得到的結(jié)果與仿真設(shè)定值符合得較好。對于相參雷達,可以利用獲取的海浪徑向速度信息對海面波高圖進行重構(gòu)。對徑向速度按徑向距離積分,可以得到速度勢函數(shù),根據(jù)自由海面的邊界條件,可由速度勢函數(shù)重構(gòu)出海面波高圖。對海面波高圖進行三維傅里葉變換即可得到海浪譜,進而計算得到各參數(shù)。該算法受到距離分辨率的影響,因此仿真研究了不同距離分辨率下波高圖的重構(gòu)效果和反演精度。對于船載雷達而言,雷達測量的多普勒速度會在海浪徑向速度的基礎(chǔ)上會增加一個船的航行速度在該點投影的徑向速度,需要將測得的多普勒速度與船舶徑向速度相減才能得到海浪徑向速度。但由于船速的測量存在誤差,這會對反演精度產(chǎn)生影響,因此對不同測速誤差情況下的反演情況做了仿真分析。另外對船載雷達情況下根號信噪比與有效波高的關(guān)系進行了仿真,并介紹了船載雷達計算有效波高的方法。
【關(guān)鍵詞】：X波段雷達 海浪參數(shù) 寬帶相參 有效波高 船載
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P715;TN958
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-13
• 第2章X波段雷達海雜波圖像仿真研究13-28
• 2.1 寬帶相參雷達的基本概念13-16
• 2.1.1 雷達距離方程13
• 2.1.2 雷達分辨率13-14
• 2.1.3 X波段寬帶相參雷達14-15
• 2.1.4 極化15-16
• 2.1.5 Bragg散射16
• 2.2 X波段雷達海雜波成像機理16-19
• 2.2.1 二尺度模型16-17
• 2.2.2 長波對短波的調(diào)制17-19
• 2.3 隨機海浪序列模擬19-23
• 2.3.1 隨機海浪模型19-20
• 2.3.2 海浪譜與方向譜20-23
• 2.4 圖像仿真分析23-27
• 2.4.1 隨機波浪圖像仿真23-24
• 2.4.2 雷達回波圖像仿真24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章X波段非相參雷達海浪信息反演算法28-40
• 3.1 海浪信息提取28-34
• 3.1.1 三維傅里葉變換28-29
• 3.1.2 表層流的定義29
• 3.1.3 頻散關(guān)系29-31
• 3.1.4 高階頻散關(guān)系31
• 3.1.5 頻散濾波31
• 3.1.6 調(diào)制傳遞函數(shù)31-32
• 3.1.7 海浪參數(shù)提取32-33
• 3.1.8 有效波高反演33-34
• 3.1.9 表層流速信息提取34
• 3.2 算法驗證分析34-39
• 3.2.1 海態(tài)參數(shù)反演35-37
• 3.2.2 有效波高與信噪比關(guān)系的仿真37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第4章X波段寬帶相參雷達反演算法研究40-51
• 4.1 雷達多普勒速度信息40-41
• 4.2 海面水質(zhì)點徑向速度仿真41
• 4.3 海面波高圖重構(gòu)算法41-43
• 4.4 海態(tài)信息的反演43-47
• 4.5 距離分辨率對反演算法的影響47-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第5章 船載X波段寬帶相參雷達反演技術(shù)研究51-59
• 5.1 艦船擺動模型51-55
• 5.2 測速誤差對反演的影響55-56
• 5.3 船載非相參雷達波高測量56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻61-66
• 致謝66

【相似文獻】

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本文編號：1053136