GPS单点测速技术在海浪测量中的应用研究

分析比对了GPS单点测速技术与其他已有测波手段的不同,讨论了基于多普勒频移的GPS测速方法,并分析了各类误差对测速精度的影响。分别利用原始多普勒值和导出多普勒值进行了静态测速试验和动态测速试验,将导出多普勒测速结果与RTK（RealTimeKinematic,实时动态测量系统）位置差分测速进行了比测。结果表明,使用静态数据采用高频导出多普勒值测速的精度可以达到亚厘米级每秒,而采用原始多普勒观测值进行测速因接收机型号的不同,结果差异较大;动态测速试验中,采用导出多普勒测速的方法与RTK位置差分测速的符合精度可达cm／s。     

基于GPS高频数据的海浪测量方法

研究了基于GPS高频数据进行海浪测量的方法。利用TRACK解算得海上载体高精度的垂向位移,经浪潮分离提取海浪信号,分别采用相关函数法和周期图法估计海浪信号的功率谱,并计算海浪要素。利用实测数据进行试验,结果表明,周期图法推算的平均波高和平均周期精度较高,与测波仪结果差异分别小于2cm和0.25s,基于GPS高频数据的海浪测量方法可有效反演海浪要素。     

精密单点定位中双频GPS数据的周跳探测与修复

周跳的探测与修复,特别是小周跳的探测是实现GPS高精度实时定位的关键技术基础之一。分析了非差相位观测值线性组合模式,比较了几种周跳修复的方法,得出宽巷和电离层组合方法更适用于精密单点定位中双频GPS数据的周跳探测和修复。通过实例分析,证明该方法能够有效地探测并修复周跳。     

基于回归方程GPS单频精密单点定位算法

研究了单频GPS精密单点定位的算法,包括单频精密单点定位的回归方程及卡尔曼滤波用于单频精密单点定位,探讨卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,给出了状态转移矩阵及系统噪声矩阵.通过算例验证了在1s采样率的情况下,定位达到了分米级的精度.     

基于GPS精密单点定位技术的水深测量

首先阐述了水深测量的两种作业模式：传统人工验潮水深测量和GPS无验潮水深测量,对两种作业方式作了简单的比较。简要介绍了GPS精密单点定位（PPP）的基本原理,给出了GPS无验潮水深测量数学模型。然后,针对传统水深测量作业模式的弊端,提出采用GPS精密单点定位技术进行无验潮水深测量作业,并从静态和动态定位两个方面验证了PPP技术进行无验潮水深测量作业的可行性。     

声学多普勒计程仪测速误差分析与补偿

主要分析了声学多普勒计程仪测速误差的主要来源,并针对载体的姿态误差提出有效的补偿方法,对多普勒计程仪的安装偏差、波束方向误差和电路设计误差等固定误差,通过标定试验给出多普勒计程仪的补偿系数,并验证其有效性.     

GPS/GLONASS组合单点定位精度分析

介绍了GPS/GLONASS组合导航定位的基本原理,分析了需要解决的技术难点,比较了4阶、8阶RK(Runge-Kutta)数值积分方法,针对GPS、GLONASS两类观测值合理定权进行了讨论,利用一组实测数据,进行了组合定位的实际计算,分析了不同方案的伪距实时定位精度。     

基于海浪谱的海浪视景仿真技术

海浪的视景仿真有重要的应用背景与军事意义。文中围绕如何解决海浪的实时视景仿真问题,讨论了基于海浪谱的不同浪级波面的仿真模型,并讨论了海浪的实时视景仿真实现技术。这些模型与技术对于提高海浪仿真实时性与真实性有一定的参考价值。     

GPS精密单点定位数据解算的精度对比

分别采用GAMIT和GrafNav两种不同的软件对南海区域不同时间、不同地点所测得的GPS精密单点定位数据进行了解算,并对同一数据的解算结果进行了精度分析。研究结果表明:这两种方法解算所得结果互差达到厘米级,说明GrafNav满足GPS精密单点定位数据解算要求,具有一定的应用参考价值。     

