分布式高频天地波雷达海洋表面流反演算法研究
发布时间：2023-04-29 22:35
海洋表面流作为海洋环境监测的关键动力学参数之一,在渔业捕捞、海上救援、航海运输、油污排解、近岸工程和军事航行等方面都有着重要应用和研究价值。目前用于海洋表面流观测的设备主要包括高频雷达、漂流浮标、X波段雷达、星载/机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)等,其中高频雷达因时空分辨率高、成本低、探测距离远等优势被广泛应用。但高频地波雷达探测模式单一、覆盖范围受限,不利于远海和大范围的海流监测,促使了人们对具有更远探测能力的新体制雷达的研究。高频天地波雷达利用电离层对电磁波的反射作用,使电磁波照射远距离的海面后再被岸基雷达或海上移动平台接收,具有传播距离远、接收站布设灵活的特点,可以实现远距离、大范围的海域观测。因此,研究高频天地波雷达的海洋表面流探测技术具有重要的实践意义和应用前景。由于天地波模式下的电磁波传播路径复杂、回波数据受电离层污染严重,海洋表面流的反演工作中还存在诸多难题。现有的海流反演算法都是基于简易平面电离层模型和近似的天地波海浪散射机制,导致反演结果误差较大。为规避简易电离层模型的假设,提高天地波雷达海流探测精度,在“十二五”国家863...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 研究历史与现状
1.2.1 地波雷达海流探测发展概述
1.2.2 分布式天地波雷达
1.2.2.1 分布式天地波雷达的发展
1.2.2.2 分布式天地波雷达海流反演现状
1.3 主要研究内容和章节安排
1.3.1 需要解决的问题
1.3.2 本文结构安排
第2章 天地波雷达海流探测基础及信号预处理
2.1 引言
2.2 电离层电波传播
2.2.1 电离层简介
2.2.2 电离层电波传播基础
2.2.3 电离层镜面倾斜对距离探测的影响
2.3 天地波雷达Bragg散射机理
2.3.1 Bragg散射机理
2.3.2 天地波模式的一阶Bragg频率
2.3.3 天地波模式的Bragg散射几何关系
2.3.3.1 海浪相速度的投影
2.3.3.2 海流速度的投影
2.3.4 结论
2.4 天地波雷达一阶海洋回波谱仿真
2.4.1 天地波雷达一阶散射截面
2.4.2 一阶海洋回波谱仿真
2.4.3 电离层扰动对回波谱的影响
2.5 天地波雷达信号预处理
2.6 本章小结
第3章 天地波雷达回波数据分析与评估
3.1 引言
3.2 分布式天地波雷达海洋探测实验
3.2.1 岸基分布式天地波雷达探测实验
3.2.2 船载分布式天地波雷达探测实验
3.3 天地波雷达回波特性分析
3.3.1 天波直达波日变化特性
3.3.2 天波直达波反射点运动分析
3.3.3 海洋回波特性
3.4 数据质量评估初步方案
3.5 本章小结
第4章 基于傅里叶级数展开的一阶 Bragg 频率提取方法
4.1 引言
4.2 一阶Bragg频率提取模型
4.3 算法仿真与误差分析
4.3.1 傅里叶级数展开算法的模拟仿真
4.3.2 误差分析
4.4 海流反演算法在地波雷达中的应用
4.4.1 单基地雷达应用
4.4.2 双基地雷达应用
4.5 本章小结
第5章 分布式高频天地波雷达的海流反演
5.1 引言
5.2 天地波海流反演关键技术
5.2.1 一阶Bragg频率的提取
5.2.2 定位原理
5.2.3 矢量流合成
5.2.4 平滑滤波
5.3 天地波雷达海流反演结果
5.3.1 反演结果
5.3.2 误差分析
5.4 基于CZT距离谱细化的海流反演
5.4.1 CZT频谱细化原理
5.4.2 CZT距离谱细化仿真分析
5.4.3 基于CZT的天地波海流反演
5.4.4 误差分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻博期间的科研成果目录
致谢
本文编号：3805877
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 研究历史与现状
1.2.1 地波雷达海流探测发展概述
1.2.2 分布式天地波雷达
1.2.2.1 分布式天地波雷达的发展
1.2.2.2 分布式天地波雷达海流反演现状
1.3 主要研究内容和章节安排
1.3.1 需要解决的问题
1.3.2 本文结构安排
第2章 天地波雷达海流探测基础及信号预处理
2.1 引言
2.2 电离层电波传播
2.2.1 电离层简介
2.2.2 电离层电波传播基础
2.2.3 电离层镜面倾斜对距离探测的影响
2.3 天地波雷达Bragg散射机理
2.3.1 Bragg散射机理
2.3.2 天地波模式的一阶Bragg频率
2.3.3 天地波模式的Bragg散射几何关系
2.3.3.1 海浪相速度的投影
2.3.3.2 海流速度的投影
2.3.4 结论
2.4 天地波雷达一阶海洋回波谱仿真
2.4.1 天地波雷达一阶散射截面
2.4.2 一阶海洋回波谱仿真
2.4.3 电离层扰动对回波谱的影响
2.5 天地波雷达信号预处理
2.6 本章小结
第3章 天地波雷达回波数据分析与评估
3.1 引言
3.2 分布式天地波雷达海洋探测实验
3.2.1 岸基分布式天地波雷达探测实验
3.2.2 船载分布式天地波雷达探测实验
3.3 天地波雷达回波特性分析
3.3.1 天波直达波日变化特性
3.3.2 天波直达波反射点运动分析
3.3.3 海洋回波特性
3.4 数据质量评估初步方案
3.5 本章小结
第4章 基于傅里叶级数展开的一阶 Bragg 频率提取方法
4.1 引言
4.2 一阶Bragg频率提取模型
4.3 算法仿真与误差分析
4.3.1 傅里叶级数展开算法的模拟仿真
4.3.2 误差分析
4.4 海流反演算法在地波雷达中的应用
4.4.1 单基地雷达应用
4.4.2 双基地雷达应用
4.5 本章小结
第5章 分布式高频天地波雷达的海流反演
5.1 引言
5.2 天地波海流反演关键技术
5.2.1 一阶Bragg频率的提取
5.2.2 定位原理
5.2.3 矢量流合成
5.2.4 平滑滤波
5.3 天地波雷达海流反演结果
5.3.1 反演结果
5.3.2 误差分析
5.4 基于CZT距离谱细化的海流反演
5.4.1 CZT频谱细化原理
5.4.2 CZT距离谱细化仿真分析
5.4.3 基于CZT的天地波海流反演
5.4.4 误差分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻博期间的科研成果目录
致谢
本文编号：3805877
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3805877.html