基于GPS单点测速的海浪测量方法初探

首先分析比对了已有的测波方法,阐述了将GPS单点测速应用到测波中的优点.然后讨论了基于多普勒频移的测速方法,并分析了各类误差对测速精度的影响.最后利用静态数据进行动态测速模拟试验和实测动态数据测速与RTK (Real Time Kinematic,实时动态测量系统)位置差分测速进行—致性检验.结果表明,使用静态数据采用...     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

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图法，它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种高频雷达回波谱反演海浪的新算法

在高频地波雷达海浪谱反演问题中,广泛采用的Barrick后向散射公式属于第一类非线性Fredholm积分方程。此类积分方程的解在本质上是不适定的,加之高频雷达二阶回波信号信噪比较低,使得反演海浪谱存在解不稳定的问题。本文提出一种稳定且低复杂度的反演算法,此算法首先根据高频雷达一阶回波谱测量海浪方向,并将其引入积分方程求解过程,减少求解变量的个数,降低反演算法的复杂度。为解决反演结果不稳定的问题,使用Tikhonov正则化方法并利用广义交叉验证法(GCV)确定其正则化系数。通过在不同测试条件下对反演算法的仿真测试分析,表明此方法具有运算量小、稳定性好的特点。     

基于实测资料的南海海浪周期关系研究

海浪周期在海洋工程设计中有着重要作用,而不同的海洋工程设施在设计时所选用的周期参数也不同,因此不同周期间的换算关系也就显得尤为重要。本文利用南海北部油气田区1 a的实测海浪周期数据,研究了其谱峰周期、有效周期、跨零周期和最大波高周期等的相互关系,并与相关规范和文献研究结果进行对比,给出了南海海浪周期间的关系式,从而为海洋工程设计提供了支持,也为南海海浪周期关系研究提供了参考。     

基于极化SAR数据的海浪信息反演

基于C波段极化AIRSAR数据,采用性能较好、计算简便的圆极化法提取极化方位角,利用极化SAR数据的反演算法反演海浪参数。将反演的海浪参数与NDBC浮标测得数据进行比对,结果显示两者反演海浪参数较为一致,精度符合海浪观测要求。同时,对海岸岬角在海浪传播过程中的折射作用进行了分析,发现海浪由开放水域向近岸浅水域传播过程中受到海岸岬角折射影响较大,结果符合近岸海浪传播特征。     

一种波浪爬高的视频测量方法

波浪爬高的测量是海岸环境监测中的一项重要内容,文中介绍一种采用视频方式测量波浪爬高的方法,并给出波浪爬高时间堆栈图像上端边缘曲线的提取步骤,为进一步求解波浪爬高的相关参数打下基础。     

GPS测波技术分析与初步实验研究

测波浮标是一种方便可行的波浪测量方法,首先分析了单点GPS接收机测波浮标的测量原理,然后做了单点GPS接收机测速实验和单点GPS接收机模拟测波实验,并对这两个实验的数据进行了分析处理,最后提出了单点GPS接收机测波浮标的初步设计方案,为进一步推动这项测波技术的国产化打下了基础。     

单点GPS浮标测波方法与数据质量控制研究

首先对GPS浮标测波原理进行分析,介绍了GPS接收器测量运动参数的多普勒方法;然后对于在现场测量中可能发生的采样丢失所导致的数据间断进行探讨,并提出了间断接续和冗余采样的解决方法,通过数值模拟实验证明了数据质量控制方法的有效性.     

