潜艇激光光场时间分布的数值模拟

采用蒙特卡罗抽样方法,模拟了潜艇激光光场的时间分布,结果发现激光源深度一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间、峰值高度和峰值宽度基本都不随海面风速变化;海面风速一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间和峰值数目受激光源影响较大,表明相比海面风速,激光源深度对激光通信的影响较大。     

干扰条件下基于互信息量准则的弹载雷达波形优化

弹载雷达发射波形设计在导弹制导系统中有着重要作用。为解决复杂电磁环境下,弹载雷达受到噪声、杂波和干扰影响导致目标探测性能降低的问题,基于互信息量（mutual information,MI）准则提出了一种新的同时存在噪声、杂波和电子干扰影响时的发射波形优化算法,通过拉格朗日乘子法得到最大化目标响应与雷达回波间互信息量的最优波形表达式,并利用一阶泰勒级数近似简化该表达式。仿真实验对比了不同杂波和压制干扰、不同发射能量约束下优化前后所获互信息量;结果表明,当平均功率限制为100 W时,相比于原始波形,采用优化信号情况下所获互信息量翻倍。优化发射波形能够通过优化信号的频域能量分布,主动避开干扰和杂波影响大的频率,使接收回波包含更多目标信息。     

一种应用海杂波分数维检测海面目标的方法

论证了雷达海洋回波存在分形特征的可能性.大量研究表明,波浪起伏的海面及其反射的雷达回波信号都具有分形的特征.海面船只存在会改变海面及其回波信号的分数维.因此可以通过测算回波信号的维数变化达到检测目标的目的.从长时间以及大范围来看,海面运动是不规则的,但在短期以及局部范围内,海面运动是有规律可循的,可以将相邻时段以及区域间海面回波的分数维差别作为检测目标的方法,这比直接测量回波信号维数要有效得多.提出一种通过比较相邻时段、相邻距离元的雷达海洋回波信号分数维差值来检测海上目标的方法.通过对某条船航行海域的雷达回波信号数据实验数据分析,可以看到轮船的微弱轨迹.     

基于ICESat-GLAS波形数据估测森林郁闭度

为探究GLAS波形数据在估测森林郁闭度方面的潜力,以吉林省汪清林业局经营区为研究区,利用高斯低通滤波器对GLAS波形数据进行平滑滤波,从平滑后的GLAS波形数据中提取比值能量参数(I)和差值能量参数(e_c),针对不同森林类型分别建立森林郁闭度单变量模型和多变量模型。研究结果表明:利用参数I建立的单变量模型优于利用参数e_c建立的单变量模型; 而利用参数I和e_c建立的多变量模型明显优于单变量模型。对阔叶林来说,森林郁闭度模型的决定系数(R²_adj)和均方根误差(RMSE)分别为0.72和0.07,模型验证的R²_adj为0.74,RMSE为0.06; 而对于针叶林,模型的R²_adj为0.80,RMSE为0.10,模型验证的R²_adj为0.76,RMSE为0.11; 混交林模型的精度在阔叶林和针叶林之间,模型的R²_adj为0.75,RMSE为0.09,模型验证的R²_adj和RMSE分别为0.71和0.07。因此,GLAS波形数据在估测森林郁闭度方面具有一定的潜力,将参数I和e_c联合能够提高GLAS波形数据估测森林郁闭度的精度。     

海面风速微波辐射测量

海面风速是主要的海洋要素之一。海面风速的测量研究对于海洋微波遥感来说是非常重要的。研究内容是通过现场实验获取资料,进行理论分析和研究,为完整理论模式的建立等积累必须的基本数据。自 １９７８年发射 Ｓｅａｓａｔ和 Ｎｉｍｂｕｓ－７~(［１－５］)卫星以来,许多研究者即对应用微波辐射计测量并提取海面风速信息进行了大量研究。１测量原理 在海洋表面的无源微波遥感中,测量到的为视在温度,利用视在温度可确定海洋表面亮度温度。在微波波段,亮温与亮度成正比,同时亮度描述的是单位立体角,单位面积的辐射功率。亮温在一定条…     

光学窗口后向回波能量模型及特性研究

基于光学窗口后向回波的能量特性进行猫眼效应回波探测系统设计,利用Collins公式建立了光学窗口后向回波的能量模型,通过数值计算研究了后向回波能量的空间传输、空间分布、探测系统接收回波能量等特性,利用搭建的实验装置对模型进行了验证. 结果表明,后向回波能量特性与光学系统的焦距、离焦量、孔径以及入射角密切相关,解决了几何光学方法无法分析能量空间分布的问题;随着入射角的增大,回波光束形心相对激光发射中心会存在一定的偏差量;通过实验验证了在光学窗口视场范围内,入射角对于回波能量空间分布几乎没有影响.      

