海浪谱估计方法研究及SZF型波浪浮标数据分析软件设计

发布时间：2021-04-02 12:30

　　21世纪是人类开发利用海洋的世纪,开发利用海洋离不开对海洋的探测,海浪是海洋探测的重要内容之一。本文依托课题:波浪方向浮标,是国家863计划――海洋监测技术标准化工程的一个重要项目。SZF型波浪方向浮标是由中国海洋大学研制的、无人值守的、能自动、定点、定时（或连续）地对海面波浪高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行遥测的小型浮标测量系统,九五期间研制成功,十五后期进行标准化工作。本文主要是配合仪器标准化工作,探索适用于SZF型波浪浮标海浪原始数据处理,获取海浪功率谱和方向谱的方法,并设计SZF型波浪浮标实时数据分析软件。本文详细论述了对海浪波面位移序列滤波方法、常用的海浪功率谱估计方法和海浪方向谱估计方法所做的研究工作及结论:滤波选用FIR数字滤波器,功率谱估计选用周期图法,方向谱估计选用扩展本征矢法（EEV）;介绍了所选用方法的具体实现过程中遇到的问题及解决的办法;介绍了数据分析软件的设计方法和设计过程:程序编写以VC++6.0为主,采用VC++6.0和MATLAB联合编程方式,发挥二者各自优势。文章最后给出了利用数据分析软件处理实测数据的结果,处理结果表明选用的数据分析方法合理,软... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

波面位移随时间变化曲线

图 2 海浪功率谱曲线（含有大周期噪声信号）由于实的权函数 h (t )的傅立叶变换 ( )jH eω复数，可以表示成(Michael J.Young,2001)( )( ) ( ) Re[ ( )] Im[ ( )]jj j j e j jH e H e e H e j H eωω ω β ω ω= = + （1.3.1）所以相位响应1Im[ ( )]( ) tanRe[ ( )]jjjH eeH eωωωβ = （1.3.2）2.群延迟它是滤波器平均延迟的一个物理量，定义为相位对角频率的导数的负值，即( )( )jjd eedωωβτω= （1.3.3）群延迟偏离某一常数表明滤波器相位特性的非线性度程度，线性相位数字滤波器

阻带衰减不小于δ =-50dB 的要求选择海明窗，并计算滤波器的权函数序列 h(n)的长度 N 值为 133（计算得到的 N 值是 132，为保证滤波器群移是整数，取 N 值为 133）。所设计的滤波器的权函数为133sin(0.05 ( 66))( ) [0.54 0.46 cos ] ( ) 0 132.( 66) 66n nh n R n nnππ = ≤ ≤ （1.3.13）处理 SZF 型波浪浮标测得的原始数据时，笔者选取滤波器数字截止频率cω的方法和陈俊昌等的方法相似，当采样时间间隔为 0.5 秒，功率谱估计平滑点数为 p=15 时，cω 利用公式（1.3.14）算得。0.01465c dω = πn（1.3.14）dn 是海浪功率谱低频侧出现低谷时所对应的离散谱值组数如图 1.3，0.01465π 是离散数字频率的间隔。

【参考文献】：
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本文编号：3115283