X波段海浪信息参数反演算法研究

发布时间：2017-12-15 02:11

  本文关键词：X波段海浪信息参数反演算法研究

  更多相关文章： 海洋监测 X波段雷达 表层流 海浪 有效波高

【摘要】：海洋蕴含着丰富的生物、矿产等自然资源,同时还承载着人类的诸多海上活动,比如海上运输、平台作业、船只导航。但海洋环境异常复杂,海上资源开发、灾害预测和国防安全等人类活动,都有赖于对海洋风、浪等基本海况要素信息及其内在规律的准确把握。海洋监测是研究海洋环境要素活动的基础工作,因此深入研究和积极发展海洋监测和信息提取技术具有重要的意义。X波段雷达以其高时空分辨率的优势进入人们的视野,并迅速应用到海洋监测领域。X波段雷达价格低廉,性能稳定,方便安装在船只等工作平台上,能够实时、全天候监测海洋环境,以便获取海浪等最基本的海洋环境要素信息。X波段雷达向海面发射的电磁波,与海面上波长与之相当的短波(毛细波)发生Bragg共振散射,当雷达天线收到该回波信号,形成雷达“海杂波”图像。本文首先简单介绍了海洋监测的几个常用手段及其优缺点、X波段雷达的国内外研究现状及其成像理论。然后对利用X波段雷达图像提取海浪参数反演算法进行了研究,尤其是表层流参数信息的反演,分别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,证明了NSP算法反演表层流参数信息的优越性,同时采用了变步长方法,大大缩短了NSP算法的计算时间。接着,在得出了表层流参数的基础上,计算出相应的频散关系并用来对雷达图像谱进行滤波除杂,然后,利用MTF(调制传递函数)对雷达波数谱进行修正获得真正的海浪谱。进而获得海浪参数统计信息。X波段雷达图像数值仿真研究对于了解和掌握其成像原理具有十分重要的意义,而且可以用来验检反演算法的准确性。本文依据线性波理论,选择JONSWAP海浪频谱和光易型方向函数,结合几何成像模型分别模拟了风浪和涌浪情况下的雷达图像。并利用本文相关反演算法获得了表层流和海浪参数,与相应的输入参量对比分析,符合较好。说明了该参数提取算法是准确可靠的。同时,利用X波段雷达在獐子岛海域进行了海上对比试验。将由雷达图像反演得到的表层流参量和海浪参量与现场浮标和海流计观测到的参量数据进行比较分析,效果较好。其中精度为表层流速0.11m/s,表层流向14.3°,有效波高0.17m,主波波向16°,平均周期0.56s。结果表明本文所采用的反演算法具有明显优势。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.2;P715

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本文编号：1290222