本文關(guān)鍵詞：船載X波段寬帶相參雷達(dá)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、人口的增長(zhǎng),人類對(duì)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(shì)。海洋不但提供了豐富自然資源,還是國(guó)家的天然屏障,除此之外,交通運(yùn)輸更離不開海洋。海洋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?yàn)楦鞣N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(dá)為核心的海浪監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因其價(jià)格便宜、分辨率高、可全天候工作、方便靈活的優(yōu)點(diǎn)受到格外關(guān)注。本文對(duì)X波段雷達(dá)海態(tài)參數(shù)提取算法的發(fā)展歷程進(jìn)行了簡(jiǎn)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(dá),很少有關(guān)于X波段相參雷達(dá)算法的研究。與非相參雷達(dá)相比,X波段寬帶相參雷達(dá)主要有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì):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(shì),本文對(duì)基于寬帶X波段相參雷達(dá)的海浪信息反演算法進(jìn)行了研究,并研究了對(duì)算法精度影響的因素。X波段寬帶相參雷達(dá)的反演算法借鑒了傳統(tǒng)方法的部分內(nèi)容,因此首先對(duì)傳統(tǒng)的算法進(jìn)行了研究。研究采用數(shù)值仿真的方法生成了隨機(jī)海浪,在此基礎(chǔ)上根據(jù)雷達(dá)成像調(diào)制機(jī)理生成了雷達(dá)海雜波仿真圖像。隨后應(yīng)用傳統(tǒng)的X波段雷達(dá)反演算法進(jìn)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(duì)于相參雷達(dá),可以利用獲取的海浪徑向速度信息對(duì)海面波高圖進(jìn)行重構(gòu)。對(duì)徑向速度按徑向距離積分,可以得到速度勢(shì)函數(shù),根據(jù)自由海面的邊界條件,可由速度勢(shì)函數(shù)重構(gòu)出海面波高圖。對(duì)海面波高圖進(jìn)行三維傅里葉變換即可得到海浪譜,進(jìn)而計(jì)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(duì)于船載雷達(dá)而言,雷達(dá)測(cè)量的多普勒速度會(huì)在海浪徑向速度的基礎(chǔ)上會(huì)增加一個(gè)船的航行速度在該點(diǎn)投影的徑向速度,需要將測(cè)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(cè)量存在誤差,這會(huì)對(duì)反演精度產(chǎn)生影響,因此對(duì)不同測(cè)速誤差情況下的反演情況做了仿真分析。另外對(duì)船載雷達(dá)情況下根號(hào)信噪比與有效波高的關(guān)系進(jìn)行了仿真,并介紹了船載雷達(dá)計(jì)算有效波高的方法。
【關(guān)鍵詞】：X波段雷達(dá) 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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 第2章X波段雷達(dá)海雜波圖像仿真研究13-28
• 2.1 寬帶相參雷達(dá)的基本概念13-16
• 2.1.1 雷達(dá)距離方程13
• 2.1.2 雷達(dá)分辨率13-14
• 2.1.3 X波段寬帶相參雷達(dá)14-15
• 2.1.4 極化15-16
• 2.1.5 Bragg散射16
• 2.2 X波段雷達(dá)海雜波成像機(jī)理16-19
• 2.2.1 二尺度模型16-17
• 2.2.2 長(zhǎng)波對(duì)短波的調(diào)制17-19
• 2.3 隨機(jī)海浪序列模擬19-23
• 2.3.1 隨機(jī)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(jī)波浪圖像仿真23-24
• 2.4.2 雷達(dá)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(dá)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(yàn)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(dá)反演算法研究40-51
• 4.1 雷達(dá)多普勒速度信息40-41
• 4.2 海面水質(zhì)點(diǎn)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(duì)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(dá)反演技術(shù)研究51-59
• 5.1 艦船擺動(dòng)模型51-55
• 5.2 測(cè)速誤差對(duì)反演的影響55-56
• 5.3 船載非相參雷達(dá)波高測(cè)量56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 致謝66

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1053136