X波段雷达海浪与海流遥感机理及信息提取方法研究

IOCAS-IR > 海洋环流与波动重点实验室

	X波段雷达海浪与海流遥感机理及信息提取方法研究
	崔利民
学位类型	博士
导师	何宜军
	2010-05-01
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	物理海洋学
关键词	X波段雷达双极化海浪海表面流 Radon变换
摘要	X波段雷达能对海表面成像，利用其高时空变化的海杂波图像，并配合相应的反演算法可以获得高分辨率的海浪、表层流等动力学要素。本文结合中国科学院重大仪器装备研制项目"X波段雷达物理参数测量仪"，研究了X波段雷达提取海浪参数和表面流信息的若干问题。本文简要地回顾了X波段雷达海洋遥感的国内外发展历史及研究现状，并介绍了X波段雷达成像原理和调制机制；在此基础上，深入分析了大入射角下不同极化方式雷达海杂波的回波特性。针对不同极化方式雷达具有的不同成像机制，开发了具有独立知识产权的双极化方式X波段雷达波浪监测系统。研究了X波段雷达海杂波提取波浪参数和海洋表层流信息的反演算法，对岸基条件下的X波段雷达成像进行了仿真，对可能影响浪、流参数反演的各种海洋环境因素和雷达系统噪声进行了分析和讨论，并利用仿真图像进行了海浪和海流反演数值实验，分析了影响反演波浪和表面流参数的关键因素。利用双极化X波段雷达进行了为期半年的海上观测，获得了大量的图像序列资料和同步海浪和海流观测资料，利用上述理论和数值模拟形成的X波段雷达浪、流参数反演方法，对所有成像资料进行反演，并与传统观测仪器实测的数据做了对比和分析，获得了令人满意的效果。其中水平极化测量精度有效波高为0．18m，主波波向为21°，平均周期为0．55s，表面流速为0．15m／s，表面流向为21．1°，垂直极化测量精度有效波高为0．18m，主波波向为15°，平均周期为0．49s，表面流速为0．12m／s，表面流向为19．4°。发现垂直极化方式数据在估算海浪参数和表层流速信息略有优势，并证明该系统具有可靠性和实用性，具有重要的应用价值。另外，提出了基于Radon变换反演波浪参数反演的方法。该方法利用海杂波图像的波浪纹理特征，通过对船载雷达的时序图像执行Radon变换，获取了波向、波速、波长和波周期的波浪参数。基于互相关分析技术消除了Radon变换波向探测的180°模糊现象。利用实例反演结果表明Radon变换算法是可行的，与传统方法相比，不仅能满足反演的精度要求而且计算复杂性也要低很多。最后，基于Windows XP平台和Visual C++编译系统开发了"X波段雷达数据采集及物理海洋参数提取"应用软件系统。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17903
专题	海洋环流与波动重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	崔利民. X波段雷达海浪与海流遥感机理及信息提取方法研究[D]. 中国科学院研究生院,2010.