全球海面简单高效实现技术研究

在数字地球上模拟海面,是数字地球可视化以及海洋仿真的重要需求之一。利用屏幕细分自适应算法对海面网格进行计算,并在GPU中处理其网格点相应的坐标转换和计算,大大减少了对CPU的占用率。在可视范围内,对海面网格进行实时的优化处理,提高了效率,满足数字地球相关仿真系统对海面仿真的需求。在解决海洋和陆地分离显示上,提出了一种简单的设置透明度的实现方法,既满足了现实需要,也大大提高了使用效率。     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

轮毂电机嵌入式电磁驻车制动设计与仿真

根据电磁理论和电磁制动器的工作原理,设计了一种能耗低、嵌入式轮毂电机内部的电磁断电制动新型结构,并且提出了分析计算方法。对电磁制动器进行了磁路分析,建立了数学模型。通过Ansoft软件建立了三维有限元模型,对电磁制动器的电磁性能和工作特性进行分析,并对电磁制动器工作过程进行动态仿真研究。分析了电磁制动器内部复杂的磁场强度分布和电密分布等,得到了激励绕组电流、电磁力与工作气隙以及衔铁位移等变化曲线。电磁吸力的实验结果与仿真计算结果一致,表明电磁有限元方法分析电磁制动器的电磁性能是准确可靠的,能满足电动代步车驻车制动系统的灵敏性、可靠性和特殊要求。     

海上蒸发波导多径传输建模

文中对电波在海上蒸发波导内的传输模型进行研究,在设定的波导模型下研究海面环境和蒸发波导对射线幅度衰减的影响.在不同海面情况进行仿真给出电波衰减模型.文中详细分析了海洋环境对波导内传输信号影响的程度.通过射线追踪技术研究蒸发波导的多径参数及其分布,给出到达角、到达高度分布的参考模型,得到传输100 km后信号的多径时延在10-9～ 10-7s之间.并据此建立蒸发波导多径传输模型.     

海面蒸发波导对电磁波传播的影响

阐述了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅里叶变换解法,利用该模型对海面上高度30 m的蒸发波导中的电磁波进行了数值模拟,并运用模拟结果分析了蒸发波导对电磁波的陷获作用;通过与标准大气折射环境情况进行对比,证实了海洋蒸发波导环境下雷达实施超视距探测的可行性;根据抛物近似方程模式,给出了电磁渡在海洋边界层大气中的传播损耗计算式;最后,给出了电磁波被俘获到波导层中形成波导传播所满足的波长(频率)、发射角度以及发射源与蒸发波导所处的相对位置的关系.     

一维海面双站电磁散射的二阶小斜率近似研究

运用二阶小斜率近似方法研究了一维海面TE波和TM波的双站电磁散射.把海面的变化看做是高斯随机过程中的皮尔森-莫斯维茨谱,并且用锥形波入射以减少人为截断误差.给出了用二阶小斜率近似法研究一维海面双站散射的数值模拟结果,并与小斜率近似法和矩量法的数值计算结果进行了比较.结果表明,二阶小斜率近似方法比小斜率近似方法更准确.     

海面浮油探测荧光激光雷达系统仿真

建立了海面浮油探测荧光激光雷达的系统模型,根据浮油探测的特点,给出了荧光激光雷达回波信号方程.以此方程为基础,结合石油的消光系数及荧光光谱转换效率数据,对模型的回波信号强度进行仿真,得到了该模型探测不同类型石油时的荧光回波光子数.为进一步计算该模型的信噪比,分析了海洋浮油探测背景噪声的特点,得到海水黄色物质产生的背景噪声.通过信噪比公式计算了荧光激光雷达模型的信噪比,计算结果表明,该系统模型能够满足机载海面浮油探测要求.      

海洋地区风频模型探索

目前，可以当做风频模型的分布函数很多，但它们都不能准确地描述海洋地区的风频分布规律。根据海洋地区风频分布的特点，在Ｗｅｉｂｕｌｌ函数的基础上建立起新的风频模型，并给出它的参数估算方法。     

一个基于TOPEX卫星极端海面风速预测的海洋地理信息系统

在基于TOPEX卫星数据建立全球极端海面风速预测模型的基础上,开发出用于极端海面风速预测和可视化预测结果的海洋地理信息系统（MGIS）。并论述全球极端海面风速预测的意义和MGIS在预测过程中的重要性及必要性;给出全球极端海面风速预测的统计模型;简述极端海面风速预测海洋地理信息系统的结构、工作流程和功能;同时,对系统的预测结果进行初步分析。     

海洋上大气波导中电磁波传播损耗的误差分析和敏感性试验

为了分析电磁波在海洋波导环境中的传播损耗情况,建立了海洋波导环境中典型的五参数经验模型.讨论了利用地型抛物方程求解时将海平面作为理想导体处理与实际情况的误差,对参数变化导致电磁波传播损耗的变化进行了敏感性分析.结果表明,对于在高频工作的无线电系统,可将海平面作为理想导体近似处理;五参数对电磁波传播损耗变化的敏感性各不相同,存在蒸发波导时,蒸发波导的厚度对电磁波传播损耗变化最为敏感,而存在表面波导时,波导底的高度对电磁波传播损耗变化最为敏感.     

