航海雷達(dá)圖像提取海面風(fēng)向技術(shù)研究

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1、分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)博士學(xué)位論文航海雷達(dá)圖像提取海面風(fēng)向技術(shù)研究博士研究生：王慧指導(dǎo)教師：周衛(wèi)東教授學(xué)科、專業(yè)：導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制哈爾濱工程大學(xué)2016年10月萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)博士學(xué)位論文航海雷達(dá)圖像提取海面風(fēng)向技術(shù)研究博士研究生：王慧指導(dǎo)教師：周衛(wèi)東教授學(xué)位級別：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制所在單位：自動化學(xué)院論文提交日期：2016年9月論文答辯日期：2016年10月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngRe

2、searchofOceanWindDirectionRetrievalAlgorithmBaseonMarineRadarImagesCandidate:WangHuiSupervisor:Prof.ZhouWeidongAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:Navigation,GuidanceandControlDateofSubmission:Septemper,2016DateofOralExamination:October,2016University:HarbinEngineeringUn

3、iversity萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國

4、家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)航海雷達(dá)圖像提取海面風(fēng)向技術(shù)研究摘要全天候、多方位立體的海洋動力環(huán)境監(jiān)測對人類海洋活動、海洋探索和研究有著至

5、關(guān)重要的推動作用，在眾多先進(jìn)設(shè)備中航海雷達(dá)以其便捷、投資小、高分辨率等特點成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。現(xiàn)階段利用航海雷達(dá)采集的海雜波圖像基于相應(yīng)算法可提取多種海洋動力學(xué)參數(shù)，實現(xiàn)了其他遙感設(shè)備無法比擬的實時海面狀態(tài)監(jiān)測。本文結(jié)合實驗室在研項目，基于航海雷達(dá)開展了海面風(fēng)向提取技術(shù)的研究，為海洋動力環(huán)境監(jiān)測提供了更加全面和精準(zhǔn)的海面風(fēng)向信息。本文基于課題的研究背景和意義，總結(jié)了國內(nèi)外航海雷達(dá)海洋遙感的相應(yīng)成果，并對基于航海雷達(dá)提取海面風(fēng)向的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，利用海面風(fēng)場成像的小尺度風(fēng)條紋特征提出了兩套完整的海面風(fēng)向反演技術(shù)方案，應(yīng)用實測雷達(dá)圖像序列對兩種反演技術(shù)進(jìn)行了測

6、試和分析。1、針對雷達(dá)圖像徑向衰減問題，根據(jù)雷達(dá)圖像徑向非線性衰減特征，設(shè)計了基于最小二乘法自適應(yīng)分段擬合算法校正雷達(dá)圖像。應(yīng)用最小二乘法分段擬合雷達(dá)徑向回波強度，利用擬合函數(shù)值與真實值的絕對值誤差作為自適應(yīng)判斷條件，實現(xiàn)了算法自動校正的能力。算法應(yīng)用多元函數(shù)極值求解拉格朗日函數(shù)的最小二乘回歸系數(shù)，保證了分段擬合的連續(xù)性，并且采用的最小二乘擬合函數(shù)最高階為二階，既簡化了擬合函數(shù)模型又提高了算法的運行速度。結(jié)果顯示擬合函數(shù)值與雷達(dá)圖像徑向回波強度偏差為0.83，標(biāo)準(zhǔn)誤差22.19，相關(guān)性0.9986，符合擬合校正要求，證明了該相對輻射校正算法的有效性。2、海面風(fēng)場成像特征的

7、研究是應(yīng)用航海雷達(dá)反演海面風(fēng)向的基礎(chǔ)，現(xiàn)階段都是基于SAR成像的風(fēng)條紋基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，但航海雷達(dá)與SAR在工作原理、測量方法上有較大差異。本文結(jié)合SAR成像機制，從海面風(fēng)場調(diào)制對航海雷達(dá)成像的影響入手，理論分析了海面風(fēng)場導(dǎo)致航海雷達(dá)成像特征的關(guān)鍵原因。根據(jù)海面風(fēng)場靜態(tài)特性，從航海雷達(dá)圖像序列中提取出小尺度風(fēng)條紋，并應(yīng)用實測數(shù)據(jù)驗證小尺度風(fēng)條紋尺度、周期等特性。3、針對傳統(tǒng)局部梯度法無法適應(yīng)小尺度風(fēng)條紋尺度變化的問題，提出基于自適應(yīng)縮減算法（adaptivereducedmethod，ARM）的海面風(fēng)向提取技術(shù)。算法首先利用自