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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 703 毫秒
1.
利用Bayesian-MCMC方法从雷达回波反演海洋波导   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
盛峥  黄思训  曾国栋 《物理学报》2009,58(6):4335-4341
应用贝叶斯-蒙特卡罗(Bayesian-MCMC)方法将海洋波导参数的先验信息描述为先验概率密度,结合雷达回波资料(电磁波传播损耗),得到待反演海洋波导参数的后验概率密度,用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)-Gibbs采样器采样后验概率密度分布,并用样本最大似然估计值作为对海洋波导参数分布的估计.数值实验结果表明,该方法对先验信息进行了有效利用,反演精度高于遗传算法的反演精度.该方法较为充分利用先验信息,得到解的概率分布,即解的不确定性分析,这在实际应用中有一定的参考价值. 关键词: 波导 电磁波传播损耗 贝叶斯-蒙特卡罗 概率分布  相似文献   

2.
采用邻域近似算法估计环境参数不确定性   总被引:1,自引:1,他引:0  
根据贝叶斯理论,逆问题的解可以用后验概率密度来表征,它包含了模型参数先验知识和观测数据信息,反映了反演参数的不确定性.一种快速吉布斯采样算法已经被用于后验概率密度的多维积分运算,但其需要调用大量的声场前向模型,在多个频率或水平变化的匹配场参数反演中,计算量仍然很大.基于邻域近似算法,提出一种比快速吉布斯采样算法更快的参数不确定性估计方法.对低维参数反演问题,邻域算法可以很好地逼近真实的后验概率密度;而对高维问题及其敏感参数,在模型参数样本量有限的条件下,邻域算法很难精确地估计后验概率密度.为了克服以上缺点,并完整地得到反演参数的不确定性信息,设计了一种多步估计方案.数值仿真和实测数据分析表明,多步邻域算法采用较少的计算代价,可获得与快速吉布斯方法相似的估计精度.  相似文献   

3.
森林环境电波传播抛物方程模型的改进研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
张青洪  廖成  盛楠  陈伶璐 《物理学报》2013,62(20):204101-204101
将森林看成空气和植物组成的混合物, 应用两相混合物折射模型求解了森林的等效介电常数, 通过与实验结果的对比, 验证了该模型的正确性. 将该森林介电常数求解方法引入到抛物方程的森林模型中, 改进了抛物方程的森林模型. 相对于传统的森林环境电波传播模型, 该模型能考虑森林各组成要素对电波传播的影响, 更适合于实际不同地区、不同种类植物分布的森林环境中电波传播特性的求解. 此外, 引入了非均匀网格技术, 有效提高了大区域森林环境中电波传播问题的求解效率.最后基于该模型仿真分析了森林的植物体积含量、重量含水量等要素对电波传播特性的影响. 关键词: 森林 抛物方程 非均匀网格 电波传播  相似文献   

4.
西太平洋蒸发波导的时空统计规律研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
杨坤德  马远良  史阳 《物理学报》2009,58(10):7339-7350
海洋蒸发波导自然现象对近海面电磁波的传播有重要影响,获取大面积海域蒸发波导的长时间统计分布规律,对于海上雷达、通信、制导等电磁系统的设计与应用,具有重要意义.针对现有单点局部观测方法的缺点,建立了基于美国环境预报中心再分析数据的大面积海域蒸发波导统计特性计算方法,利用太平洋气象浮标数据、北部湾海岛气象观测数据对分析方法的正确性进行了验证.利用该分析方法和最近18年的美国环境预报中心再分析数据,重点研究了西太平洋蒸发波导的统计规律,获得了蒸发波导高度在不同海域、不同月份的分布特性,建立了空间分辨率约为18 关键词: 蒸发波导 再分析数据 电磁波 统计特性  相似文献   

5.
针对浅海声速剖面反演问题,采用小生境遗传算法,结合声线搜索的最快本征声线匹配反演,实现浅海负跃层条件下的声速剖面估计。利用经验正交函数对声速剖面的多参数不确定性降维,依据声场计算模型获取的最快特征声线传播时延与观测声传播时长进行匹配,采用小生境遗传优化算法,获取最优经验正交函数估计,实现声速剖面反演。按上述方法反演处理浅海声传播实验数据,结果表明,该方法针能够有效反演浅海声速剖面,并且显著优于传统遗传算法反演结果。  相似文献   

6.
通过时频分析法从海底环境噪声数据中提取界面波频散曲线,进而采用非线性贝叶斯反演方法估算海底沉积物厚度、剪切波速度、压缩波速度和密度等参数及其不确定性。参数的最大后验概率(MAP)估计值和边缘概率分布分别通过自适应单纯形模拟退火法和Metropolis-Hastings采样法在各参数先验区间内搜索获得,采用贝叶斯信息准则(BIC)从不同参数化模型中选择最优模型。界面波频散曲线反演结果表明:满足实测数据的最优海底模型结构为3层均匀分布剪切波速度剖面结构,海底深度的反演精度在800m以内,比起压缩波速度和密度,剪切波速度的不确定性更小,对界面波频散曲线更敏感。   相似文献   

