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一种海杂波图像下基于最小区间思想的海浪主波周期反演方法

发布时间:2018-04-20 16:11

  本文选题:航海雷达 + 海杂波图像 ; 参考:《哈尔滨工程大学》2016年硕士论文


【摘要】:海浪是海水的常规运动现象,它对海洋的各方面影响都是不容忽视的。目前,全球人类面临着严重的资源危机,大海成为争夺资源的新目标,而海上资源的开采、海上工程作业安全、海洋领土争端等都无法避开海浪的影响,因此海浪观测的研究重要性不言而喻。雷达技术的发展,特别是小型高效的船载雷达技术的进步使得海浪的观测研究进入了快速发展阶段。本文研究将涉及基于X-波段航海雷达的海浪参数反演关键技术,主要针对海浪主波周期的反演算法进行研究,提出一种基于最小区间思想的海浪主波能量提取方法。海浪主波频率的反演公式就是主波能量所在频率区间的频率加权均值,其倒数便是主波周期。因此,反演海浪主波周期就需要从一维海浪频率谱中提取主波频率区间,其中至少包含该频谱80%的能量。目前,关于这个频率区间的提取方法研究较少,工程上的近似算法又有失合理性,因此有必要提出一种理论依据强,且满足工程需要的算法。借鉴概率统计中区间估计的思想,本文认为利用主波频率区间的加权均值来估算主波频率,那么区间的长度就应越小越好,但这个主波频率区间中又必须至少包含海浪频谱80%的能量。基于这两点,本文提出基于最小区间思想的海浪主波频率区间提取方法。本文的工作主要包括两个方面:首先,针对单峰一维海浪频谱提出了主波频率区间的提出算法,并将问题转化为带约束的最小值优化问题进行数值求解。利用实测海杂波图像进行数值仿真实验,试验结果表明与现有算法相比本文提出算法更具有合理性。其次,针对双峰一维海浪频谱提出了主波频率区间的提出算法,并进一步通过数值试验验证了算法的合理性。文中的工作立足于工程实际需求,从问题的数学本质出发,提出了一种合理有效的主波频率区间提取算法,具有一定的理论和工程意义。
[Abstract]:Sea waves are the regular movement phenomena of sea water, and its influence on all aspects of the sea can not be ignored. At present, the global human being is facing a serious resource crisis. The sea has become a new target for the resources, and the exploitation of marine resources, the safety of marine engineering operations, the territorial contention of the ocean and so on are unable to avoid the influence of the waves. So the sea waves are observed. The importance of research is self-evident. The development of radar technology, especially the progress of small and efficient ship borne radar technology, makes the observation and research of sea waves enter the rapid development stage. This paper will involve the key technology of ocean wave parameter inversion based on X- band nautical radar, which mainly focuses on the inversion algorithm of the wave period of the sea wave. The inversion formula of the main wave frequency of the sea wave is the weighted mean of the frequency in the frequency range of the main wave energy, and the reciprocal is the main wave period. Therefore, the main wave frequency range is extracted from the wave frequency spectrum of one dimension sea wave, which contains at least the main wave frequency spectrum. The energy of the frequency spectrum 80%. At present, there is little research on the extraction method of this frequency range, and the approximate algorithm in engineering is unreasonable. Therefore, it is necessary to put forward a kind of algorithm which is strong in theory and satisfies the needs of the engineering. The frequency of the main wave, then the length of the interval should be smaller, the better, but the frequency range of the main wave must contain at least 80% of the wave spectrum. Based on these two points, this paper proposes a method for extracting the frequency interval of the wave main wave based on the minimum interval thought. The work of this paper mainly includes two aspects: first, the single peak one dimensional sea wave spectrum The proposed algorithm for the frequency interval of the main wave is proposed, and the problem is converted into a minimum value optimization problem with constraints. The numerical simulation experiments are carried out using the measured sea clutter images. The experimental results show that the proposed algorithm is more reasonable than the existing algorithm. Secondly, the main wave frequency of the Shuangfeng wave spectrum is proposed. The proposed algorithm of rate interval is proposed, and the rationality of the algorithm is verified by numerical experiments. The work of this paper is based on the actual demand of the project. Based on the mathematical essence of the problem, a reasonable and effective algorithm for extracting the frequency interval of the main wave is proposed, which has a certain theoretical and industrial significance.

【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P731.22

【参考文献】

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本文编号:1778494

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