Ⅰ.随机海浪列率谱估计方法

首次将列率谱分析的两种谱估计方法：并矢周期图法和并矢相关法引入到随机海浪的研究。文中就不同环境条件下实验室资料，对两种谱估计方法进行了比较，结果表明：两种谱估计方法所得结果非常吻合。     

非平稳海浪过程谱估计的研究

在常规海浪谱估计中，海浪被视为平稳随机过程。然而，对由风暴引起的波场，有限风区波场，以及受折射，变浅和底部摩擦影响的浅水波场，则不能被视为平稳(或匀质)的。在某种意义上，可以说将海浪过程视为平稳随机过程是由于缺乏在物理上有意义的，     

随机海浪列率谱与频率谱的实验比较研究：Ⅰ.随机海浪列率谱估计方法

首次将列率谱分析的两种谱估计方法,并矢周期图法和并矢相关法引入到随机海浪的研究,文中就不同环境条件下实验室资料,对两种谱估计方法进行了比较,结果表明：两种谱估计方法所得结果非常吻合。     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

一、问题的提出 海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数,它既可研究海浪能量相对于频率的分布,又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此,准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期留法,它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。最大熵法(MEM)是资料自适应谱估计法,它的窗函数是不固定的,是自身适应一个频率又一个频率,在一个频率上估计谱值很少受其它频率的方差     

海浪方向谱估计方法的比较

分别利用数值模拟和实测资料对目前被认为分辨力较高的最大似然法(MLM)、扩展本征矢方法(EEV)、扩展最大滴方法(EMEP)以及贝叶斯方法(BDM)等四种海浪方向谱估计方法的可靠性进行了分析,从不同频率、不同噪声水平和不同方向集中度三个角度检验其再现性、稳定性和实用性,结果表明MLM、EEV和BDM大致给出相同的方向分布,其中BDM的再现性最好,但实用性逊于MLM和EEV,EMEP由于稳定性差,不适用于实测资料的分析.     

最大熵原理与海浪波高的统计分布

将自然界中普遍存在的物理规律──最大熵原理应用于海浪波高的统计分布研究,在两个外部约束条件下,导出了海浪波高服从Weibull分布。借此说明,Rayleigh分布用以描述实际海浪的波高有其物理上的必然偏差,作为一种经验分布经常使用的Weibull分布有着深刻的物理根源。并对依赖于水深的经验波高分布进行了可能的物理解释。     

随机海浪列率谱分析的实验研究

介绍了列率谱分析的两种谱估计方法;并矢周期图法和并矢相关法。通过实测资料比较表明,两种谱估计方法的计算结果基本一致。文中利用不同环境条件下的实验室资料对列率谱进行了分析,并与频谱的部分计算结果进行了比较,对其存在的差异给出了可能的物理解释。     

基于最大熵原理的非Rayleigh海浪波高的统计分布

在最大熵原理的基础上,通过解一个条件变分问题导出一种适用于描述非Rayleigh海浪波高H统计分布的概率密度函数f4(H)=αHγe-βH4,并将其参量α,β,γ以H的1～4阶分布矩(Hm=m=1,2,3,4)显式地表示出来.用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组风浪波高数据对上式进行验证,并与至今仍被广泛应用的瑞利波高概率密度函数加以比较.结果显示瑞利概率密度函数显著的偏离实验数据,而上式则与各组实测波高分布均符合良好.     

现代海浪功率谱估计的改进算法

海浪谱是随机海浪的一个重要统计性质,它不仅包含着海浪的二阶信息,而且还直接给出了海浪组成波能量相对于频率和方向的分布。谱方法已经成为研究海浪及其有关问题的有力工具。文中主要参照现代谱估计中的THREE谱估计方法,对基于Kullback-Leibler度量的随机信号的功率谱估计方法中优化参数的求解算法进行了改进,并与基于Hellinger度量的谱估计方法进行了比较。通过数值模拟和谱分析证实基于这两种度量的功率谱估计算法都能有效地避免谱线分裂和谱峰偏移现象。     

最大熵原理应用于海浪波高分布的研究

利用最大熵原理从理论上推导出波高的最大熵分布,在此基础上研究了状态参量对波高分布和波高熵的影响。影响最大熵分布的因子是平均波高和状态参量,不同海况对应的状态参量是不同的。利用波高实测资料,得出3种不同海况下的最大熵分布,通过比较发现最大熵分布很好地符合实测数据。把最大熵分布与目前广泛应用的瑞利分布作了比较,结果表明,最大熵分布有2个优点：没有对波高作出任何限制性假定和能够描述不同海况下的波高分布。     

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。     

基于最大熵原理的非瑞利海浪波高的统计分布

本论文在最大熵原理的基础上,通过解一个条件变分问题导出一种适用于描述非瑞利海浪波高H统计分布的概率密度函数fn(H)=αHre-βHn,用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组风浪波高数据对上述概率密度函数进行验证,并与至今仍被广泛应用的瑞利波高概率密度函数加以比较.结果显示瑞利概率密度函数显著地偏离实验数据,而上述概率密度函数则与各组实测波高分布均符合良好.     

GPS浮标数据反演海浪谱的理论仿真与试验验证

GPS浮标作为一种新型的海洋测量设备,近年来在海面高度现场测量和星载高度计定标方面取得了重要应用。通过仿真试验对反演海浪谱的方法和流程进行研究,旨在探索从GPS浮标测量的海面高度序列中提取海浪谱的方法。首先,使用Longuest模型生成了海浪波面位移时间序列,并通过Pierson-Moscowitz风浪谱对波面位移的统计特性进行约束,其随机性由相位引入。结合典型潮汐和GPS浮标仪器噪声的仿真时间序列,合成了仿真时间长度1h的1Hz(每秒1次)随机海面高度序列。然后,利用自相关函数法,进行高通滤波和数据压缩,得到了仿真的海浪谱。该仿真结果和理论海浪谱非常接近,可满足海浪谱反演的需求。最后,通过山东石岛外海的GPS浮标现场试验,验证了本文提出的反演方法的适用性。本文的研究解决了GPS浮标反演海浪谱的关键问题,丰富了海浪谱反演的手段,拓展了GPS浮标的应用领域,有望为未来我国的星载波谱仪定标服务。