7.
大气波导条件下雷达海杂波功率仿真   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
赵小峰*  黄思训 《物理学报》2013,62(9):99204-099204
考虑近海面大气折射率垂直梯度的变化, 采用曲面波频谱估计方法(CWSE)计算掠射角, 并结合修正的GIT海表反射率模型和雷达距离方程对大气波导条件下雷达海杂波功率进行仿真, 最后通过数值实验及与实测数据比较, 验证了CWSE方法的可行性. 关键词: 大气波导 雷达海杂波 曲面波频谱估计  相似文献   

8.
浅海波导中传播的脉冲信号可以通过频散特征映射方法(warping变换)进行简正波的有效分离,这使得频散曲线的获取更加容易和准确.利用简正波频散特征映射方法分析2010年南海声层析实验中单个阵元接收的声学信号,有效分离出各号简正波,并进一步通过Wigner-Ville分布处理提取出波导中各号简正波的频散曲线.将提取的频散曲线与理论计算到达时差进行匹配,实现了利用单水听器信号的海洋环境参数反演.实验结果表明:将简正波分离与Wigner-Ville分布相结合可有效消除Wigner-Ville分布在估计多分量信号时的交叉干扰,提取的频散特征可很好地用于同时反演海水和海底声速剖面。为评价反演结果的有效性,对反演结果进行了后验概率分析,并将一小时内的海水声速剖面反演结果与温度链实测值作对比,二者符合较好.   相似文献   

9.
孙增国 《物理学报》2013,62(18):180701-180701
针对传统的Gamma分布下最大后验概率降斑算法不能有效保留均匀区域的点目标, 不能有效保留弱边缘以及不能有效滤除强边缘区域的斑点等问题, 提出了基于第二类统计量的先验参数估计的高分辨率合成孔径雷达图像Gamma 分布下最大后验概率降斑算法. 使用Mellin卷积和斑点的乘性模型, Gamma先验分布的参数可由观察图像的前两阶对数累积量精确估计.所提算法具有解析的滤波输出, 便于实现.农田和城区的高分辨率合成孔径雷达图像的降斑实验表明, 与传统的Gamma分布下最大后验概率降斑算法相比, 所提算法既能有效保留均匀区域的点目标, 又能有效保留弱边缘, 还能有效滤除强边缘区域的斑点. 关键词: 高分辨率合成孔径雷达图像 Gamma分布下最大后验概率降斑算法 第二类统计量 对数累积量  相似文献   

10.
以描述光波在非均匀梯度折射率波导中传输的变系数非线性薛定谔方程为模型,讨论亮、暗自相似光波在不同波导系统中的形成和管理。根据该方程的光学自相似解,分别研究自相似光波在克尔非线性平面波导、均匀的梯度折射率平面波导、周期分布的梯度折射率波导和双曲分布的梯度折射率波导中的演化。结果表明,自相似光波的形成与波导系统的线性折射率分布和非线性折射率分布有关。在均匀系统和双曲分布的系统中,都可实现对自相似光波的压缩和放大,但在双曲分布系统中,自相似光波的传输距离会受到更大的限制。在周期振荡系统中,则可形成周期振荡且稳定传输的自相似光波。  相似文献   

11.
盛峥  方涵先 《中国物理 B》2012,21(2):29301-029301
This paper addresses the problem of estimating the lower atmospheric refractivity (M profile) under nonstandard propagation conditions frequently encountered in low altitude maritime radar applications. The vertical structure of the refractive environment is modeled using five parameters and the horizontal structure is modeled using five parameters. The refractivity model is implemented with and without a priori constraint on the duct strength as might be derived from soundings or numerical weather-prediction models. An electromagnetic propagation model maps the refractivity structure into a replica field. Replica fields are compared with the observed clutter using a squared-error objective function. A global search for the 10 environmental parameters is performed using genetic algorithms. The inversion algorithm is implemented on the basis of S-band radar sea-clutter data from Wallops Island, Virginia (SPANDAR). Reference data are from range-dependent refractivity profiles obtained with a helicopter. The inversion is assessed (ⅰ) by comparing the propagation predicted from the radar-inferred refractivity profiles with that from the helicopter profiles, (ⅱ) by comparing the refractivity parameters from the helicopter soundings with those estimated. This technique could provide near-real-time estimation of ducting effects.  相似文献   

