海洋内孤立波的提取方法和技术实现

发布时间：2020-09-26 16:38

　　 海洋内孤立波是一种特殊的内波，其发生在密度层化稳定的海水中，振幅发生在海面以下，且具有大振幅、单向传播、传播速度快等特点，内孤立波的一个重要性质是在传播过程中波形和波速基本保持不变，是一种非线性波。内孤立波在海洋中是普遍存在的，由于其在传播过程中伴随着巨大的扰动，所以对海洋工程、海洋声学、海洋生态环境、海洋军事等有重要的影响。因而，内孤立波的观测、预报、预警工作具有重要的现实意义。 本文首先阐述了内孤立波的概念及研究意义、研究现状，介绍了人们对内孤立波的认识和发展状况；对两种常用的内孤立波监测手段，即利用声学方法监测和遥感手段监测，介绍声学多普勒流速剖面仪(ADCP)和合成孔径雷达(SAR)的监测原理以及在内孤立波观测方面的理论；设计了数据的平滑去噪算法，对声学多普勒流速剖面仪得到的南海北部的内孤立波流场数据进行处理，并应用于内孤立波的特征提取中；设计了内孤立波的特征提取算法，利用此算法从流场数据中提取出内孤立波的流场特征及结构特征，并按照结构特征及流场特征对内孤立波进行了分类；将特征提取算法嵌入到DSP中，进行内孤立波的特征提取，利用MATLAB软件，设计了一个在线监视DSP运行的图形用户界面；分析了所得内孤立波的流场、结构特征，对一个内孤立波的传播特征结构进行了具体分析；介绍了小波分析和EMD方法，提出了一个算法评价标准，并使用小波分析和EMD方法对流场数据进行后处理分析。 结果表明，设计的特征提取算法可以有效地从流场中提取出内孤立波的传播特征，包括内孤立波的结构特征、流场特征等；设计的数据平滑去噪算法可以有效地剔除奇异值，在Heading数据的处理上效果理想；利用MATLAB设计的在线监视运行DSP系统，可以实时地发现问题，极大地提高DSP应用系统的研发进程，更加真实地模拟工程结果；分析得到的内孤立波的流场特征，将内孤立波分为4类，并讨论了各自的特点，具体分析了一个内孤立波的传播特征，并指明其可能的发源地；按照提出的算法评价标准，使用小波分析和EMD方法处理流场数据，在对数据进行处理的过程中，小波方法的能量损失是一直在增加的，EMD方法具有较好的自适应性。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：P731.2
【部分图文】：

图 2-2ADCP 声波发射方向示意图速度解算步骤如下：见图 2-3，从 ADCP 发射的前后左右4 个速度 V1、V2、V3、V4,则波束坐标下的速度为 Vx= V1-V2, 与电罗经艏向的安装误差角 ,将Vx和Vy解算成罗经坐标电罗经测得的航向角 就可以解算出大地坐标下的流速。就可以得到：绝对流速=大地坐标下流速+ GPS 解算出的大地坐标下的船aV罗V罗⊥VyθV北

19数据未处理的Heading数据

19数据处理后的Heading效果对比

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本文编号：2827210