微波辐射计航空遥感海面温度的应用研究

本文建立了微波辐射计遥感海面温度的理论及经验模式,分析和处理航空遥感及地面测试数据.从理论上对粗糙海面的辐射机理进行了分析,推导出非相关双尺度粗糙海面的微波辐射理论模式及泡沫的微波辐射模式.运用方便实用的经验模式对5.40GHZ 航空遥感数据进行了分析处理.对求解航遥海面温度的误差和不确定性进行了分析,指出微波辐射计遥感海面温度的可行性,测量精度可达1°K.     

盐度和压强对布里渊雷达遥测海洋温度的影响

为提高布里渊激光雷达测量较深海域的温度精度,建立了以布里渊频移、盐度和压强为独立变量的海水温度的经验方程,定量分析了温度随盐度、压强、布里渊频移的变化关系,讨论了盐度、压强以及布里渊频移对海水温度测量精度的影响,并计算了该方法测量温度的精度.研究表明利用布里渊散射测量温度受海水盐度和压强分布的影响较大,其测量精度亦受到限制,约为0.4℃.因此实际测量时应同时获得被测处的盐度及压强值,这样布里渊雷达测量海洋温度的精度将会提高到0.05℃.     

复杂的二维海面电磁散射模型

根据描述海面几何特性的Weierstrass分形甬数模型,结合海水的介电特性.建立了复杂的二维海面电磁散射模型.该模型中,在传统的分形模型基础之上,将海水的介电常数看做海水盐度和温度的函数,推导出了海面的后向散射系数在入射波处于水平和垂直 2种极化状态下的表达式.然后.在不同的频段下对海水的介电常数进行了分类讨论,得到了其在 3个不同频段里的近似表达式.有助于实际电磁散射计算中的简化.最后,将模型的计算结果与传统的DV模型和测试的结果做了比较,发现该模型的结果比传统的DV模型的更接近于测试结果,误差仅约2 dB左右.因此,利用这一模型.可以得到较为全面而准确的海面散射系数.     

利用双尺度模型的海浪极化SAR成像模拟

海浪极化SAR成像模拟对海面散射的研究有重要的意义。该文根据海浪随机理论进行了粗糙海面建模,利用海面的双尺度模型构造了包含涌浪的随机粗糙海面;同时考虑了大、小尺度的海面的影响。基于该海面模型,利用Bragg散射模型和几何光学近似法模拟了不同风速情况下海浪的极化SAR图像,并对海浪参数及SAR参数对极化图像的影响做了分析,得出了一些有益于海浪信息提取的结论。     

几种典型的粗糙海面下的声传播计算方法

针对中远距离的声场预报,尤其是浅海或者存在等温层表面声道的水声环境,粗糙海面对声传播的影响较为显著的问题,本文分析并比较了几种典型的粗糙海面下的声传播模型:Krakenc-KA粗糙海面声传播模型、Krakenc-SSA粗糙海面声传播模型和Ramsurf粗糙海面声传播模型,并通过分析高海况下的海试数据证明了Ramsurf粗糙海面声传播模型的有效性,为粗糙海面下的声传播研究提供了模型基础。实验结果表明:对于粗糙海面下的声场预报和声呐性能预报具有重要意义。     

计算二维海面极化电磁散射的新方法

在基尔霍夫散射面元矩阵的基础上研究了一种计算二维模拟海面电磁极化散射的新方法,采用海面高度起伏矩阵以及x和y方向海面斜率矩阵描述二维海面,利用基尔霍夫近似推导出笛卡尔坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场,得到了全极化雷达散射模型．仿真了不同条件下分形海面模型的全极化雷达后向散射截面及极化特征图,数值结果符合海面散射规律．由于该方法是对二维海面模型进行离散化分析,因此适用于多种海面模型．     

反射式小型光学电场传感器

为了同时实现对直流电场、交变电场和瞬态电场的测量,通过琼斯矩阵计算,建立基于泡克尔效应的反射式光学电场传感探头的理论传感模型,分析铌酸锂晶体长度、晶体切型、温度以及封装应力对探头传感性能的影响. 制备尺寸Φ5 mm×80 mm,理论电场测量范围为±439.2 kV/m的反射式小型光学电场传感探头,搭建相关的电场传感系统并表征传感探头在10~5000 Hz交变电场、直流场、8.2~12.4 GHz高频微波场下的传感性能. 实验结果表明,该光学电场传感器在直流?12.4 GHz电场频率范围内具有较好的电场响应,在无外加电场时长时间内信号漂移量小于0.08‰,分辨力至少为3 V/m,实际可测量范围为10^?3~10² kV/m,有望应用于高功率微波探测和电力系统领域的直流、ms级及ns级暂态电场监测.     

