SWIM波谱仪的海浪方向谱测量性能仿真

【摘要】：目前各国已开展多项关于利用雷达技术测量方向海浪谱的研究。合成孔径雷达(SAR)作为已有的最常用的海浪谱测量技术,由于其自身的局限性,一直未能大范围的应用于海洋性研究。鉴于SAR局限性和海浪方向谱的巨大应用潜力,科学家提出利用真实孔径雷达(RAR)来实现海浪方向谱的测量。该种RAR带有能旋转360度的天线,并工作在多种的小入射角角度,一方面保留了微波雷达探测的优势,另一方面也消除了类似SAR海浪方向谱测量的诸多限制。本文介绍的SWIM波谱仪就是一种用于测量海浪方向谱的星载RAR,搭载于中法海洋卫星(CFOSAT)上,其仪器研制和后期应用由中法两国科学家共同开发,卫星预计发射于2013年左右。作为SWIM海浪方向谱测量的前期研究,本文介绍了SWIM波谱仪的测量原理,并针对Hauser开发的仿真方法加以简化和修改,提出了本文的仿真方法。仿真中带入真实的卫星和波谱仪相关参数,如发射功率,天线增益等,并考虑斑点噪声和热噪声,同时以风浪谱和涌浪谱作为仿真系统输入谱,最终通过比较输入谱和估计谱相关系数,有效波高以及主波波长的差异,来衡量SWIM的海浪方向谱测量能力。仿真结果表明,SWIM波谱仪具备方向海浪谱测量的能力。