基于方向谱的海浪三维数值模拟

为进行海面视景仿真,对基于方向谱的海浪三维数值模拟方法进行了研究.采用Gerstner波对海浪模型进行了建模,并增加陡度控制参数控制海浪波形,总结了常用的海浪谱和方向扩展函数,分析了波浪立体观测计划(SWOP)和Donelan方向扩展函数之间的异同,采用PM谱和Donelan方向扩展函数构成的海浪方向谱,进行了海浪的三维数值模拟.结果表明,该方法仿真效果逼真,具有较高的应用价值.     

基于OpenGL的三维浅水海浪可视化仿真

针对目前浅水区海浪的数值模拟不能获得可视化、逼真的仿真效果．而基于Vega平台的可视化仿真灵活性不高，且需要昂贵的仿真平台支撑等问题。从海浪形态的Longuet-Higgis构造模型出发。利用真实的海浪谱对海浪进行仿真控制，并且从波面细化，颜色处理和光照控制三个方面提出了对海浪仿真效果改进的方法。最后运用VC＋＋和免费的OPENGL图形库实现了三维浅水区海浪的可视化仿真。结果表明该方法可以灵活实现实时、逼真的三维浅水区海浪仿真。     

随机海浪下船舶摇荡的计算机仿真

采用P-M随机海浪谱模拟海浪进行的随机扰动,并对随机海浪下船舶的横摇运动、纵摇、垂荡运动进行时域仿真,探讨随机海浪下的各个自由度的船舶运动情况,为研究船舶的稳性高度及船舶配载问题打下基础。     

动态海面红外视景仿真研究

动态海面红外视景仿真在战场红外视景重构以及红外跟踪制导装备研究方面有着极其重要的作用.为提高海面红外仿真效果,采用Gerstner波进行海浪波面建模,采用基于PM谱和SWOP方向扩展函数的海浪方向谱进行波面参数计算,根据海面辐射特性进行海面红外辐射效果模拟,实现了动态海面高逼真度红外视景仿真.仿真结果表明,该方法符合实际情况,具有较高的应用价值.     

基于快速Fourier变换三维海浪建模方法研究

提出了基于海浪谱的快速Fourier变换的大范围深海场景的建模方法.针对海浪三维结构上的缺陷,计算出用于水面网格变形的顶点三维数据,还计算出用于水面光照计算的表面法向量和切向量,将得到的高度场数据平铺到可见区域的网格上,以模拟出整个可见海面的波浪效果.该方法能够区分杂乱的海浪细微轮廓,可以很好的完成海浪的三维模拟,最终改进了三维海浪仿真的真实感和清晰度,达到了令人满意的效果.     

JONSWAP谱海面散射特性受相关参量的影响分析

联合北海波项目(JONSWAP)谱海面主要由风速、风区、谱峰因子等参数确定,针对模拟JONSWAP谱海面时相关参数的数值确定的需要,利用双叠加方法生成了满足JONSWAP谱分布的三维海面,分析了谱峰因子和方向集中度参数的取值对海面几何模型的影响;然后利用物理光学法仿真分析了JONSWAP谱海面的平均后向散射系数随谱峰因子以及方向集中度参数的变化关系。仿真结果表明,谱峰因子对海面平均后向散射系数影响小于1 dB,方向集中度参数对海面平均后向散射系数影响大于5 dB。因此得到了在研究JONSWAP谱海面的电磁散射时,谱峰因子可取为平均值以及方向集中度参数取值需要根据海浪的成长状态确定的结论。     

基于OpenGL的海面场景模拟

研究海面场景的三维模拟技术。针对军事试验中对海面场景的需要,从分析海浪的物理模型出发,分析和研究基于海浪谱的海面建模方法,选取Pierson-Moskowitz海浪谱,利用具有平台独立性的OpenGL图形库对海面场景进行模拟,快速实时有效地的模拟了,不同风速下的海面场景。     

基于雷达测波和mNLS方程的非线性海浪演化研究

雷达测波是目前唯一可以船载且具有较高精度的海浪信息测量方式,能够实时反映出舰艇当前航行海区的实际情况;基于mNLS方程则能够较好地描述海浪的非线性演化规律;立足于将雷达测波系统与mNLS方程进行融合的研究思路,利用小波陡ε≤0.3和窄谱条件Δf/f_0≤0.2对实测的雷达测波谱进行筛选,进而构造初始条件对海浪的非线性演化进行数值模拟。     

雷达波谱仪信号仿真及海面各向异性的修正

为研究星载真实孔径雷达波谱仪信号预处理及海浪谱反演方法,该文建立了雷达波谱仪信号仿真模型,阐述了海浪调制谱和方向谱的信号仿真流程。对不同海浪谱模型,不同海况条件下的海面进行仿真,结果表明反演得到的调制谱与参考调制谱具有良好的一致性。同时,海面各向异性对海浪方向谱的反演存在影响,进而提出了通过拟合不同方位向雷达后向散射系数随入射角的变化曲线的方法。利用归一化调制系数的方位向变化规律修正海面各向异性对海浪方向谱反演的影响。仿真结果表明,在噪声条件和无噪条件下,经过调制系数修正后,反演方向谱与参考方向谱的误差明显减小。尤其是在风浪和涌浪同时存在且方向互相垂直的海况条件下,方向谱积分能量误差由20%下降到2%以下。     

希尔伯特-黄变换在海浪资料分析中的应用

海浪是一种非线性、非稳态线性波动过程,常用的傅里叶分析分辨率不高,且会产生不存在的噪声信号.对此,将Hilbert-Huang变换应用到海浪资料分析中,即通过经验模态分解把海浪分解成13个子波,再对这些子波进行Hilbert变换,得到海浪的Hilbert谱.数据分析发现,该方法在得到风浪和涌浪的子波分量的同时,还得到了浅水碎波拍的子波分量,并清楚地表明了海浪高频有界性和微弱低频波动的存在.