海浪二阶谱及其估计

本文扼要叙述了研究海浪二阶谱的意义,着重介绍了二阶谱的定义与概念,列举了现有几种估计二阶谱的方法,并对其周期图方法中相关函数的定义及推导过程作了更正。另外,我们用实测波面记录进行二阶谱估计,通过分析,得到了一些有益的结果。最后,本文对今后二阶谱的研究提出了一些设想。     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

一、问题的提出 海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数,它既可研究海浪能量相对于频率的分布,又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此,准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期留法,它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。最大熵法(MEM)是资料自适应谱估计法,它的窗函数是不固定的,是自身适应一个频率又一个频率,在一个频率上估计谱值很少受其它频率的方差     

二阶谱理论及其在海浪研究中的应用

为了使人们能方便掌握、合理选择估计二阶谱的方法，对目前现有估计二阶谱的相关函数方法、周期图方法、ＴＯＲ方法和ＣＴＯＭ方法作了较详尽地介绍，并比较了各种方法的优缺点，最后重点讨论二阶谱于海浪研究中的应用及已取得的成果。     

最大熵法与传统法海浪谱估计的比较

海浪功率谱是描述海浪波面随机过程的基本特征参数，它既可研究海浪能量相对于频率的分布，又可研究海浪波面对外表现的统计规律。因此，准确求出海浪频谱具有重要的实用意义。目前常用的海浪频谱估计自相关法和周期图法，它们都引进一些假设及某种权函数的主观意志。     

用TOR方法估计海浪二阶谱

介绍了估计二阶谱的TOR方法,较合理地确定了TOR方法中AR模型的阶数,并首次将其应用于实际海浪过程的二阶谱估计。结果表明,用TOR方法对较短的波面序列进行二阶谱估计时,明显优于传统的周期图方法。     

机载波谱仪海浪谱反演方法及其验证

为了验证波谱仪反演二维海浪谱的功能,根据海浪波谱仪的信号形成机制,总结了机载波谱仪反演海浪的流程。利用机载波谱仪回波数据,通过自相关和互相关两种功率谱估计方法,反演了二维海浪谱。最后通过与浮标测量的二维海浪谱进行对比,验证了该机载波谱仪探测二维海浪谱的有效性。结果表明,无论采用自相关函数还是互相关函数进行功率谱估计,得到的主波波长和有效波高与实际二维海浪谱基本一致。互相关函数法得到的交叉谱能去除180°模糊现象,其在计算有效波高时相对于自相关函数会稍微偏小。在计算斜率方差时可以采用5°~12°入射角范围的后向散射系数进行公式拟合,因此定标与否并不影响最后的二维海浪谱结果,未来星载波谱仪只有靠多波束联合才能实现。     

基于完全非线性Boussinesq方程的源函数数值造波

探讨了应用于完全非线性Boussinesq模型模拟波浪传播变形的数值造波和波浪分析方法。采取在造波区的流体运动方程中引入源函数的造波法以实现无反射造波。通过数值试验探讨了造波函数中系数δ的取值。为模拟不规则波,采用了线性波浪叠加法。利用相关函数法进行谱估计,以检验不规则波造波效果。文中讨论了采用相关函数法估计海浪谱时,参数△t、m、和N之间的关系。     

随机海浪列率谱与频率谱的实验比较研究：Ⅰ.随机海浪列率谱估计方法

首次将列率谱分析的两种谱估计方法,并矢周期图法和并矢相关法引入到随机海浪的研究,文中就不同环境条件下实验室资料,对两种谱估计方法进行了比较,结果表明：两种谱估计方法所得结果非常吻合。     

基于GPS高频数据的海浪测量方法

研究了基于GPS高频数据进行海浪测量的方法。利用TRACK解算得海上载体高精度的垂向位移,经浪潮分离提取海浪信号,分别采用相关函数法和周期图法估计海浪信号的功率谱,并计算海浪要素。利用实测数据进行试验,结果表明,周期图法推算的平均波高和平均周期精度较高,与测波仪结果差异分别小于2cm和0.25s,基于GPS高频数据的海浪测量方法可有效反演海浪要素。     

Ⅰ.随机海浪列率谱估计方法

首次将列率谱分析的两种谱估计方法：并矢周期图法和并矢相关法引入到随机海浪的研究。文中就不同环境条件下实验室资料，对两种谱估计方法进行了比较，结果表明：两种谱估计方法所得结果非常吻合。     

基于谱分析的GPS浮标测量参数提取方法

介绍采用谱分析原理提取海浪信息的方法。根据GPS浮标测量得到的海浪高度数据,先通过滑动平均的方法分离海浪信息和潮流潮位信息,然后对海浪信息采用AR模型法进行功率谱估计,并对海浪信息进行连续小波变换,对AR模型法功率谱估计结果和小波变换结果进行综合研究,提取海浪特征参数———周期。最后通过一个GPS浮标试验对上述方法进行了验证。     

