海浪波谱仪海浪谱反演的分析.pdf

A Thesis Submitted in Partial Fulfillmentof the Requirements for the Degree of Master of Engineering The Study on Inversionof Ocean Wave Spectrum for Ocean Wave Spectrometer Candidate: Hua Lei Major : ic and Microwave Technology Supervisor: Chen Ping Huazhong University of Science & Technology WuHan 430074, P. R. China February, 2013 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□,在_____年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年月日日期: 年月 I 华中科技大学硕士学位论文摘要海洋波谱仪是一种以实孔径雷达为基础用于探测海面波浪谱的新型传感器,在小角度入射角下,其天线通过360度扫描,来获得大面积、长时间序列海面的后向散射信号, 对这些回波信号进行处理,可以提取海面的波浪谱、风速和波高等海面参数信息。本文对星载海洋波谱仪波浪遥感探测海浪谱进行仿真研究,并对其反演技术进行改进,以提高反演精度,为后继的利用实测数据反演海浪谱及海浪参数打下基础。首先对海浪波谱仪的探测机理作了详细论述。在小入射角入射时,海浪波谱仪的后向散射主要是准镜面反射;因为长波的存在,通过倾斜调制机理(倾斜调制传递函数), 建立海面回波调制功率谱密度与波浪的波陡谱的线性关系,由波浪的波陡谱中可以提取出海浪的参数信息。然后详细介绍建立海洋波谱仪波浪探测海浪谱仿真平台的详细步骤和仿真质量指标。根据星载系统参数,对海洋波谱仪海浪遥感进行仿真。最后对海浪波谱仪海浪谱反演技术从三个方面进行了改进,主要是引入非高斯型的波谱仪探测机理, 对倾斜调制函数估计方法进行改进,以及优化调制谱估计算法。仿真结果表明,波谱仪在仿真结果表明,波谱仪在有效波高>1m时,能够正确测量波浪谱。运用本文的海浪波谱仪改进海浪谱反演方法后,可以增加反演调制谱与参考调制谱的相关性,减小反演的积分误差,更适合用于海浪谱的反演。关键字:星载波谱仪倾斜调制非高斯海面调制谱 II 华中科技大学硕士学位论文 ABSTRACT The ocean wave spectrometeris realaperture radar to measure directional spectra of waves. Through looking at angles near the verticaland scanning over 360°in azimuth, This instrument canprovide global long time observationofthe normalized radar cross section. The wave directionalspectra, the significant wave height and wind speedis inversed from the normalized radar cross sectionobserved by ocean wave spectrometer. This thesis focuses on the ocean waveremote sensing theory, the simulationof the Space-borne spectrometerand researcheson inversing methodtoimprove the retrieval accuracyof ocean wave spectrum. Firstly, the principle of ocean wave