【摘要】： X波段雷達(dá)能對(duì)海表面成像,利用其高時(shí)空變化的海雜波圖像,并配合相應(yīng)的反演算法可以獲得高分辨率的海浪、表層流等動(dòng)力學(xué)要素。本文結(jié)合中國(guó)科學(xué)院重大儀器裝備研制項(xiàng)目“X波段雷達(dá)物理參數(shù)測(cè)量?jī)x”,研究了X波段雷達(dá)提取海浪參數(shù)和表面流信息的若干問(wèn)題。 本文簡(jiǎn)要地回顧了X波段雷達(dá)海洋遙感的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀,并介紹了X波段雷達(dá)成像原理和調(diào)制機(jī)制;在此基礎(chǔ)上,深入分析了大入射角下不同極化方式雷達(dá)海雜波的回波特性。針對(duì)不同極化方式雷達(dá)具有的不同成像機(jī)制,開(kāi)發(fā)了具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙極化方式X波段雷達(dá)波浪監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 研究了X波段雷達(dá)海雜波提取波浪參數(shù)和海洋表層流信息的反演算法,對(duì)岸基條件下的X波段雷達(dá)成像進(jìn)行了仿真,對(duì)可能影響浪、流參數(shù)反演的各種海洋環(huán)境因素和雷達(dá)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行了分析和討論,并利用仿真圖像進(jìn)行了海浪和海流反演數(shù)值實(shí)驗(yàn),分析了影響反演波浪和表面流參數(shù)的關(guān)鍵因素。 利用雙極化X波段雷達(dá)進(jìn)行了為期半年的海上觀測(cè),獲得了大量的圖像序列資料和同步海浪和海流觀測(cè)資料,利用上述理論和數(shù)值模擬形成的X波段雷達(dá)浪、流參數(shù)反演方法,對(duì)所有成像資料進(jìn)行反演,并與傳統(tǒng)觀測(cè)儀器實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)做了對(duì)比和分析,獲得了令人滿意的效果。其中水平極化測(cè)量精度有效波高為0.18m,主波波向?yàn)?1°,平均周期為0.55s,表面流速為0.15m/s,表面流向?yàn)?1.1°,垂直極化測(cè)量精度有效波高為0.18m,主波波向?yàn)?5°,平均周期為0.49s,表面流速為0.12m/s,表面流向?yàn)?9.4°。發(fā)現(xiàn)垂直極化方式數(shù)據(jù)在估算海浪參數(shù)和表層流速信息略有優(yōu)勢(shì),并證明該系統(tǒng)具有可靠性和實(shí)用性,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 另外,提出了基于Radon變換反演波浪參數(shù)反演的方法。該方法利用海雜波圖像的波浪紋理特征,通過(guò)對(duì)船載雷達(dá)的時(shí)序圖像執(zhí)行Radon變換,獲取了波向、波速、波長(zhǎng)和波周期的波浪參數(shù)�；诨ハ嚓P(guān)分析技術(shù)消除了Radon變換波向探測(cè)的180°模糊現(xiàn)象。利用實(shí)例反演結(jié)果表明Radon變換算法是可行的,與傳統(tǒng)方法相比,不僅能滿足反演的精度要求而且計(jì)算復(fù)雜性也要低很多。 最后,基于Windows XP平臺(tái)和Visual C++編譯系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了“X波段雷達(dá)數(shù)據(jù)采集及物理海洋參數(shù)提取”應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P714.3
【圖文】：

WaMoSII波流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

WAVEX波流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

和溫度場(chǎng)的進(jìn)行觀測(cè)。然而挑戰(zhàn)就是在解決這些重要的海洋問(wèn)題需要深入的了雷達(dá)對(duì)海表面的各種特征的成像機(jī)理（Hasselmann et al,1978）。1.3.1 Bragg 散射模型Bragg 散射即 Bragg 共振散射，其物理機(jī)制實(shí)際上是光學(xué)上的光柵原理當(dāng)電磁波的路程差恰好等于電磁波波長(zhǎng)rλ 的整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生 Bragg 共振產(chǎn)生 Bragg 共振的海表面波動(dòng)的 Bragg 波波長(zhǎng)與電磁波波長(zhǎng)滿足以下關(guān)系：sin2sinrsnλ φλθ= (1其中，sλ 為 Bragg 波波長(zhǎng)，rλ 為電磁波波長(zhǎng)，n表示產(chǎn)生階 Bragg 散射，中一階 Bragg 散射的回報(bào)最強(qiáng)，φ 表示波向與雷達(dá)平面所成的角度，θ 是電磁的入射角。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 袁贛南;賈瑞才;喬立偉;范志超;于磊磊;;應(yīng)用模擬海雜波圖像反演海面風(fēng)場(chǎng)算法研究[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 呂海濱;南海東北部?jī)?nèi)波的X波段雷達(dá)監(jiān)測(cè)方法及數(shù)值模擬研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2011年

2 查國(guó)震;南海北部?jī)?nèi)孤立波若干問(wèn)題研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

3 賈瑞才;基于航海雷達(dá)圖像的海面風(fēng)場(chǎng)反演算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 曾星;X波段雷達(dá)海浪遙感機(jī)理及海浪信息反演[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

2 趙飛鵬;雷達(dá)測(cè)波系統(tǒng)信息處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 張麗娜;基于粒子群優(yōu)化的海表面流反演方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2805565