基于ARMA模型的海浪功率谱估计方法研究

针对经典功率谱估计方法的一些缺点,对随即海浪过程进行了ARMA谱估计的仿真研究,仿真的结果表明ARMA功率谱估计方法在分辨率、平滑和偏差等方面更加有效。     

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，     

海浪外观波数谱与谱宽度最优确定

本文将外频谱转化为外观波数谱并设计了计算处理模式,提出了一种谱宽度参量的优化方法,为进一步研究海浪特征资料提取谱值和应用奠定基础。数值试验验证了此方法的可行性,但在高海况下风浪过程复杂,优化出的谱宽度偏大,外观谱解析形式需进一步改进。     

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。     

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。     

变分同化研究中最速下降算法的一个改进

对于变分同化中经常遇到的多极值问题，一般的优化算法无法解决。以最速下降算法为例，提出一种改进方法，在迭代到某个极值点时，自动跳出该极值点附近去寻找下一个极值点，直到找到满意的最小值点为止。原则上这种改进算法可推广应用到其它优化算法中。     

海浪外观波数谱与谱宽度最优确定

本文将外频谱转化为外观波数谱并设计了计算处理格式,提出了一种谱宽度参量的优化方法,为进一步研究海浪特征资料提取谱值和应用奠定基础。数值试验验证了此方法的可行性,但在高海况下风浪过程复杂,优化出的谱宽度偏大,外观谱解析形式需进一步改进     

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.     

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。     

基于三阶斯托克斯波的谱估计及海浪数值模拟研究

为了拓宽建立深水非线性海浪频谱模型的研究途径,基于三阶斯托克斯波理论,提出了以改进的三阶斯托克斯波为组成波,以修正的自回归模型(AR)谱估计方法得到的估计谱(简称新谱)为靶谱的非线性海浪模型。通过基于模拟频谱和相位谱反演海浪波面高度时间序列(以下简称海浪时历反演方法)的谱比较方法验证了新谱的优越性,为从根本上解决精确评估海浪谱提供了技术支撑,对于增强未来掌控海战场具有重要意义。     

基于COS-2S模型的ADCP海浪方向谱估计

美国RD公司声学多普勒流速剖面仪(ADCP)使用的波向估计算法是迭代的最大似然算法(IMLM),IMLM可以准确估计出主浪向,但波向估计结果在主浪向以外其他方向上存在由噪声带来的能量分布,使得估计结果变得不准确。设计了基于COS-2S模型的波向估计方法,模型中只含有主波向,算法在准确估计主波向同时有效去除其他方向上噪声带来的能量分布。将一种混合遗传算法(HGA)代替遗传算法(GA)应用到波浪模型的参数求解中,HGA相对GA收敛更快,可有效找出全局最优解。仿真分析和实测数据表明,HGA和IMLM都能准确估计出波浪的主浪向,但HGA可有效去除主浪向以外其他方向上噪声带来的能量分布,HGA比IMLM更加适用于海洋各种噪声存在条件下的测量环境。     

海浪方向谱阵列资料实例分析

根据傅氏级数展开法和贝叶斯方法,对现场获得的阵列资料进行了方向谱实例分析。结果表明,实测风浪方向谱能量的相对分布与相应的波场类型密切相关。涌浪和由稳定风场引起的风浪方向谱各组成波能量相对于方向呈单峰对称分布。大风引起的风浪方向谱能量的相对分布,虽也近似为单峰,但对称性差。不同波场类型的风浪方向谱各组成波的谱密度极值方向不同,表明不同频率的组成波有不同的主方向。     

改进的单纯形法及其在非线性参数估计中的应用

采用了改进的单纯形法,该算法利用遗传算法的变异操作来增强单纯形法的全局搜索能力,既兼顾了全局收敛性,又具有高效的局部搜索能力。并通过实例验证了该算法的优越性,以及应用于测量上的非线性最小二乘估计的可行性。     

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。     

海浪谱峰周期与跨零周期的一个经验关系式

从PM谱出发,推导出谱峰周期与跨零周期的谱关系式Tp=(5π/4)^1/4Tz≈1．41Tz;对海上实测海浪谱资料进行了分析,表明该式所给出的系数与统计值相当接近,较好地解决了由海浪谱直接获取谱峰周期所产生的谱稳定性问题。     

波浪谱形对不规则波数值模拟的影响

通过数值模拟分析了波浪谱形对不规则波浪数值模拟结果的影响.采用不同参数的JONSWAP谱模拟入射波要素,基于抛物型缓坡方程模拟不规则波浪的传播,分析了波浪谱形状对波浪数值模拟结果的影响.结果表明,采用抛物型缓坡方程模拟不规则波浪时,入射波浪谱形对模拟结果影响不明显;但由于模型中非线性项的影响,采用不规则波模拟的波高分布和采用规则波模拟的结果略有差别.     

海浪谱型对最大波高估算的影响研究

无论是对于各种涉海水工建筑物的设计还是对于它们的防护而言,最大波高的预测都是非常重要的工作。目前常用的海浪预报模式多以相位平均模型为主,其能直接给出的计算结果是海浪谱,因此基于海浪谱给出合理的最大波高估算具有重要的意义。前人对波陡、谱宽等参数对最大波高公式的影响都有了较为清楚的认知,然而相关研究大多围绕单峰谱开展,尚没有考虑包括双峰谱在内的海浪谱型最大波高公式的影响。本文首先探讨了海浪谱对最大波高的影响特性,进而提出了海浪谱谱型的参数化定义,最后给出了考虑谱型因子的最大波高公式。     

Transformation of Wave Energy Spectrum in Shallow Water

- Combined with irregular wave-maker, the growing process of Wave Energy Spectrum in shallow water can be studied in wind wave channel on different water depth conditions, and its transformation characteristics and rules can be obtained.     

基于X波段雷达海面波高估计的改进方法

船用X波段导航雷达凹波形成的海杂波图像中包含丰富的海浪、海表层流信息.借鉴合成孔径雷达(SAR)估计有效波高的方法,假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可由X波段雷达图像估计得到海浪的有效波高.用此方法主要分析小麦岛海域实验数据,结果显示,直流滤波后计算的信噪比估计的有效波高比不进行直流滤波结果符合得好;而按波浪浮标测得有效波高数据的高低,分两段分别进行线性拟合获取校准系数,估测的有效波高更加准确.