波流信号交叉谱估计方法比较

本文利用风浪实验数据,采用Welch、MTM、MVDR等方法估计了波面位移和铅直流速的凝聚谱,以期得到适合于波流信号的交叉谱估计方法。数据分析结果表明,三种方法给出的凝聚谱估计在以谱峰频率为中心的较宽频段上基本一致,均高于临界值,表明波流信号在主导波频段上存在显著的相关性;在高频段,MVDR方法估计存在一个类似单谱的指数衰减趋势,而另外两种方法的估计值持续高于临界值。数值模拟结果亦表明MVDR方法有更强的相关信号识别能力和频率分辨能力,且不易出现伪峰,因而估计结果更加可靠。     

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。     

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。     

波谱仪调制功率谱估计算法性能的仿真研究

基于星载波谱仪海浪方向谱探测原理,仿真了不同海况、风速下的海浪波谱仪接收信号,并采用周期图法、Welch法、AR模型法以及最小方差法共4种不同的调制谱估计方法反演出海浪谱,比较各种调制谱估计方法的海浪方向谱反演性能。仿真结果表明:对于一定方位向下的一维海浪谱反演,不同调制谱估计方法反演海浪谱性能优劣没有绝对的顺序。对于二维海浪谱反演,在成长中海浪条件下周期图法反演性能最差,其他3种方法的反演性能没有绝对优劣顺序;对于成熟风浪,最小方差法在积分能量误差、有效波高误差两个指标上的反演性能最好,在主波波向、主波波长误差上,周期图法反演性能最差,其他3种方法没有绝对优劣顺序。在涌浪条件下,AR模型法反演性能优于其他3种方法。在不同海况下,随着波谱仪中心入射角的下降,反演性能会下降。基于这些仿真结果,本文推荐最小方差法作为充分成长海浪的海浪方向谱反演的调制谱估计方法,AR模型法作为涌浪海浪方向谱反演的调制谱估计方法。     

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。     

一种舰船轴频电场实时检测方法

为了能够在低信噪比的条件下提高目标的检测概率,降低目标的漏警率和虚警率,提出了一种基于信号特征的舰船轴频电场实时检测方法。 根据舰船的螺旋桨转速与轴频的对应关系确定了特征频段, 将特征频段内经过线谱、连续谱分离及线谱识别后的功率谱估计的最大值作为特征量。 根据环境变化,设置具有自适应功能的动态阈值,对信号进行实时检测,确定疑似目标点。 然后通过模量判断,线谱倍频判断和线谱稳定性判断,最终确认目标是否存在。 对仿真信号和实测信号进行了特征提取和检测,在不同海况和较低信噪比下实现了目标检测。     

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。     

基于小波相干的波流相关性分析

本文基于交叉谱和小波相干对不同水深时的波流相关性进行分析。首先对实验室波流信号进行凝聚谱估计,结果显示,在谱峰附近,波流呈现统计意义上的显著相关性,不同水深时的相关性强弱有所区别,中层水深的波流相关性最强。其次采用小波相干估计波流相关性,结果显示,在频率约为0.67～2.70 Hz时波流相关性较强,位于中层水深时,波流呈现强相关性的时间段最长,在浅层和深层水深时,波流呈现强相关性的时间段较短。     

机载波谱仪海浪谱反演方法及其验证

为了验证波谱仪反演二维海浪谱的功能,根据海浪波谱仪的信号形成机制,总结了机载波谱仪反演海浪的流程。利用机载波谱仪回波数据,通过自相关和互相关两种功率谱估计方法,反演了二维海浪谱。最后通过与浮标测量的二维海浪谱进行对比,验证了该机载波谱仪探测二维海浪谱的有效性。结果表明,无论采用自相关函数还是互相关函数进行功率谱估计,得到的主波波长和有效波高与实际二维海浪谱基本一致。互相关函数法得到的交叉谱能去除180°模糊现象,其在计算有效波高时相对于自相关函数会稍微偏小。在计算斜率方差时可以采用5°~12°入射角范围的后向散射系数进行公式拟合,因此定标与否并不影响最后的二维海浪谱结果,未来星载波谱仪只有靠多波束联合才能实现。     

海浪资料的平滑和海浪谱谱矩估计

基于海浪谱估计理论，按谱估计方法导出了离散波面记录平滑处理后的谱形式，并计算了由各阶谱矩表示的谱宽度。指出平滑后的离散波面记录产生了新的随机过程，它们和原离散波面记录的内部结构和外部特征是完全不同的。但高阶矩表示的无因次谱宽度，即ε5=√1-m5^2/m4m6,ε7=√1-m7^2/m6m8几乎不受平滑（N=2，N=3）的影响，和原始谱的对应值相吻合。通过离散波面记录求导处理得波面速度谱，与理论转换得速度谱结果几乎完全一致。     

工程海域波浪特征分析方法比较

通过选取两个典型海外工程项目案例,分别采用波浪特征参数法和波浪谱法对工程海域波浪条件进行分析,并比较这两种方法在作业波浪条件、波浪特征认知程度上的差异,以及对海港水域平面布置产生的影响。对于波浪能量在频域及方向上存在多峰谱情况的海域,基于全谱的波浪特征参数系列数据有可能出现以下两种情况:1)主峰波向掩盖次峰波向;2)主峰波向错配次峰周期。对于上述两种情况,若仅采用波浪特征参数法对工程海域作业波浪条件进行分析,并指导海港水域平面布置,则极可能忽略或误判个别敏感波向、关键频域段的部分波浪能量,从而误导设计,为后续项目运营埋下隐患。对于以上情形,宜采用波浪谱法深入分析工程海域波浪能量在整个频域及各个方向上的详细分布及构成,并对关键波向、关键频域段的波浪能量进行量化,评估其对海港水域平面布置的影响,从而最大程度地避免由于波浪输入条件误判带来的风险。     

