海浪波谱仪海浪遥感方法及应用基础研究
发布时间：2023-05-14 06:12
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...
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 海浪实地测量与预报现状
1.2.2 海浪遥感的现状
1.2.3 海浪波谱仪技术的发展
1.2.4 小入射角下数据应用基础研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本文创新点
第2章 海浪波谱仪微波散射机理
2.1 引言
2.2 准镜面散射
2.3 边界条件
2.4 复合散射模型
2.5 模型验证
2.5.1 数据
2.5.2 模型拟合实测数据
2.5.3 个例分析
2.6 小结
第3章 海浪波谱仪海浪探测方法
3.1 引言
3.2 海浪波谱仪简介
3.3 探测方法
3.3.1 倾斜调制
3.3.2 信号调制谱与海浪谱
3.3.3 雷达接收功率
3.3.4 系统噪声
3.4 海浪波谱仪海浪谱反演步骤
3.4.1 由回波功率反演海浪谱
3.4.2 由散射截面反演海浪谱
3.4.3 平均处理
3.5 天底点波束有效波高和风速的获取
3.5.1 有效波高的获取
3.5.2 天底点获取风速
3.6 海浪特征参数的获取
3.7 海浪波谱仪系统参数设置研究
3.7.1 入射角
3.7.2 波段
3.7.3 波束宽度
3.7.4 转速
3.7.5 积分时间
3.7.6 独立脉冲个数
3.7.7 脉冲重复频率（PRF）
3.8 输出指标及测量精度分析
3.8.1 海浪谱的空间分辨率
3.8.2 波向分辨率
3.8.3 波向精度
3.8.4 波长范围
3.8.5 波长分辨率
3.8.6 波高精度
3.8.7 海况测量范围
3.8.8 降雨的影响
3.9 小结
第4章 海浪波谱仪海浪探测仿真
4.1 引言
4.2 流程
4.3 仿真质量指标
4.4 仿真软件
4.5 仿真结果
4.6 小结
第5章 海浪斜率概率密度函数反演
5.1 引言
5.2 数据
5.2.1 雷达数据
5.2.2 浮标数据
5.2.3 匹配窗口大小
5.3 高斯型斜率PDF
5.3.1 适用条件
5.3.2 异常数据剔除
5.3.3 反演方法
5.3.4 结果分析
5.4 小结和讨论
第6章 小入射角下雷达散射截面的各向异性与不对称性
6.1 引言
6.2 数据
6.3 各向异性与不对称性
6.3.1 建模
6.3.2 平均后向散射截面
6.3.3 迎风/顺风不对称性
6.3.4 各向异性
6.4 海况的影响
6.4.1 背景海浪状况
6.4.2 风向与浪向
6.4.3 涌浪对UDA 和UCA 的影响
6.5 小结与讨论
第7章 小入射角雷达后向散射截面与海面风?浪的关系
7.1 引言
7.2 数据
7.3 小入射角下风浪参数的反演
7.3.1 风速
7.3.2 风向
7.3.3 有效波高
7.3.4 周期和波长
7.3.5 波陡
7.3.6 波龄
7.4 小结和讨论
第8章 小入射角下获取风速新方法
8.1 引言
8.2 算法
8.3 结果
8.4 小结
第9章 总结及展望
9.1 结论总结
9.2 展望
附录：海浪理论简介
参考文献
发表及在审文章目录
致谢
本文编号：3817345
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 海浪实地测量与预报现状
1.2.2 海浪遥感的现状
1.2.3 海浪波谱仪技术的发展
1.2.4 小入射角下数据应用基础研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本文创新点
第2章 海浪波谱仪微波散射机理
2.1 引言
2.2 准镜面散射
2.3 边界条件
2.4 复合散射模型
2.5 模型验证
2.5.1 数据
2.5.2 模型拟合实测数据
2.5.3 个例分析
2.6 小结
第3章 海浪波谱仪海浪探测方法
3.1 引言
3.2 海浪波谱仪简介
3.3 探测方法
3.3.1 倾斜调制
3.3.2 信号调制谱与海浪谱
3.3.3 雷达接收功率
3.3.4 系统噪声
3.4 海浪波谱仪海浪谱反演步骤
3.4.1 由回波功率反演海浪谱
3.4.2 由散射截面反演海浪谱
3.4.3 平均处理
3.5 天底点波束有效波高和风速的获取
3.5.1 有效波高的获取
3.5.2 天底点获取风速
3.6 海浪特征参数的获取
3.7 海浪波谱仪系统参数设置研究
3.7.1 入射角
3.7.2 波段
3.7.3 波束宽度
3.7.4 转速
3.7.5 积分时间
3.7.6 独立脉冲个数
3.7.7 脉冲重复频率（PRF）
3.8 输出指标及测量精度分析
3.8.1 海浪谱的空间分辨率
3.8.2 波向分辨率
3.8.3 波向精度
3.8.4 波长范围
3.8.5 波长分辨率
3.8.6 波高精度
3.8.7 海况测量范围
3.8.8 降雨的影响
3.9 小结
第4章 海浪波谱仪海浪探测仿真
4.1 引言
4.2 流程
4.3 仿真质量指标
4.4 仿真软件
4.5 仿真结果
4.6 小结
第5章 海浪斜率概率密度函数反演
5.1 引言
5.2 数据
5.2.1 雷达数据
5.2.2 浮标数据
5.2.3 匹配窗口大小
5.3 高斯型斜率PDF
5.3.1 适用条件
5.3.2 异常数据剔除
5.3.3 反演方法
5.3.4 结果分析
5.4 小结和讨论
第6章 小入射角下雷达散射截面的各向异性与不对称性
6.1 引言
6.2 数据
6.3 各向异性与不对称性
6.3.1 建模
6.3.2 平均后向散射截面
6.3.3 迎风/顺风不对称性
6.3.4 各向异性
6.4 海况的影响
6.4.1 背景海浪状况
6.4.2 风向与浪向
6.4.3 涌浪对UDA 和UCA 的影响
6.5 小结与讨论
第7章 小入射角雷达后向散射截面与海面风?浪的关系
7.1 引言
7.2 数据
7.3 小入射角下风浪参数的反演
7.3.1 风速
7.3.2 风向
7.3.3 有效波高
7.3.4 周期和波长
7.3.5 波陡
7.3.6 波龄
7.4 小结和讨论
第8章 小入射角下获取风速新方法
8.1 引言
8.2 算法
8.3 结果
8.4 小结
第9章 总结及展望
9.1 结论总结
9.2 展望
附录：海浪理论简介
参考文献
发表及在审文章目录
致谢
本文编号：3817345
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