群体高层建筑静力干扰效应的定量分析

存在临近建筑的高层建筑的风荷载与其在孤立状态下相比会有较大的不同.在已有研究的基础上,采用相关分析方法对不同参数对两个和三个高层建筑间的静力干扰效应的影响进行了分析,由回归得到了一系列反映不同参数(包括施扰建筑宽度、高度和地貌类型)对静力干扰效应的影响定量结果,它大大地简化了考虑多参数变化干扰效应研究结果的繁杂程度,使结构受扰后的荷载估计计算更趋于简洁合理.这些回归关系具有较高的精度,它们和基本配置在B类地貌下的相应干扰因子等值分布,形成一个较为完整的静力干扰因子分布关系,可供规范应用和参考.     

利用GNSS反射信号监测海面高度变化——基于法国BRST站2019～2021年数据

GNSS反射测量(GNSS-R)技术凭借其数据来源广泛、低成本、高时空分辨率等优势,在地表与海洋环境监测等方面展现巨大潜力,已成为海面高度(SSH)反演的重要技术途径。现有研究大多聚焦于3～6个月内的短期GPS潮位反演,难以反映海面高度的季节性变化及年际特征,且在动态海面改正时仅考虑了垂向速度的影响,忽视了海面波动的垂向加速度,导致低潮位与高潮位的反演精度较差。基于此,以法国某一岸基跟踪站——BRST站为例,利用其连续3年的BDS/GPS/GLONASS/Galileo四系统反射信号,通过Lomb-Scargle谱分析和二阶动态潮位改正模型,采取稳健回归策略反演海面高度,并将最终结果与验潮站观测值进行对比,分析潮位变化趋势。结果表明:GNSS-R技术反演结果与验潮站观测值具有较好的一致性,反演精度有逐年提升的趋势,均方根误差(RMSE)为7.57 cm,相关系数为0.935; 海面高度的季节性变化特征明显,秋、冬季平均海面高度偏高,夏季平均海面高度偏低,且海面高度的季节性变化与温度的季节性变化存在着相反的趋势; M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1、Q1、M4等9个分潮的振幅差为0.06～6.76 cm,其平均绝对误差(MAE)为1.60 cm,迟角差为0.03°～6.96°,其平均绝对误差为2.45°,在频域上进一步验证了GNSS-R技术监测海面高度变化的可靠性。     

高精度恒温空调系统的扰量特性

目的为了研究高精度恒温室设备散热量波动、送风温度波动和渗透风等扰量对温度稳定性的影响.方法采用CFD数值模拟的方法,分析在各扰量作用下高精度恒温室温度动态响应特性.结果为保证恒温室900s内温度稳定在(27±0.2)℃范围内,单扰量作用时,各扰量变化规定范围分别为:送风温度波动为-0.32-0.28℃、送风量波动为-2.5%-2.9%、设备散热量波动为-2.75%-2.45%、渗透风温度波动-2-1.8℃;多扰量同时作用时,送风量波动为0.5%,照明散热量波动2%,送风温度波动为0.01℃,如果设备散热量波动为1.2%时,渗透风温度即外围空调房间温度波动必须在±1℃范围内;如果设备散热量波动幅度为2.2%,外围空调房间恒温精度为±0.5℃.结论各个扰量单独作用或多扰量同时作用时,各扰量在规定范围变化,恒温室温度稳定性完全满足(27±0.2)℃恒温精度要求.     

激光在海水界面上的传输特性分析

利用海-空界面的数学模型,对海面激光束的漂移和扩散作用进行分析.水下激光通信系统的光学信道是由大气、空-海界面和海-空界面以及海水组成;激光由海-空界面和空-海界面分别进行上下行传输.由于上下行信道的传输特性并非是简单可逆的,必须从两个不同的方面来分析激光在海水界面上的传输问题.通常海水界面不是平静的水平面,容易受到风力或其他外力的影响,产生随机起伏,降低接收光功率,由此提高了对接收机的要求.光在不同介质中的传播特性不同,大气和海水折射率的差别是影响激光传输的决定性因素.通过激光在空-海界面上的传输情况,建立海水→大气界面的数学模型,着重在理论上分析激光束在上行信道上通过海面的扩散和漂移规律.     