Ⅲ变浅作用下列率谱和频率谱的实验研究

为研究变浅作用下的非线性海浪，本文利用并矢相关谱估计方法，设计并进行了多种强度下，由深水传入近岸浪变浅作用下，列率谱和频率谱随水深和坡度变化的实验比较研究。     

随机海浪的列率谱分析研究

首次将列率谱分析的方法引入到随机海浪的研究。根据不同环境条件下实验室资料，对列率谱与频率谱进行了比较。结果表明，列率频对频率谱高频部分有明显改善，特别对二倍频含能段的分辨具有明显的优越性。另外，列率谱具有计算速度快、简单易行、分辨率高等优点。     

现场ηUV、PUV和UV波浪方向谱估计方法及比较

波浪方向谱的现场观测和谱估计方法是海洋动力研究的重要基础课题之一。本文依据不规则线性波理论，推导了ηＵＶ、ＰＵＶ和ＵＶ方法方向谱计算式，并利用η和ＰＵＶ实测数据进行了方向谱估计，同时比较了各种模式优劣，为现场波浪观测提供依据。     

海洋矢量过程旋转谱估计的统计分布及置信区间

本文利用一些复随机变量的分布和统计推断理论，导出了向量过程的正旋谱、负旋谱、谱差、总谱、外自谱、频域外自相关函数、外自谱的位相函数等估计量的渐近分布以及它们的置信区间，并简略地讨论了所得置信区间的最优性。最后用锚系海流计资料实例说明了所得置信区间公式在海流资料分析中的应用。     

EMD方法和Hilbert谱分析法的应用与探讨

利用EMD方法对海浪观测资料进行处理 ,通过在数据两端的“平衡位置”处分别附加平行直线段的方法进行端点抑制 ,分解出 1 0个内在模函数和 1个剩余趋势项 ,再对各内在模函数进行Hilbert变换 ,得到波浪的Hilbert谱。对所得结果的分析表明 ,各模态在Hilbert谱中的分布趋势和Fourier谱中谱线的变化趋势是一致的 ,第一模态的中心频率与Fourier谱的谱峰频率相对应 ;EMD方法是对非线性、非平稳过程数据进行距平化的好方法 ,距平化的过程和消除趋势项的处理是统一的。     

广东阳西近岸海域海浪谱分析

根据广东阳西近岸海域测站1a实测共4 949组的原始随机波面观测记录,用自相关函数法和快速傅里叶变换法进行谱估计,得到波谱各特征参数,并与实测波面统计的特征值进行比较,经分析,选用快速傅里叶变换法估计研究海域的实测谱,对粗谱进行平滑和分析,筛选出研究海域海浪的样本谱498个,将平滑后的谱形无维量化,得到广东阳西海域海浪无维量平均谱曲线并求出对应谱参数,计算得到谱峰频率f0为0.121,特征频率μ10、μ20分别为1.929、2.733,谱宽度ε、ν为0.83、1.39.采用5种理论频谱模式对实测无维量谱进行拟合,根据拟合结果推荐γ=1.920 5的JONSWAP谱或者b=5.7、δ=6.0、k=0.5的莆田谱作为广东阳西近岸海域的海浪谱型,对该海区的工程建设、海浪预报警报和海浪理论研究具有较好的参考作用,对我国其他类似海域也有一定的参考价值.     

海洋矢量过程旋转谱估计的统计分布及置信区间

本文利用一些复随机变量的分布和统计推断理论,导出了向量过程的正旋谱、负旋谱、谱差、总谱、外自谱、频域外自相关函数、外自谱的位相函数等估计量的渐近分布以及它们的置信区间,并简略地讨论了所得置信区间的最优性。最后用锚系海流计资料实例说明了所得置信区间公式在海流资料分析中的应用。     

用最大熵方法估计同相谱和异相谱

本文提出了同相谱和异相谱的最大熵方法间接估计公式.该公式只使用一个预报误差过滤器,在实际谱估计中,它比Ulrych提出的需要3个独立的预报误差过滤器的公式更准确.按照该公式,本文对东海实测海流数据作了同相谱和异相谱估计.由计算结果,发现存在着一周期为7-8天、波长约为600千米、向北传播的低频波动.     

EMD方法和Hilbert谱分析法的应用与探讨

利用EMD方法对海浪观测资料进行处理，通过在数据两端的“平衡位置”处分别附加平行直线段的方法进行端点抑制，分解出10个内在模函数和1个剩余趋势项，再对各内在模函数进行Hilbert变换，得到波浪的Hilbert谱，对所得结果的分析表明，各模态在Hilbert谱中的分布趋势和Fourier谱中谱线的变化趋势是一致的，第一模态的中心频率与Fourier谱的谱峰频率相对应；EMD方法是对非线性，非平稳过程数据进行距平化的好方法，距平化的过程和消除趋势项的处理是统一的。