X波段雷达测波系统比测方法的研究——基于东海区海洋站比测数据分析

目前我国已经进口了X波段雷达,大多数使用的WAVEX海事雷达海浪数据采集系统。利用X波段雷达开发监测海浪的波高、波长、波向与波周期等相关参数已经取得初步成果。同时,在X波段雷达数据质量控制以及将雷达数据与海洋动力学模型进行同化方面积累了一定的经验,但距离制定明确的应用规范还存在较大差距。文章试图通过对东海区A、B两个海洋站X波段雷达与波浪浮标、人工观测数据等比测数据的分析,得出比测方法中比对仪器选择、环境因素、海况等方面的要求,以得到更为准确的比测结果。     

三亚湾X波段雷达海浪比测试验研究

近年来,X波段雷达已经成为重要的海洋现场观测设备,应用越来越广泛,但其在复杂天气条件下的观测准确性还需要进一步探讨。因此,为了验证X波段测波雷达对于海洋波浪的观测性能,对安装于我国三亚市三亚湾的X波段雷达设备及布放在该区域的波高仪进行了海浪比测试验,通过对压力测波与X波段雷达测波两种不同探测机制在不同海况下实际海浪观测数据结果的分析可以得出：X波段雷达对于海浪观测的结果较为理想,与压力测波结果相关性较高,在不同天气条件下,均能够准确地反演大范围海域的海浪信息。根据研究结果,X波段雷达的波浪现场观测数据完全可以达到海洋环境监测的要求。     

X-波段导航雷达测波系统的设计与研究

基于布拉格散射原理和多普勒频移原理,利用X-波段导航雷达可以进行海浪和海流的观测。基于此项技术的X-波段导航雷达测波系统,作为海洋观测和应用领域的新一代海浪监测设备,正在日趋成熟。文章针对X-波段导航雷达测波系统的总体设计与研发,从软、硬件设计到算法研究进行了介绍和讨论,并指出研发的关键仍集中于调制机理的研究。     

X波段导航雷达测波的运动补偿

X波段导航雷达测波技术的研究,对于海洋监测具有重要意义。由于舰船姿态等因素导致的运动补偿技术,构成该研究的一个组成部分。文中讨论了X波段导航雷达测波中的运动补偿问题,并给出了一种处理方法。     

X波段测波雷达电磁辐射测量方法与实例分析

X波段测波雷达在海洋观测领域具有重要的应用价值,但其电磁辐射带来的影响也愈发值得关注。通过对X波段雷达工作特点进行分析,提出了使用频谱分析仪和对数周期天线组成测量系统的电磁辐射测试方案。参照国家标准对国家海洋局南澳、遮浪海洋环境监测站的X波段测波雷达电磁辐射功率密度进行了测量和分析,结果表明:X波段测波雷达对环境危害小,对公众安全性好。同时解释了短时曝露限值的含义,提出了要加强员工安全教育的建议。     

波浪浮标数据比测评估

海浪是我国海洋环境业务化观测要素之一,也是海洋预报的重要参数之一,波浪观测仪器对海浪长期、稳定、准确的观测直接影响了科学研究和海洋海岸工程设计的科学性和合理性。为此,波浪观测仪器需进行室内实验室测试和室外海上测试,但目前进入业务化系统的波浪观测仪器一般只进行了实验室计量检定,缺乏现场测试评价。现阶段,用于波浪观测的主要仪器为重力式波浪浮标,为进一步检验重力式测波浮标的稳定性、可靠性,验证波浪数据的有效性、准确性,本文设计了实验室和海上比测试验,分析对比了国内外几种主流测波浮标的观测结果,总体来看,山东省科学院海洋仪器仪表研究所的SBF3-2型波浪浮标和国家海洋技术中心的SBF6-1型波浪浮标观测效果最好,准确性较高,稳定性较强。     

船载WaMoSII测波雷达参数调整及应用分析

利用2007年某船舶海上作业期间每三小时海浪人工观测数据和船载WaMoSII测波雷达机测数据进行了对比,发现在风速大于7级的时候,机测值与观测值之间存在较大偏差.针对此问题在2008年4月份海上作业期间对测波雷达的计算参数进行了一系列的调整和调试,使海浪机测值与每日海浪实况偏差在误差允许范围之内,基本上达到了海浪客观观...     