动态海面的分形模拟及其电磁散射

文中从海面的功率谱出发,建立了海面的Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ分形函数模型;导出了此模型在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ散射模式下散射系数的闭合解析表达式;利用该表达式用计算机模拟计算了粗糙海面的电磁散射回波,并用数盒子法提取了其分维数,得到了散射波的分维数与海面参数,雷达系统参数之间的定量关系。     

基于"荷花效应"的MEMS功能表面仿生技术

微机电系统（MEMS）正在成为新崛起的大规模产业和各国政府竞争的至高点，但随着其特征尺度的日趋减小，表面效应显著增强，由此引起的摩擦磨损、表面粘附等问题成为制约MEMS发展的瓶颈。论证了“荷花效应”应用于MEMS领域仿粘减摩的机理，探讨了类荷叶仿生功能表面的制作方法，并给出了初步试验结果。     

海参肠道中高产胞外多糖酵母的筛选及发酵条件

从大连海域的海参肠道中筛选得到一株产胞外多糖较高的酵母菌HS-J9,经形态学和26SrDNA序列分析,初步鉴定为季也蒙假丝酵母(Meyerozyma guilliermondii),GenBank检索号为KF668241。采用苯酚-硫酸法和响应面法对该高产菌株进行胞外多糖测定及发酵条件优化。通过单因素试验确定了pH、接菌量和发酵时间3个主要因素对发酵产糖量的影响,根据Box-Behnken中心组合设计原理确定显著性因子的最佳水平,并以胞外多糖产量为响应值进行回归分析。结果表明,当pH为6.6、接菌量4%、发酵时间41.3h时,HS-J9的胞外产糖量最大,为0.762 mg/mL,比优化前的产胞外多糖量(0.616mg/mL)提高了23.67%。     

基于季节ARIMA模型的近海表层水温时间序列模拟与预测

基于1996—2007年逐月时间序列数据,采用季节ARIMA模型对连云港近海表层水温时间序列进行模拟,并依据残差不相关和简洁性原则确定模型的结构,建立最优预测模型ARIMA（1,0,1）（0,1,0）12。运用该模型对2008年逐月表层水温进行预测,预测值与实际值的变动趋势基本一致,且平均相对误差仅为3.5%。在此基础上对2009年连云港近海逐月表层水温进行预报,预报结果符合该海域表层水温的逐月变化趋势,表明模型用于近海表层水温预报是可行的。     

湄洲湾海域污水排海工程环境容量评价的研究

介绍了某化工生产污水排海后对海湾污染程度预测的方法和过程，通过现场试验和理论分析计算，对湄洲海域利用海洋的自净能力和环境容量排海处置污水进行了研究，得到了污水排放后随着潮汐变化迁移的路线和浓度变化的规律。并以COD为指标对湄洲湾海迁移扩散自净能力进行了综合评价，得到了排放口容许COD排放量及实际生产排放污水对环境影响程度的评价，以及海湾再能接纳排污总量的能力。     

不同因素对舰船RCS特性的影响分析

随着雷达技术的不断发展,舰船的生命力受到严重的威胁,为了提高舰船的生存能力,增加舰船的隐蔽性并提高其防护和对抗能力的课题研究已十分重要。舰船RCS(Radar-Cross Section)是海上雷达系统探测回波强度的一个重要物理量,受多种因素影响,会呈现不规律的随机起伏。对影响舰船RCS特性的测量因素进行了研究,包括粗糙海面的起伏特性、不同频率、不同极化方式以及不同入射方向的雷达入射电磁波,给出了粗糙海面的统计模型,运用时域有限差分法(FDTD)对舰船的RCS进行了计算仿真,研究结果为海面雷达的侦测提供了理论参考依据。     

时频域分解海面回波及慢速微弱目标检测

海面慢速微弱目标的回波信号能量远小于海杂波,且在时域和频域与海杂波非常靠近,是海面搜索雷达面临的难点。为了检测海面慢速微弱目标,针对海面目标回波和海杂波的双重非平稳性,在提出海面回波时频域迭代分解的基础上,利用目标信号与海杂波之间的时频聚集性和持续时间等特性,提出利用凸包算法融合特征的海面慢速微弱目标检测方法。该方法能够将与海杂波有较大能量差且在时频域非常靠近海杂波的目标信号检测出来。实测IPIX雷达数据表明,该方法能较精确地从海面回波中检测出目标,并且能够显示目标的瞬时运动特性。