北印度洋海浪背景误差分析和同化预报初步评估

基于背景误差分析中的观测法,利用Jason-1卫星高度计沿轨有效波高数据并结合Wave Watch Ⅲ海浪模式预报结果,进行北印度洋海域海浪背景误差分析,得到海浪场背景误差方差和各向同性假设下背景误差相关长度的时空分布特征。按经验函数拟合该海域有效波高背景误差协方差时总残差平方和最小的原则给出了更为适用于该海域的描述公式。在上述工作基础上,采用最优插值同化方法将Jason-1和Jason-2卫星高度计有效波高数据连续同化到海浪模式Wave Watch Ⅲ,按业务化标准对2013年1月北印度洋海域的海浪场进行了同化预报试验,经浮标数据检验发现同化可使海浪24 h预报得到明显改进。     

Estimation of undrained shear strength for saturated clay using shear wave velocity

Undrained shear strength is a fundamental parameter for estimating the stability of soft soils. This study explores the relationship between undrained shear strength, void ratio, and shear wave velocity for saturated and normally consolidated clay specimens. The undrained shear strength void ratio-shear wave velocity relationship was correlated to empirically determined parameters of selected marine clay specimens. To verify the proposed relationship between undrained shear strength and shear wave velocity, in situ flat dilatometer tests were used for determining the undrained shear strength, and downhole tests were used to assess the shear wave velocity on a natural soil deposit at various depths. The undrained shear strength estimated from the in situ shear wave velocities was compared to the undrained shear strength obtained in the field. The results show that the inferred undrained shear strength yield similar values and follow the same trends as the in situ undrained shear strength data. This method using shear wave velocity can help to nondestructively estimate the undrained shear strength of soft soils in the field and be used in both on-shore and off-shore geotechnical engineering projects.     

基于图像测速的波浪破碎两相速度场测量方案探讨

针对波浪破碎试验中气泡区速度与水体速度无法同时测量的难题,基于实验室条件,搭建了粒子图像测速（PIV）和气泡图像测速（BIV）系统,采用声学多普勒测速仪（ADV）对PIV测量精度和不同场景下BIV测量精度进行了细致的验证,并设计多种试验方案以期实现BIV与PIV的同步耦合测量。试验结果表明,7W激光+后置灯的优化照明方案,其耦合测量的气泡区速度代表参数与标准BIV照明方案的结果误差小于5%,且耦合测量的气泡区下方水质点的速度曲线与标准PIV测量结果吻合,表明该改进方案满足PIV与BIV耦合测量的条件。本文实现的PIV与BIV耦合测量有利于优化测量和分析工作,减小破碎波浪重复生成的影响,有利于提高测量精度,为大范围波浪破碎速度场的快速测量提供了新的方案。     

基于Argo资料的北太平洋绝对地转流计算

针对海洋实测流速资料极其匮乏的事实, 利用2004 年1 月~2009 年12 月月平均的Argo 温盐格点资料, 结合改进的P-vector 方法重构北太平洋绝对地转流流场。与卫星高度计和实测流速的比较以及相关性分析表明, 重构的绝对地转流是可信的, 可以用来研究不同大尺度环流特征及其动力结构。可以为研究海洋动力过程和气候变化提供一套有用的流场数据。     

砂质海底沉积物压缩波速与物理参数关系试验研究

砂土是主要的海底沉积物类型之一,明确砂质沉积物声学与物理性质的关系对海底底质和地层探测至关重要.本文利用超声探测仪和自制的试样制备测试装置,模拟制备不同沉积状态的砂土试样,同步开展超声测试和物理性质测试,探讨砂质沉积物声速测试方法及影响因素,揭示砂质沉积物压缩波速与物理参数的内在联系.试验结果和分析表明:换能器接触管壁...     