海上固定平台雷达测波技术及典型数据处理算法

首先总结了国内外海上固定平台使用的多种非接触式波浪测量方法,比较了不同测波方法的适用性。针对不同的测量方法给出了常用的传感器与设备,同时提供了每种设备的主要生产销售商。然后,对单点测波雷达和X波段雷达测波算法进行了综述,给出了波面的时间序列和雷达影像的时空序列两种数据的处理过程。最后,提出了波浪测量技术存在的一些问题,以期为我国海洋环境监测与观测系统的完善提供参考。     

三亚海棠湾X波段雷达海浪比测试验研究

对安装于我国三亚海棠湾的X波段雷达设备及布放在该区域的"波浪骑士"浮标和波高仪进行了海浪比测试验,并且对所获得的现场海浪观测数据进行了分析。通过试验结果表明:X波段雷达观测海浪的方式基本可靠,能够有效捕捉到海浪的变化过程。     

海上固定平台测波雷达比测试验研究

南海深水油气开发将成为我国海洋石油工业新的战略区域,掌握该区域的海洋动力环境对于海洋油气资源的开发具有重要意义.由于波浪浮标的安全性较差,容易丢失,利用浮标技术获取长时间序列的波浪参数非常困难.为验证海上固定平台测波雷达的观测性能,对安装于我国南海番禺30-1（简称PY30-1）油田的遥感实验设备及布放在该区域的波浪骑士测波浮标的比测试验进行了介绍,对所获得的波浪数据进行了分析,并得出结论.     

基于雷达水位计的海浪波高信息提取算法及其精度评价

为了证明雷达水位计波高测量的有效性,基于PY30-1石油平台上的雷达水位计海面高度变化观测数据,开展了雷达水位计海浪波高信息提取算法研究。基于所发展算法提取海浪波高信息,与同一平台上的C波段测波雷达观测数据及平台附近的浮标观测数据进行了比对分析。结果表明,雷达水位计数据提取的海面波高数据与C波段测波雷达及浮标测量数据一致性较好,二者标准偏差分别为0.006和0.008 m,均方根误差(RMS)分别为0.55和0.60 m。波高小于4 m时一致性优于波高大于4 m的一致性,波高大于4 m时水位计提取的波高偏小。因此,雷达水位计可作为波高观测的重要数据源之一。     

X波段雷达在海面动力环境监测中的应用研究

论述了X波段雷达在海面动力环境监测中的应用.利用X波段雷达提供的有效数据对海面动力环境的诸要素进行测量,如海浪的波高、波向、波长与波周期,海流场的流速和流向以及海面周围的风场等.     

基于光流法的X波段雷达浪向反演研究

浪向代表着海浪传播方向,它是海上交通安全以及海岸资源管理的重要海洋环境参数之一。本文针对X波段测波雷达对海杂波的连续成像,提出了一种基于光流法的海浪传播方向反演新方法。该方法利用X波段测波雷达接收的海面回波图像序列直接进行光流运动估计,将得到的每个像素点的运动矢量进行加权平均,最后得到实际的海浪传播方向。与传统基于频域的X波段测波雷达浪向反演方法相比,本文提出的方法直接从时域来进行回波信号处理,无需提前得到调制传递函数以及精确的海流,减少了由于海流估算的不准确以及调制传递函数选取的误差而给雷达浪向反演带来的影响。同时,该方法简单高效,占用资源少,将其应用至仿真雷达回波以及现场实测数据来进行浪向反演,反演得到的浪向与仿真设定浪向值以及浮标实时观测浪向结果都有很好的吻合度,变化趋势也完全一致,进而验证了该方法的有效性以及准确性。     

基于PXI-9820对海浪雷达回波采集的设计与实现

针对利用X波段海浪雷达回波图像反演海浪参数(波高、波向、波周期)的需要,而海浪雷达回波信号的采集和存储是利用雷达回波图像序列反演海浪参数的必要前提,提出了基于PXI-9280 A/D采集卡对X波段海浪雷达回波进行采集的方案.具体介绍了PXI-9280 A/D采集卡的功能特性,海浪雷达回波信号样式,设计并完成了基于VC 6.0的采集和存储软件,并对使用该采集卡需要注意的实际问题给予说明.此外,还搭建了实验平台,给出了基于PXI-9280 A/D采集卡在我国南海某海域中采集数据并回放得到的海浪雷达回波图像,得到较满意的结果.     

