X波段雷達(dá)海洋動(dòng)力環(huán)境信息提取數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn).pdf

1、海洋，約占地球三分之二的面積，與人類生活息息相關(guān)。海洋蘊(yùn)含著各類豐富的資源，不僅其中海洋生物能夠?yàn)槿祟愄峁┧璧呢S富蛋白質(zhì)，同時(shí)儲(chǔ)存的各類礦產(chǎn)資源和能源也不可估量。除此之外，海洋的環(huán)境變化也直接影響著全球的氣候，尤其海浪、風(fēng)暴潮、海嘯等自然現(xiàn)象，極易造成海岸帶的各種災(zāi)害，對(duì)沿海地區(qū)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此隨著人類科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)海洋的浪流信息的掌握和預(yù)測已經(jīng)成為迫在眉睫的課題。 在海浪信息提取各種方法中，利用X波段雷達(dá)

2、進(jìn)行海面信息提取由于其方便，經(jīng)濟(jì)，全天候的優(yōu)點(diǎn)倍受研究者的青睞。雖然海雜波成像機(jī)理至今尚未有定論，但是已有一套比較成熟的海雜波成像理論，以及“海雜波時(shí)間圖像序列反演海浪信息參數(shù)”算法。要深入理解海雜波成像機(jī)理和實(shí)現(xiàn)整個(gè)反演過程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就非常重要。而通過“數(shù)值模擬”的方式不儀可以在實(shí)驗(yàn)開始前就進(jìn)行反演算法的探索，而且可以通過大量模擬結(jié)果的對(duì)比，有針對(duì)性的輔助理解海雜波成像機(jī)理，改進(jìn)和完善反演算法，也為反演所需的各類參數(shù)的選擇提供合理的依

3、據(jù)。 本文全程描述了數(shù)值模擬的過程。首先以線性波理論為基礎(chǔ)，基于PM譜，對(duì)不同主波方向，主波頻率，平均周期的海浪場進(jìn)行相關(guān)波高模擬。模擬的區(qū)域范圍為2550*2550m2。x，y方向的徑向分辨率分別為10m。不同參數(shù)的海浪譜分別連續(xù)獲得32幅共80s的海面波高時(shí)間序列。 其次模擬了海雜波時(shí)間序列圖像。在X波段雷達(dá)海面成像過程中，長波通過陰影調(diào)制、傾斜調(diào)制、流體動(dòng)力調(diào)制、軌道調(diào)制等作用調(diào)制Bragg短波在雷達(dá)屏幕上成像。其

4、中陰影調(diào)制和傾斜調(diào)制起主要作用，本文以上述兩種調(diào)制方式為基礎(chǔ)，將前面的海浪波高圖像轉(zhuǎn)化成海雜波圖像，在轉(zhuǎn)換的過程中充分的考慮了X波段雷達(dá)的盲區(qū)和之后要進(jìn)行的反演算法等因素，不斷改變雷達(dá)設(shè)置高度獲得了一系列的海雜波圖像。 最后將模擬得到的海雜波時(shí)間序列圖像進(jìn)行反演。這需要進(jìn)行三維傅立葉變換，再經(jīng)過濾波、積分、調(diào)制傳遞函數(shù)等一系列反演作用得到海浪譜，并計(jì)算出主波頻率主波方向等參數(shù)。通過將反演所得參數(shù)和輸入的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，證明了海雜波