海洋浅层土质剪切波速与深度的关系分析

剪切波速是工程场地地震安全性评价最重要的参数之一。应用测试的大量海洋浅层土质的剪切波速数据,利用最小二乘法通过三种模型探讨了不同土质类型的剪切波速与深度的关系,给出了不同土质类型的剪切波速与深度拟合最佳的统计公式。并与《构筑物抗震设计规范》的推荐公式在某一海域工程场地的测试结果进行对比分析,结果表明:本文所建立的统计公式对剪切波速的预测效果明显好于规范所推荐的统计公式。所推荐的海洋不同土质类型的剪切波速与深度间的统计公式,可供无波速测试的海洋工程场地使用。     

海底沉积物实验室剪切波速度及其与沉积物的物理性质之间的关系

采用压电陶瓷弯曲元法和共振柱试验的方法对采自我国海域的一些典型海底浅表层沉积物样品进行了剪切波速测试,获得首批可信数据.两种方法所测得的剪切波速数据具有很好的一致性,且在数赫兹至数十千赫兹频段范围内剪切波速不具明显弥散性.剪切波速与沉积物类型关系密切,不同海区和不同类型海底沉积物的剪切波速有明显差异.近海较细颗粒沉积物粉砂的剪切波速在100m/s左右,细颗粒沉积物的剪切波速在100m/s以下;陆架较粗颗粒沉积物的剪切波速最大,超过100m/s;深海、半深海细颗粒沉积物的剪切波速最低,小于50m/s.剪切波速与含水量、密度、孔隙度、塑限和液限等沉积物物理参数之间具很好的相关性,反映了剪切波速和物理性质之间的密切关系.剪切波速与压缩波速呈正相关性,但在不同的波速范围剪切波速随压缩波速的变化有很大不同.     

基于SAR图像速度聚束调制的海浪反演研究

本文首先对合成孔径雷达（SAR）海浪成像中的3种调制（倾斜调制、流体力学调制与速度聚束调制）的影响进行了对比分析,结果显示：速度聚束调制对SAR图像的影响最为显著。另外,由于SAR图像中固有相干斑噪声的存在,较低波数范围的噪声难以滤除或抑制,利用经典MPI方法反演海浪谱会造成低波数范围谱值偏大。基于此,本文借鉴经典MPI海浪谱反演算法,建立了基于速度聚束调制的海浪方位向斜率谱和有效波高的反演算法。通过将经典MPI方法、同极化调制法及本文算法等3种海浪反演方法所得有效波高与浮标数据进行比较,结果显示：本文方法反演得到的海浪有效波高与浮标数据获得的有效波高之间的均方误差为0.79 m,为3种方法中最小。     

江苏近海地层原位剪切波速相关特性及预测方法研究

剪切波速测试是原位勘测常用且有效的技术之一,其测试成果可用于分析场地土层动力学特性。海洋地层测试条件恶劣,在某些情况下对剪切波速的预测分析尤为重要。为了研究海洋地层精确的剪切波速预测方法,结合江苏近海及潮间带的剪切波速原位测试成果,总结和对比分析了剪切波速预测方法,评判了剪切波速的变化特性和与土体物理力学指标的统计关系。基于广义回归神经网络(GRNN)方法,通过剪切波速与土体各参数的统计关系,建立了剪切波速与土体各物理力学指标的非线性映射关系,进行了剪切波速的预测分析,得到了较好的预测结果。     

Maximum entropy estimation of directional wave spectra from an array of wave probes

A procedure for estimating directional wave spectra from an array of wave probes based on the Maximum Entropy Method (MEM) is developed in the present paper. The MEM approach yields an angular spreading function at each frequency band consistent with the input cross-spectral density matrix. The method is evaluated using numerical simulations of directional sea states. The MEM is also used to analyze data obtained from the three-dimensional wave basin of the Hydraulics Laboratory, National Research Council of Canada. Finally, the MEM is compared with the Maximum Likelihood Method (MLM) and is shown to be a powerful tool for directional wave analysis.