海浪波谱仪海浪遥感方法及应用基础研究

海浪波谱仪论文 海浪遥感论文 海浪方向谱论文 小入射角论文 反演算法论文
论文详情
海浪波谱仪(surface waves Investigation and Monitoring,swIM)是新型的海浪信息探测雷达,它以真实孔径雷达为基础,配置六个波束圆锥扫描,波束中心入射角分别为O。,2。,4。,6。,8。和10。。其星下点波束的工作机制相当于一个雷达高度计,而侧视旋转波束通过增加相应的工作模式和功能模块,实现海洋波浪方向谱的测量。海浪波谱仪可获得全球大面积、长时间序列的标准化雷达后向散射截面(NRcs,0.)、海浪方向谱、风速和波高信息。本文对海浪波谱仪海浪遥感探测方法及应用基础研究的若干问题进行了研究与探讨。首先,利用电磁波散射理论,建立了从海浪方向谱映射到海浪波谱仪后向散射截面的模型。并利用目前唯一能提供Ku波段小入射角NRcs的传感器一一降雨雷达(Precipitation Radar,PR)的散射测量数据对散射模型进行了检验。基于建立的海浪波谱仪散射模型,论述了由海浪波谱仪散射信号反演海浪方向谱的方法。对不同系统参数、不同海况、不同入射角下的海浪波谱仪海浪方向谱反演进行了仿真。编制了面向对象人机交互海浪波谱仪仿真软件。仿真结果显示,误差部在允许范围内。利用线性回归法和多入射角组合法,反演了高斯斜率分布中的斜率方差和天底点0。。结果显示,这两种不同的反演方法反演得到的观测方向上的斜率方差的差别在O.0025以内。研究了不同海况下,斜率方差和天底点0。与风速和方位向的关系。利用降雨雷达0。数据研究了小入射角下0。随方位向的变化,重点分析了0。的顺风逆风不对称性(uDA)和由于风向不同导致0。变化(ucA)的幅度与海况、入射角的关系,并利用海浪斜率概率密度函数中的高阶项参量一偏度来解释了这种与散射计相反的不对称性。研究了涌浪对uDA和ucA的影响,并讨论了其在海浪波谱仪上的应用。利用降雨雷达与浮标匹配数据,研究了Ku波段HH极化0。与海面风、浪参数(风速、风向、波高、波长、波周期、波陡、波龄)的相关性。建立了不同入射角下0。分别与海面风速(U0)、有效波高(H)、波陡(&。)和积分波龄(Ba)的经验关系。对从单个0。直接反演各个风、浪参数的可行性进行了全面的分析,包括灵敏度分析、最佳的雷达入射角和海况,最佳的辅助信息等。建立了海浪波谱仪多入射角数据获取海面风速的新方法。该方法考虑了海浪斜率对NRcs与风速之间关系的影响,并且不需要波高、波龄等辅助信息。新的风速反演方法均方根误差为1.36 m/s,提高了以往降雨雷达的风速反演精度。
摘要第5-7页
Abstract第7-8页
第1章 绪论第20-41页
    1.1 研究的背景和意义第20-22页
    1.2 国内外研究现状第22-38页
        1.2.1 海浪实地测量与预报现状第22-23页
        1.2.2 海浪遥感的现状第23-28页
        1.2.3 海浪波谱仪技术的发展第28-36页
        1.2.4 小入射角下数据应用基础研究现状第36-38页
    1.3 本文研究内容第38-40页
    1.4 本文创新点第40-41页
第2章 海浪波谱仪微波散射机理第41-61页
    2.1 引言第41页
    2.2 准镜面散射第41-46页
    2.3 边界条件第46-49页
    2.4 复合散射模型第49-51页
    2.5 模型验证第51-60页
        2.5.1 数据第52-53页
        2.5.2 模型拟合实测数据第53-55页
        2.5.3 个例分析第55-60页
    2.6 小结第60-61页
第3章 海浪波谱仪海浪探测方法第61-88页
    3.1 引言第61-62页
    3.2 海浪波谱仪简介第62-65页
    3.3 探测方法第65-71页
        3.3.1 倾斜调制第65-67页
        3.3.2 信号调制谱与海浪谱第67-69页
        3.3.3 雷达接收功率第69-70页
        3.3.4 系统噪声第70-71页
    3.4 海浪波谱仪海浪谱反演步骤第71-75页
        3.4.1 由回波功率反演海浪谱第71-73页
        3.4.2 由散射截面反演海浪谱第73-74页
        3.4.3 平均处理第74-75页
    3.5 天底点波束有效波高和风速的获取第75-79页
        3.5.1 有效波高的获取第75-78页
        3.5.2 天底点获取风速第78-79页
