海洋波谱仪海浪探测机理及仿真研究

发布时间：2018-08-20 09:54

【摘要】：海洋波谱议是一种专门用来测量海浪方向谱的微波传感器。它工作在小入射角下，通过天线360度扫描，可以用于对海面进行大面积、长时间观测，从而获取海浪方向谱、风速和波高等海面参数信息。本文对小入射角下的海面微波散射理论模型进行分析，研究了海洋波谱议海浪探测的机理，并对星载海洋波谱仪遥感探测海浪谱进行仿真研究，为利用实测数据反演海浪谱及海浪参数做准备。 本文首先介绍了海浪谱与海浪研究的关系，强调了海浪谱探测的重要性。然后针对海洋波谱议工作在小入射角的特点，探讨了小入射角的海浪微波散射模型，准镜面散射、双尺度以及三尺度模型。准镜面散射模型在大入射角时失效，，双尺度和三尺度模型能在整个入射角范围内描述海面散射，相比这几种模型来说三尺度的结果更接近于实测值。另外，准镜面散射模型的后向散射系数与海面斜率的概率密度成正比，考虑了海面斜率高阶统计特性的非高斯型斜率概率密度分布，能更准确地刻画实际海面，使散射计算更精确。 随后本文分析了现有的波谱议海浪探测原理，其要点是准镜面散射以及长波的倾斜调制。最后本文搭建了海洋波谱仪海浪谱探测仿真平台，利用该仿真平台，仿真分析不同海况下的海浪谱反演的性能。仿真结果表明，对于成熟的海浪，波谱仪可反演风速大于10m/s时的海浪谱，而对于未成熟的风浪和涌浪可以探测较小风速下的海浪。波谱议探测效果还和有效波高有关，有效波高越大，反演效果越好。
[Abstract]:Ocean wave spectrum is a kind of microwave sensor which is used to measure the directional spectrum of ocean waves. It works at a small incident angle and can be scanned by an antenna of 360 degrees. It can be used to observe the sea surface in a large area and for a long time, so as to obtain the wave direction spectrum, wind speed and high sea surface parameters. In this paper, the theoretical model of sea surface microwave scattering at small incident angle is analyzed, and the mechanism of ocean wave detection is studied, and the simulation of ocean wave spectrum detection by remote sensing of spaceborne ocean wave spectrometer is carried out. In order to retrieve wave spectrum and ocean wave parameters from measured data. In this paper, the relationship between wave spectrum and wave research is introduced, and the importance of wave spectrum detection is emphasized. Then the microwave scattering model, quasi-mirror scattering model, two-scale model and three-scale model of ocean wave with small incident angle are discussed. The quasi-mirror scattering model fails at a large incidence angle, and the two-scale and three-scale models can describe the sea surface scattering in the whole range of incident angles. Compared with these models, the three-scale results are closer to the measured values. In addition, the backscattering coefficient of the quasi-mirror scattering model is directly proportional to the probability density of the sea surface slope. The non-Gao Si slope probability density distribution, which takes into account the high-order statistical characteristics of the sea surface slope, can more accurately describe the actual sea surface. Make the scattering calculation more accurate. Then, the existing wave detection principles are analyzed, the main points of which are quasi-mirror scattering and long wave tilt modulation. Finally, a simulation platform for ocean wave spectrum detection with ocean wave spectrometer is built, and the performance of ocean wave spectrum inversion under different sea conditions is analyzed by using the simulation platform. The simulation results show that the wave spectrum can be inversed by the wave spectrometer when the wind speed is greater than 10m/s for the mature waves, while the waves under the lower wind speed can be detected for the immature wind waves and surges. The detection effect is also related to the effective wave height. The larger the effective wave height is, the better the inversion effect is.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P716.22

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 万谦,卢景栶;高灵敏度404型电子自旋共振波谱仪[J];科学通报;1980年17期

2 祁兰英，李三伟，张文海，郑志坚，唐道源;用于硬X光诊断的K边滤波谱仪[J];强激光与粒子束;1995年03期

3 董太乾;一种新型的电子顺磁共振波谱仪[J];物理学报;1963年06期

4 林木欣 ,黎夏生 ,杨怀;一种小型的自旋回波谱仪[J];华南师院学报(自然科学版);1982年02期

5 裘祖文 ,王文韵 ,张守信;芳香化合物离子的电子自旋共振波谱[J];物理学报;1963年09期

6 薛德钧;;波谱仪探测效率T的数学模型与实验标定[J];山东科学;1989年04期

7 史留保;廉成斌;任章;;机载海洋波谱仪的浅海波浪参数反演[J];系统工程与电子技术;2014年01期

8 章世全,邬学文,潘麟章;单板微型计算机在PFT-NMR波谱仪中的应用[J];华东师范大学学报(自然科学版);1984年02期

9 ;中国科学院波谱公司[J];波谱学杂志;1989年01期

10 方惠如;陈义群;姜婷婷;刘朝阳;;NMR波谱仪控制台系统的软件测试[J];波谱学杂志;2009年03期

相关会议论文 前10条

1 陆同兴;危启正;喻其山;赵献章;何光龙;;亚微秒时间分辨ESR波谱仪的研制[A];第七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1992年

2 曹海林;尹朋;王帅涛;杨力生;;一种新型宽带傅里叶变换波谱仪[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年

3 李宗山;邓子琴;刘汉燕;冯珏孙;曾繁清;张沪生;胡修愚;高仰岱;;电子顺磁共振(EPR)对HSV-2增殖速度调控作用的初步研究[A];第九次全国生物物理大会学术会议论文摘要集[C];2002年

4 潘麟章;李斌;刘善太;;用于NMR和ESR波谱仪的在线计算机系统[A];第五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1988年

5 万谦;邹曦露;汤畅;呼俊改;李美芬;陈炳焕;;486 PC微机EPR波谱仪数据系统[A];第九届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1996年

6 贺玉贵;毛文平;冯继文;陈方;刘朝阳;;脉冲DNP波谱仪中一种裂环谐振腔的仿真设计[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年

7 邹曦露;汤畅;呼俊改;万谦;;采用曲线拟合方法进行EPR波谱基线校正[A];第九届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1996年

8 戴培麟;;360MHz正交检波FTNMR谱仪的研制[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年

9 张明嘉;彭勤纪;;在FX-90QNMR波谱仪上进行SELINEPT实验[A];第六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1990年

10 祁兰英;易荣清;李三伟;郑志坚;;用于硬X光诊断的宽量程滤波谱仪[A];第8届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（一）[C];1996年

相关博士学位论文 前1条

1 储小青;海浪波谱仪海浪遥感方法及应用基础研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2011年

相关硕士学位论文 前4条

1 黄萍;海洋波谱仪海浪探测机理及仿真研究[D];华中科技大学;2014年

2 袁清泉;在体EPR波谱仪磁场与数据系统的研制[D];中国人民解放军军事医学科学院;2013年

3 李龙龙;海浪波谱仪的数据处理技术研究[D];国家海洋环境预报中心;2014年

4 孙展凤;波谱仪数据的海浪反演及应用[D];中国海洋大学;2012年

本文编号：2193202