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海浪方向谱反演的仿真研究

郑威  
【摘要】: 海浪的方向谱是指海浪能量随着频率和方向的分布,是一种在海洋工程中常用的物理量,精确估计得到方向谱一直是研究海洋的重要问题。 本文是在线性海浪理论的基础上。讨论了海浪谱估计方法,交叉谱估计方法和方向谱反演算法。 现研究学者应用较多来估计方向谱的算法是最大似然估计(MLM),本征矢估计(EEV),最大熵估计(MEP),贝叶斯估计(BDM)等,本文利用的数值模拟方法来仿真估计方向谱,这给未来的工作提供了基础。研究中用到的两种数值模拟方法:一种是基于交叉谱的模拟,一种是基于海浪模型的模拟。 在基于交叉谱模拟的基础上,讨论了BDM算法和MLM算法在阵元个数,假设方向分布,阵列仪器间距,互谱误差等方面对于算法的影响。 在基于海浪模型的基础上,讨论了浮标,仪器阵列,ADCP仿真估计方向谱。对于ADCP这种测方向谱技术较新的测谱仪器,重点分析“波面跟踪法”,“流速单元矩阵法”获得方向谱的方法。 从仿真结果上来看,ADCP具有阵列的高精度。ADCP还具备了浮标的易于安装布放的优点,在测量方向谱方向会有广泛的应用。


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