    3.6 海浪特征参数的获取第79-80页
    3.7 海浪波谱仪系统参数设置研究第80-85页
        3.7.1 入射角第80-81页
        3.7.2 波段第81-82页
        3.7.3 波束宽度第82-83页
        3.7.4 转速第83页
        3.7.5 积分时间第83-84页
        3.7.6 独立脉冲个数第84页
        3.7.7 脉冲重复频率(PRF)第84-85页
    3.8 输出指标及测量精度分析第85-87页
        3.8.1 海浪谱的空间分辨率第85页
        3.8.2 波向分辨率第85页
        3.8.3 波向精度第85-86页
        3.8.4 波长范围第86页
        3.8.5 波长分辨率第86页
        3.8.6 波高精度第86页
        3.8.7 海况测量范围第86-87页
        3.8.8 降雨的影响第87页
    3.9 小结第87-88页
第4章 海浪波谱仪海浪探测仿真第88-96页
    4.1 引言第88页
    4.2 流程第88-91页
    4.3 仿真质量指标第91页
    4.4 仿真软件第91-92页
    4.5 仿真结果第92-95页
    4.6 小结第95-96页
第5章 海浪斜率概率密度函数反演第96-113页
    5.1 引言第96页
    5.2 数据第96-101页
        5.2.1 雷达数据第96-98页
        5.2.2 浮标数据第98-99页
        5.2.3 匹配窗口大小第99-101页
    5.3 高斯型斜率PDF第101-111页
        5.3.1 适用条件第101-103页
        5.3.2 异常数据剔除第103-106页
        5.3.3 反演方法第106-107页
        5.3.4 结果分析第107-111页
    5.4 小结和讨论第111-113页
第6章 小入射角下雷达散射截面的各向异性与不对称性第113-130页
    6.1 引言第113页
    6.2 数据第113页
    6.3 各向异性与不对称性第113-120页
        6.3.1 建模第113-116页
        6.3.2 平均后向散射截面第116-117页
        6.3.3 迎风/顺风不对称性第117-119页
        6.3.4 各向异性第119-120页
    6.4 海况的影响第120-126页
        6.4.1 背景海浪状况第121-123页
        6.4.2 风向与浪向第123-124页
        6.4.3 涌浪对UDA 和UCA 的影响第124-126页
    6.5 小结与讨论第126-130页
第7章 小入射角雷达后向散射截面与海面风?浪的关系第130-144页
    7.1 引言第130页
    7.2 数据第130-131页
    7.3 小入射角下风浪参数的反演第131-142页
        7.3.1 风速第133-136页
        7.3.2 风向第136-137页
        7.3.3 有效波高第137-138页
        7.3.4 周期和波长第138-139页
        7.3.5 波陡第139-140页
        7.3.6 波龄第140-142页
    7.4 小结和讨论第142-144页
第8章 小入射角下获取风速新方法第144-149页
    8.1 引言第144页
    8.2 算法第144-146页
    8.3 结果第146-148页
    8.4 小结第148-149页
第9章 总结及展望第149-153页
    9.1 结论总结第149-151页
    9.2 展望第151-153页
附录:海浪理论简介第153-158页
参考文献第158-170页
发表及在审文章目录第170-171页
致谢第171-172页
论文购买
论文编号ABS538885,这篇论文共172页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付51.6
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付86
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656