基于神经网络的主动式红外结冰探测

针对飞机机翼结冰的特点,提出一种新型的主动式红外结冰探测方法.该方法采用红外激光直接照射物体的结冰表面,通过物体结冰表面反射回来的激光回波能量提取不同入射角和观测角下结冰表面的反射系数,利用光电探测器接受不同观测角下的结冰表面激光回波能量,光电探测器将光信号转换成电信号,通过放大和滤波电路对信号进行处理,经过A/D转换输入到计算机进行进一步的处理和分析.运用神经网络方法对其进行分类,最后给出物体表面结冰程度的信息.     

自然地表测距残差对激光测高系统的在轨检校

针对星载激光测高系统,提出一种基于自然地物表面测距残差分析的星载激光测高仪系统误差的在轨检校方法,该方法在已知地表先验模型的前提下推导出测距模型,根据推导的测距模型利用测距残差分析,对激光指向角误差及测距误差进行检校.相较于海洋扫描的测距残差分析方法,该方法利用了残差分析进行检校,但检校场不再局限于平静的海面,且避免了姿态机动;相较于自然地物表面的检校方法,利用了自然地物表面作为检校场,建立的误差模型更直观地反映出激光指向角对测距值的影响.仿真结果表明:该方法能较好地对激光指向角误差及测距误差进行检校,使假定系统误差值与系统误差检校值的偏差值优于12%.     

基于单光子激光雷达远距离海上测距的实现

单光子激光雷达具有探测灵敏度高、响应速度快、测量精度高等优势,但在实际工作中易受到背景噪声等问题干扰。针对海面远距离平程目标测量,提出基于高速数字信号全通道实时处理(digital signal process,DSP)研究,通过分析海面上空大气溶胶对激光测量的影响,分析不同的海面能见度对测量系统造成影响的差别,对比相同海域条件下常规测距与单光子测距威力的差别,同时开展适应海面环境的单光子回波通道的数字处理算法研究。在良好天气条件下,对海岸线静止目标53 km大山(发射光学衰减10 dB)探测概率高于95%,对海上38 km运动渔船等小目标进行实时跟踪测量,获得到目标距离信息,且该系统工作稳定可靠。     

光学介质薄膜抗激光损伤特性的研究

采用离子束辅助沉积的方式镀制了几种介质膜料的单层膜。利用1.064μm调Q Nd：YAG脉冲激光器,对它们的损伤特性进行了研究。观察并讨论了在不同激光能量下薄膜的损伤现象,同时利用TaylorHobson干涉仪检测了薄膜表面的粗糙度变化。研究表明,在不同的激光能量下,单层HfO2薄膜出现了不同的损伤形态,且表面粗糙度随着激光能量的增加有正相关的变化;在同一激光能量下,不同工艺条件制备的HfO2薄膜有不同程度的损伤,可以得到较好的制备工艺参数;三种不同的氟化物薄膜即氟化镁（MgF2）、氟化钡（BaF2）、氟化钇（YF3）在相同的激光能量下,也出现了不同的损伤形貌,得出了损伤阈值高的薄膜是氟化钇薄膜。     

基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射问题,结合其功率谱推导出了平面电磁波入射时的散射系数表达式。通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角变化的曲线,讨论了摩擦风速、风区范围、海面上方10 m高度处的风速、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

海洋环境对索马里-印度洋地区海盗活动的影响

为准确评估海洋环境对海盗活动的影响及建立有效的海盗活动预警模型,按照海盗活动分布区域和海洋环境特征将索马里-印度洋海域划分为3个区域,在此基础上借助卫星数据对相关区域9a的海盗活动受海洋环境参数的影响进行了长时间尺度的匹配分析。研究结果表明,海洋中尺度现象(如中尺度涡)及其他特定海洋环境参数对海盗活动的范围和方式有重要影响,尤以有效波高(海况)、海面风速、海表流速及海表温度相关性影响较大。单独评估结果表明:当有效波高大于2.5m时,海盗很难活动;海面风速大于11m/s可确保海盗对商船没有威胁;海表流速小于0.3m/s时较适宜海盗活动。     

最大熵分布在波高长期统计中的应用

基于最大熵原理,推导出最大熵分布概率密度函数,同时介绍了目前在有效波高长期统计分布中运用较多的参数化模式,并将这2种方法应用于有效波高的长期统计分布中.为了检验2种方法的准确性,选用我国东海海域浮筒长期实测风、波浪数据,进行有效波高的概率密度函数拟合,将计算结果与实测数据绘成直方图并进行了比较.结果表明,最大熵分布概率密度函数中的参量γ值能够表征实际海况的复杂程度,且其在不同风速下与实测数据均吻合良好;而由参数化模式推导出的有效波高概率密度函数,在风速较小时与实测数据的吻合程度比风速较大时好,在风速较大时会出现偏离.     