Ku波段散射计近场海浪标定探测的多参量自动采集与处理系统

近场海浪后散射的标定探测，研究海况特征要素，目前仍是无线电海洋学界十分关注的课题。近场标定探测存在多信道参量信号同步采集与处理的难题。本文在分析近场海浪后散射统计特征的基础上，提出适于近场的散射计、Ｃ／ＦＭ波高计和测风计同步采集和相关处理的新方法，发现这些数据群有强相关统计特征的谱密分布和准高斯分布，并为海表统计散射特征反演海表波场和风场提供颇有价值的数据。     

基于遗传神经网络算法的海面风速反演新方法

针对海面运动的复杂性、海面电磁散射理论模型的局限性以及利用SAR图像反演海面风速存在的非线性现象,基于遗传神经网络的方法,以业务化的CMOD4模式函数数据为基础,采用Fletcher-Reeves算法的变梯度反向传播算法,建立一种SAR风速反演的新模型。试验结果表明,利用遗传神经网络方法反演海面风速是可行的,当随机误差小于10%时,模型的抗噪能力较强,风速反演的精度较为理想。比较不同风速下的反演结果可以发现,在中、小风速的情况下,模型的抗噪能力较强,模型学习拟合和预测检验的精度相对较高;在大风速的情况下,模型的反演能力有待于进一步提高。     

海表面流场微波遥感研究进展及其关键技术问题分析

海表面流场是海洋学中十分重要的研究对象,本文综述了海表面流场微波遥感所涉及的海表面建模、计算电磁学、合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)海面成像及SAR信号等基础研究领域,梳理了海表面流场微波反演的研究进展,分析了目前已有反演方法的利弊并找出待研究的科学问题,逐一剖析这些问题并提出解决方法。针对海表面流场微波遥感中有待解决的在动态海表面建模中如何引入海表面流场因素、运动海面电磁散射特征的表征中如何选取参数和反演过程中需要注意的图像分辨率等问题,提出了研究策略,指明了海表面流场微波遥感的技术路线和研究方向,最后对海表面流反演工作进行了展望,探讨了高分辨率海流反演的下一步工作。     

Simulation of the western North Pacific summer monsoon by regional ocean–atmosphere coupled model:impacts of oceanic components

A successful simulation of the western North Pacific summer monsoon needs a regional ocean–atmosphere coupled model(ROAM). How the performance of ROAM relies on the oceanic component model remains unknown. In this study, the authors investigated the effects of different oceanic components on the simulation of western North Pacific(WNP) summer monsoon in a ROAM. Three cases of simulations were performed, viz. the summer of 1998(El Nin o decaying phase), 2004(El Nin o developing phase), and 1993(the non-ENSO phase). Results show that the coupled simulations for different ENSO phases exhibit improvements in the simulation of location of Meiyu rainband and spatial distribution of monsoon low-level flow over WNP, whereas the systemic cold biases of sea surface air temperature are further increased. The coupled simulations with different oceanic components show similar performance, which is not ENSO phase dependent. For the case of the summer of 1998, a slightly stronger western Pacific subtropical high and colder sea surface air temperature are found in the simulation with colder sea surface temperature(SST) biases. The colder SST biases are partly contributed by the ocean dynamics processes because the sea surface net flux favors a warmer SST. This study suggests that the dependence of performance of ROAM over WNP on oceanic models is much weaker than that on atmospheric models.     

渤海海域油污溯源模拟预测研究

【目的】发展有效、准确的溢油溯源预测技术,为渤海海域溢油污染防治以及责任认定提供参考。【方法】建立基于"拉格朗日"粒子追踪方法的油粒子数值溯源预测模型,利用集合预报方法,结合渤海海域气象、海洋环境驱动场,针对秦皇岛岸段发现的油污,通过溯源模型进行模拟,预测其可能来源,分析油污可能发生的原因。【结果】受海面风和海流的综合作用,冬季在秦皇岛北部海域的油污,多会在春季漂移至秦皇岛海域。【结论】本研究模拟预测方法针对不同的海域进行预测分析,可给出油污的可能来源,为溢油源的排查和应急处置提供技术支持。     

试析海战法面临的挑战及应对措施

法律是影响战争进程的重要因素之一。文中通过分析军事利益最大化、滞后性、复杂电磁环境、现代海洋法律制度等因素对海战法带来的挑战,提出了积极参与国际立法活动、守法作战、充分利用例外性条款、灵活运用海战法规则、建立海上军事禁区等应对措施,以求为未来海上作战行动提供法律借鉴。