基于X波段海洋雷达的风浪联合反演方法研究

提出了一种新的利用X波段海洋雷达联合反演海面风速与海浪谱的方法,该方法不需要额外的信息输入来反演海浪谱。通过利用风速与雷达后向散射强度的经验关系获得海表风速,然后将反演的风速输入风浪谱,通过求解该模拟风浪谱与雷达观测图像谱的约束函数的最小值来确定海浪谱。利用实验数据对反演方法进行了验证,风速、有效波高、主波周期以及主波波向反演的均方根误差分别为1.9 m/s,0.4 m,1.2 s和9.6°,证明了该方法的可行性。     

利用X波段雷达提取海浪信息的分析

利用X波段雷达海浪信息提取系统,通过对龙口屺姆岛海域岸基试验数据分析,获得了有效波高、主波频率、主波波向等海况参数,并和该区域的浮标数据进行了比较分析,结果表明利用X波段雷达系统能够有效地获得海况信息。     

使用H_(AB)—2型岸用光学测波仪测量波高的最佳方法

海洋仪器的精心研制和有效地使用,是促进海洋科学技术发展的重要一环。选用精良仪器、充实新的技术对海洋科技资料的准确性也起着重要作用。所以这是海洋事业发展的迫切需要。海洋局为了更新海浪观测仪器、改进海浪观测和波高计算方法、提高资料准确度,在北海分局小麦岛海洋站对新型仪器H_(AB)-2型岸用光学测波仪和波高观测方法进行了对比试验。通过35次海浪观测资料表明,用H_(AB)-2型比H_(AB)-1型岸用光学测波仪观测海浪、波高准确度提高0.2米。在四种波高计算方法中,选择了平均位置法作为最佳海浪观测计算方法。     

船载X波段测波雷达有效波高的误差分析

通过对2次海上作业期间船载X波段测波雷达数据对比分析,发现雷达测得的有效波高值在一段时间内存在较大误差。在2017年12月6日10:00至17:00期间,相比于人工目测值,雷达测得的有效波高值持续偏低。通过分析现场的天气与环境状况,并且对比相同海况下未受降雨影响和受到降雨影响时不同时刻的二维海浪谱,发现该段时间内因有降雨且能见度低,导致雷达测量的海浪谱能量异常偏低,信噪比SNR异常偏低造成X波段雷达测得的有效波高值异常偏低。在2018年4月11日船只路过5号大浮标和4号大浮标期间,相比于浮标测值,雷达测得的有效波高值异常偏高。通过查看系统中最大流速设置,发现设定的最大流速值过高(为50 m/s)。这样滤波器的带宽过大,大量噪声可能会被当成海浪信号通过滤波器,导致雷达反演的信噪比SNR异常偏高,造成X波段雷达测得的有效波高值异常偏高。通过分析误差产生的原因,对雷达设置的调整以及雷达系统的进一步完善有一定的参考价值。     

基于相参X-波段海洋雷达的海表轮廓测量研究

X-波段海洋雷达测量所得海面散射单元的多普勒信息与散射单元的雷达视向速度密切相关。首先,基于符号多普勒估计方法,对X-波段雷达海面回波的多普勒频移信息进行了估计;在此基础上,应用各分辨单元回波的多普勒频移信息,建立了海浪表面轮廓的反演算法。该算法中,同时考虑了雷达入射角、方位角和雷达空间分辨率等因素对反演结果的影响。通过将反演结果与浮标测量数据相比较,发现雷达空间分辨率起到了类似低通滤波的作用,该作用对短重力波谱影响显著。同时,还应用加拿大麦克马斯特大学的IPIX雷达数据对海表轮廓进行了反演,并将反演所得有效波高、海浪周期与现场测量数据进行了比较,反演结果与现场测量结果吻合较好。     

一种新的从船用X波段雷达图像中确定波向的方法

船用X波段雷达被广泛应用于海洋表面波观测和研究。本文给出了一种新的从船用X波段雷达图像中确定主波传播方向的方法。X波段雷达图像中的海浪信号具有明显的尺度性和方向性。同时,curvelet变换作为一种同时具备尺度分辨率和方向分辨率的数学变换,能够对一幅雷达图像在不同尺度、不同方向和不同位置上进行分析。对一幅雷达图像进行curvelet分解并获得curvelet系数后,波浪信号主要集中在某些特定尺度和方向的curvelet系数中,从而我们可以获得带有 方向模糊的波传播方向。进而,通过计算几幅连续采集图像的互相关系数可以消除 方向模糊。同步观测的雷达图像和浮标数据证明了该方法的有效性。