非线性系统计算机辅助分析与优化设计方法研究

以双闭环调速系统的分析和设计为例介绍了采用MATLAB/SIMULINK可视化仿真环境对非线性系统进行分析和优化设计的方法 ,并给出了设计结果对比波形 .该方法不但简单直观 ,方便快捷 ,而且非常准确有效 .仿真结果波形表明 ,用该方法优化设计的系统具有很好的动、静态特性 .电机起动时 ,转速、电压和电流波形非常接近理想状况 ,使电机起动时间最短且起动过程既快又准而平稳     

寒潮与雷雨大风天气个例风浪分析

选取2008年12月21日寒潮天气与2010年5月30日雷雨大风天气两个个例,探讨了寒潮天气与雷雨大风天气对连云港近岸海域风力、海况和海浪等要素产生的影响。寒潮天气,风速逐渐增大,海况、海浪也随之逐渐增大;雷雨大风天气,风速快速增大,海况、海浪也随之快速增大;雷雨大风天气比寒潮天气造成的风浪变化来得突然,不易判断和预防。针对寒潮天气,应用Wilson公式估算海浪波高和利用数值预报模拟推算海浪波高的计算比较准确,与实际观测值的误差小于10%。     

天波超视距雷达一阶海杂波后向散射特性分析

为了得到天波超视距雷达一阶海杂波后向散射系数变化范围及总体变化规律,以及雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等各参数对一阶海杂波后向散射的影响规律,针对天波超视距雷达探测的特点,引入Barrick等给出的高频雷达一阶海杂波后向散射系数模型,运用仿真分析的方法得知,无向幅度谱达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数大概在-39 dB--14 dB,无向幅度谱未达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数范围在-460 dB--18 dB,且频率与风速的相对大小决定了探测环境处于饱和区或非饱和区,又进一步仿真分析雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等参数对一阶海杂波后向散射的影响,得出各参数对一阶海杂波后向散射影响的规律,这对天波雷达目标探测策略及高频海杂波建模和滤除有指导意义.     

南中国海海表风速长期变化趋势

利用CCMP风场,计算了1988~2009年南中国海海表风速的变化趋势以及变化趋势的区域性差异、季节性差异。结果表明,1988~2009年,南中国海的海表风速整体上以0.038 6 m/(s·a）的速度显著性逐年线性递增;近22年期间,南中国海海表风速的变化趋势表现出较大的区域性差异,大部分海域的海表风速呈显著性逐年线性递增趋势,为0.03~0.15 m/(s·a）,呈显著性线性递减的趋势分布于台湾东部和菲律宾周边的一些零星海域,无显著性变化趋势的海域分布于南中国海12°N附近一带状海域、中南半岛东南海域一椭圆形海域;南中国海海表风速的变化趋势表现出很大的季节性差异。     

福建东山湾海浪现场观测的统计特征

为分析福建省南部港湾──东山湾的波浪特征,采用S4型压力式方向波浪仪观测获取现场一个月的风浪过程资料,对其进行了统计分析和频谱分析,给出了波高和周期分布,特征波要素与频谱关系,结果表明:实测波高分布与瑞利分布基本相符;波浪谱的显著部分在狭窄的频率内,对应3、5、6、7级风谱峰密度值(m2s)分别为0.084 3、0.372 8、0.941 8、1.837 7,随着风速的增加,谱能也显著地增加,谱曲线下面的总面积增大,谱的显著部分波及的频率范围也扩大,且谱的显著部分沿低频率的方向推移,对应风浪的波高及周期范围增大.     

Observing seasonal variations of sea surface wind speed and significant wave height using TOPEX altimetry

One year of ocean topography experiment (TOPEX) altimeter data are used to study the seasonal variations of global sea surface wind speed and significant wave height. The major wind and wave zones of the world oceans are precisely identified, their seasonal variability and characteristics are quantitatively analyzed, and the diversity of global wind speed seasonality and the variability of significant wave height in response to sea surface wind speed are also revealed.     

北大西洋海表风速季节特征及长期变化趋势分析

利用来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）的长时间序列、高精度的ERA-40海表10 m风场资料,对北大西洋海域海表风场的季节特征、长期变化趋势进行深入研究,研究发现：（1）北大西洋海域的海表风速等值线在各季均大致呈东西带状分布,且由高纬度向赤道表现出高—低—高—低的分布特征。MAM和SON期间海表风速的分布特征较为相似,大值中心分布于北半球西风带海域;DJF期间的海表风速为全年最大;JJA期间的海表风速为全年最小。加勒比海海域常年存在一风速的相对大值中心。从多年平均来看,风速存在一明显的、范围较广的大值区：西风带海域,加勒比海也存在一范围较小的大风区。（2）1958年至2001年期间,北大西洋海域的海表风速以0.0049 m.s-1.a-1的速度显著性逐年线性递增。（3）北大西洋海表风速的变化趋势表现出较大的区域性差异：呈显著性逐年线性递增的区域主要分布于30°N以下的低纬度海域,变化趋势在0.01～0.025 m.s-1.a-1左右,西班牙东北部近海的递增趋势最为强劲,达到0.035 m.s-1.a-1以上,墨西哥湾和加勒比海则呈显著性逐年线性递减,趋势为-0.015 m.s-1.a-1左右,其余海域的海表风速无显著变化趋势。（4）近44年期间,北大西洋海域的海表风速存在明显的突变现象,突变期为1972年前后。