基于三种测波方法的实测数据对比分析

近海海洋工程波浪观测中较为广泛使用的测波方法主要包括压力式测波、声学测波和重力式测波等。三种观测方法各有优势,需根据历史资料、地理环境和任务目的设计合理的观测形式,可以选择一种或多种形式组合的形式,以达到最佳的观测效果。使用GPS测波浮标、AWAC声学海流/波浪测量仪和TWR-2050压力式波潮仪的实测资料进行了对比分析,结果显示,测波浮标与AWAC所测数据相关性较一致;TWR压力波潮仪与AWAC测量的波高趋势基本一致,但周期短、波高小的海域和时间段测量准确度较差。     

基于有限傅立叶级数法的浮标测波算法研究

针对精确测量波浪参数的问题,研究了波浪浮标测波算法.该算法对浮标采集的波浪运动速度谱进行带通滤波,进而对波浪速度谱和方向波谱进行处理和分析,最终通过有限傅立叶级数法计算波浪的有效波高、跨零周期和谱峰波向.通过模拟仿真和湖上对比测试,验证了算法的有效性和准确性,测量相对误差维持在2％～10％范围内.该算法可应用于装载GP...     

Extraction of Ocean Wave Spectra From Simulated Noisy Bistatic High-Frequency Radar Data

An algorithm is developed for the inversion of bistatic high-frequency (HF) radar sea echo to give the nondirectional wave spectrum. The bistatic HF radar second-order cross section of patch scattering, consisting of a combination of four Fredholm-type integral equations, contains a nonlinear product of ocean wave directional spectrum factors. The energy inside the first-order cross section is used to normalize this integrand. The unknown ocean wave spectrum is represented by a truncated Fourier series. The integral equation is then converted to a matrix equation and a singular value decomposition (SVD) method is invoked to pseudoinvert the kernel matrix. The new algorithm is verified with simulated radar Doppler spectrum for varying water depths, wind velocities, and radar operating frequencies. To make the simulation more realistic, zero-mean Gaussian noise from external sources is also taken into account     

基于后处理载波相位差分GPS技术的验潮浮标

GPS验潮原理已经发展成熟。按照潮汐测量工作的自动化、高精度的要求,根据海洋浮标的实际工作环境和海洋浮标设计经验,利用嵌入式技术和系统集成技术研制了浮标数据采集器,利用机械设计技术设计了浮标体,并进行了精度验证试验和应用试验,采用GAMIT软件处理浮标数据。试验结果表明,该GPS浮标的瞬时海面高测量精度和潮汐测量精度均满足精度要求,可以应用于海洋潮汐测量工作。     

基于近岸GPS RTK技术的潮位和波浪提取算法研究

由于潮汐和波浪的周期相差甚远,对实时海面高程数据进行相应的低通和带通滤波即可提取潮位和波浪信息。通过对仿真的实时海面高程数据进行平滑滤波、中值滤波、小波滤波等低通滤波,以及椭圆、巴特沃斯等带通滤波结果分析表明:近岸GPS RTK技术可用于潮位和波浪同步测量;对于潮位信息的提取方面,平滑、中值、小波等低通滤波均能很好的提取出潮位信息,其中平滑滤波最佳,且工程中易于实现;对于波浪信息的提取方面,椭圆滤波、巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ型等带通滤波均能很好提取出波浪信息。     

Numerical Wave Tank Based on A Conserved Wave-Absorbing Method

Recently the numerical wave tank has become a widely-used tool to study waves as well as wave-structure interactions, and the wave-absorbing method is very important as its effect on the quality of waves generated. The relaxation method and the derived momentum source method are often utilized, however, the damping weight is constant during calculation and repeated trials are required to obtain an acceptable wave-absorbing effect. To address the above- mentioned issues, a conserved wave-absorbing method is developed. The damping weight is determined by solving the mass conservation equation of the absorbing region at every time step. Based on this method, a two-dimensional numerical wave tank is established by using the VB language to simulate various waves by which the validation of this method is evaluated.     

GPS接收机测量位移方法研究

首先介绍了全球定位系统(GPS)的工作原理;然后给出了利用多普勒频偏原理测量GPS接收机天线位移的方法;最后通过现场实验,对比GPS接收机天线的运动轨迹曲线和红球的运动轨迹曲线,验证了该测量位移方法的可行性.