实测海浪数据的最大熵谱估计

一.前言 多年来,估算平稳随机过程的功率谱常用的方法是FTA(自相关函数的福氏变换)法和FFT(快速福氏变换)法.FTA法,是通过随机过程样本序列的自相关函数乘以某些窗函数,然后经过福氏变换及某种平滑而得到功率谱估计值.FFT法,是通过样本序列乘以某种数据窗,经过快速福氏变换和频率平滑而得到功率谱估计值.这两种谱分析法实际上对样本序列作了如下不切实际的假定:(1)过程是以样本长度为其周期之一的周     

海浪过程平稳性的一种检验方法

一、问题的提出自Tayfun等将Priestley提出的非平稳随机过程的谱理论及其用滤波技术进行谱估计的方法应用到非平稳波场中来之后,非平稳海浪过程的谱估计技术已基本得到解决。文献[2]在Priestley和Tayfun等研究的基础上,提出了以成长风浪谱为依时谱的理论,较严格地阐明了谱宽度参量B_f(t,ω)和B_o(t,ω)的变化规律,使非平稳海浪过程谱估计在理论上更加完善;在应用上提出了对成长风浪谱进行优选的判     

由模拟波面分析双峰谱型海浪的统计特征

采用目前国际上最新的随机波分析方法,由协方差矩阵的循环嵌套技术,对美国国家浮标44008站2002年6月一典型的双峰海浪谱资料进行谱分析.以实测平均谱为靶谱,对随机波面进行模拟.得到模拟波面估计谱与实测谱极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致.说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征.利用实测海浪谱密度,统计波特征量的周期概率分布,得到理论周期概率密度与估计周期概率密度分布相符较好,且与模拟波面的波周期分布也较好的一致.利用Longuet-Higgins(1983)模型计算了波高-周期联合概率密度分布.得到变换高斯过程计算的波高与周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布.     

关于波陡的特性

海浪的波陡能同时描述海浪的波高和波长的分布,故已成为合理计算海上建筑物作用力的可靠依据。本文在介绍波陡在实际中应用的同时,结合海洋开发(石油开发、波能开发)的需要提出将波陡换算成波高和波周期的函数,然后连同从天气图后报的海浪资料以及海浪的短期分布资料一起描绘出以波高、周期和波陡为参量的网络图,并确定了波陡在工程上选取的范围。本文还求取了各种特征波陡之间的换算关系,对波陡的某些特性进行了初步分析,阐明了波陡与波高、波周期之间的关系.     

非平稳海浪过程谱估计的研究

在常规海浪谱估计中,海浪被视为平稳随机过程。然而,对由风暴引起的波场,有限风区波场,以及受折射,变浅和底部摩擦影响的浅水波场,则不能被视为平稳(或匀质)的。在某种意义上,可以说将海浪过程视为平稳随机过程是由于缺乏在物理上有意义的,数学上有严格证明的非平稳随机过程谱的概念而提出的。严格地说,海浪过     

非平稳海浪过程谱估计最优设计

一、引言在随机海浪的描述中,谱的概念是大家所熟悉的.以有限长度的波面记录进行谱估计,在海浪谱分析理论中处于重要地位.常规谱分析方法的重要限制之一,就是将海浪过程视为平稳随机过程,即海浪的统计性质不随时间改变.但是,在许多情况下,例如,由风暴引起的波场,有限风区波场,以及受折射、变浅和底部摩擦影响的浅水波场,则不能被视为平稳(或匀质)的.Tayfun等认为,将海浪过程视为平稳随机过程是由于非平稳随机过程谱的概念缺乏在物理上有意义、数学上有严格证明而提出的.严格说     

基于三阶斯托克斯波的谱估计及海浪数值模拟研究

为了拓宽建立深水非线性海浪频谱模型的研究途径,基于三阶斯托克斯波理论,提出了以改进的三阶斯托克斯波为组成波,以修正的自回归模型(AR)谱估计方法得到的估计谱(简称新谱)为靶谱的非线性海浪模型。通过基于模拟频谱和相位谱反演海浪波面高度时间序列(以下简称海浪时历反演方法)的谱比较方法验证了新谱的优越性,为从根本上解决精确评估海浪谱提供了技术支撑,对于增强未来掌控海战场具有重要意义。     

贝叶斯统计方法在海浪方向谱研究中的应用

较详细介绍了贝叶斯统计方法在海浪方向谱估计中的应用,指出先验分布的不同对估计结果没有影响,由于均匀分布与最大熵原则相对应,使其具有某种特殊性.数值模拟表明贝叶斯方法对双峰方向分布估计的有效性,将其应用于黑海实测资料,证明双峰方向分布的出现依赖于估计方法分辨力的大小,而用最大似然法得到的双峰方向分布值得怀疑.最后给出出现双峰方向分布的一种可能物理解释.     

用最大熵方法估计同相谱和异相谱

本文提出了同相谱和异相谱的最大熵方法间接估计公式.该公式只使用一个预报误差过滤器,在实际谱估计中,它比Ulrych提出的需要3个独立的预报误差过滤器的公式更准确.按照该公式,本文对东海实测海流数据作了同相谱和异相谱估计.由计算结果,发现存在着一周期为7-8天、波长约为600千米、向北传播的低频波动.