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高分宽幅SAR海洋内波探测与参数提取技术研究

发布时间:2021-03-02 09:04
  海洋内波是一种分布范围较广的海洋现象,对内波的有效探测需要借助广域高分辨探测手段。合成孔径雷达(SAR)具有全天候、全天时、高分辨的优势,常被用来对地面、海洋探测成像,在SAR基础上扩展出的高分宽幅SAR和干涉SAR也成为海洋探测中重要研究方向,其中采用多发多收(MIMO)的模式实现高分宽幅SAR探测成像成为研究热点,以获取大覆盖、高分辨的海洋图像,同时应用干涉处理可以获得海洋的动态信息。本文主要设计满足高分宽幅条件的星载MIMO-SAR,实现MIMO-SAR对海洋内波的高分宽幅测量和参数提取,主要研究内容如下:本文首先通过对海洋内波的一维、二维以及水下运动物体引起的内波模型的研究和仿真,分析了水下运动物体不同深度和速度对内波幅度的影响。对随机海浪进行推导和仿真,而内波与随机海浪之间不是简单的叠加关系,通过对波流相互作用的分析推导,仿真了随机海浪背景下的内波,对内波和电磁波之间的作用机理进行探讨,利用多尺度散射模型形成内波的电磁散射模型。然后,针对星载SAR研究单基相控阵MIMO-SAR,分析雷达系统参数及平台和环境对成像的影响因素,探讨星载高分宽幅MIMO-SAR的轨道高度、频率、极... 

【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】:125 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

高分宽幅SAR海洋内波探测与参数提取技术研究


SAR内波遥感图像

二维图,孤立内波,二维,内波


哈尔滨工业大学硕士学位论文-17-表2-1一维Kdv仿真参数振幅跃层深度深度密度两层密度差45m80m400m1024.5kg/m32.5kg/m3表2-2二维KP仿真参数跃层深度深度空间步长时间步长网格200m1000m111.8×234661.86s1008×48()201exptttAT=(2-12)图2-5一维内孤立波传播仿真图图2-6二维孤立内波传播仿真图2.3源致内波数值模拟当流体分层时,流体内运动物体的运动使得流体发生振动进而生成内波,本节对运动的点源的内波进行推导仿真,并采用了源汇分布方法。假定水下运动是旋转体,根据叠加原理,模拟运动物体激发内波的波高和波速。2.3.1点源内波模型假设运动物体的中心为点源,且作为坐标原点。物体处于均匀流动的流体中,则直角坐标系将随物体的运动而移动,x轴平行于自由表面,z轴与自由表面垂直,均匀流速的方向表示x轴的正方向,z轴为正。利用连续性方程及欧拉方程在忽略粘度的影响下,可对内波进行描述()()()00uuuppUuvwxyzx+++++=(2-13)()()()00vvvppUuvwxyzy+++++=(2-14)

框图,源汇,物体,内波


哈尔滨工业大学硕士学位论文-22-图2-8水下运动物体源汇分布波速如下所示(,,)(,,)ssu=Quxayzux+ayz(2-50)其中(,,)suxyz是点源扰动速度,结合点源波速的计算,可以得到由移动的物体激发的内波的波速()()0204sincoscossinsincoscosjjjjjkQWuKxKyKadD=(2-51)()()0204coscossinsinsincossinjjjjjkQWvKxKyKadD=(2-52)()()0204coscoscossinsincosjjjjjjkQWwKxKyKaKdD=(2-53)稳定相位法用于解决上述问题,如果将物体视为细长体,幅度2Q=RU,a是物体的一半长度,物体模型的半径是R,源与汇之间的距离是2a。0阶模态的波速和波高如下所示()2222sec30sin(sec)cos(secsin)sin(sec)seczhQuxyaed=(2-54)()2222sec40cos(sec)sin(secsin)cos(sec)secsinzhQvxyaed=(2-55)()2222sec40cos(sec)cos(secsin)cos(sec)seczhQwxyaed=(2-56)()2222sec30sin(sec)cos(secsin)sin(sec)seczhQUxyaedg=(2-57)运动物体产生的内波主要步骤如图2-9所示。点源内波分布源汇法叠加原理运动物体内波图2-9运动物体内波生成框图

【参考文献】:
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本文编号:3059000

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