12.
盛峥 《中国物理 B》2013,(2):584-589
The estimation of lower atmospheric refractivity from radar sea clutter(RFC) is a complicated nonlinear optimization problem.This paper deals with the RFC problem in a Bayesian framework.It uses the unbiased Markov Chain Monte Carlo(MCMC) sampling technique,which can provide accurate posterior probability distributions of the estimated refractivity parameters by using an electromagnetic split-step fast Fourier transform terrain parabolic equation propagation model within a Bayesian inversion framework.In contrast to the global optimization algorithm,the Bayesian-MCMC can obtain not only the approximate solutions,but also the probability distributions of the solutions,that is,uncertainty analyses of solutions.The Bayesian-MCMC algorithm is implemented on the simulation radar sea-clutter data and the real radar seaclutter data.Reference data are assumed to be simulation data and refractivity profiles are obtained using a helicopter.The inversion algorithm is assessed(i) by comparing the estimated refractivity profiles from the assumed simulation and the helicopter sounding data;(ii) the one-dimensional(1D) and two-dimensional(2D) posterior probability distribution of solutions.  相似文献   

13.
盛峥 《中国物理 B》2013,22(2):29302-029302
Estimation of lower atmospheric refractivity from radar sea clutter (RFC) is a complicated nonlinear optimization problem. This paper deals with the RFC problem in a Bayesian framework. It uses unbiased Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampling technique, which can provide accurate posterior probability distributions of the estimated refractivity parameters by using an electromagnetic split-step fast Fourier transform terrain parabolic equation propagation model within a Bayesian inversion framework. In contrast to the global optimization algorithm, the Bayesian-MCMC can obtain not only the approximate solutions, but also the probability distributions of the solutions, that is, uncertainty analyses of solutions. The Bayesian-MCMC algorithm is implemented on the simulation radar sea-clutter data and the real radar sea-clutter data. Reference data are assumed to be simulation data and refractivity profiles obtained with a helicopter. Inversion algorithm is assessed (i) by comparing the estimated refractivity profiles from the assumed simulation and the helicopter sounding data; (ii) the one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) posterior probability distribution of solutions.  相似文献   

14.
遗传算法结合正则化方法反演海洋大气波导   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
何然  黄思训  周晨腾  姜祝辉 《物理学报》2012,61(4):49201-049201
针对正则化方法在解决实际反演问题时既能克服问题的不适定性又可以很大程度上抑制噪声和误差的传播, 本文提出了利用遗传算法结合正则化方法的新算法, 在遗传算法适应度函数中引入正则化项来反演波导参数; 然后对算法进行仿真试验, 结果表明新算法与传统遗传算法相比具有较高的反演精度, 并指出当噪声误差小于10%时, 算法具有较强的“去噪”性能; 最后利用机载雷达在Wallops岛探测的海表面处局部回波资料进行反演试验, 将反演结果与实测大气折射率廓线进行比较, 说明该算法的有效性. 新方法为海洋大气波导反演研究提供了一种新思路.  相似文献   

15.
Constructing sophisticated refractivity models is one of the key problems for the RFC(refractivity from clutter)technology. If prior knowledge of the local refractivity environment is available, more accurate parameterized model can be constructed from the statistical information, which in turn can be used to improve the quality of the local refractivity retrievals. The validity of this proposal was demonstrated by range-dependent refractivity profile inversions using the adjoint parabolic equation method to the Wallops' 98 experimental data.  相似文献   

16.
张金鹏  吴振森  赵振维  张玉生  王波 《中国物理 B》2012,21(10):109202-109202
The maritime tropospheric duct is a low-altitude anomalous refractivity structure over the ocean surface,and it can significantly affect the performance of many shore-based/shipboard radar and communication systems.We propose the idea that maritime tropospheric ducts can be retrieved from ocean forward-scattered low-elevation global positioning system(GPS) signals.Retrieval is accomplished by matching the measured power patterns of the signals to those predicted by the forward propagation model as a function of the modified refractivity profile.On the basis of a parabolic equation method and bistatic radar equation,we develop such a forward model for computing the trapped propagation characteristics of an ocean forward-scattered GPS signal within a tropospheric duct.A new GPS scattering initial field is defined for this model to start the propagation modeling.A preliminary test on the performance of this model is conducted using measured data obtained from a 2009-experiment in the South China Sea.Results demonstrate that this model can predict GPS propagation characteristics within maritime tropospheric ducts and serve as a forward model for duct inversion.  相似文献   

17.
赵小峰  黄思训  项杰  施伟来 《中国物理 B》2011,20(9):99201-099201
Simulated annealing is one of the robust optimization schemes. Simulated annealing mimics the annealing process of the slow cooling of a heated metal to reach a stable minimum energy state. In this paper, we adopt simulated annealing to study the problem of the remote sensing of atmospheric duct parameters for two different geometries of propagation measurement. One is from a single emitter to an array of radio receivers (vertical measurements), and the other is from the radar clutter returns (horizontal measurements). Basic principles of simulated annealing and its applications to refractivity estimation are introduced. The performance of this method is validated using numerical experiments and field measurements collected at the East China Sea. The retrieved results demonstrate the feasibility of simulated annealing for near real-time atmospheric refractivity estimation. For comparison, the retrievals of the genetic algorithm are also presented. The comparisons indicate that the convergence speed of simulated annealing is faster than that of the genetic algorithm, while the anti-noise ability of the genetic algorithm is better than that of simulated annealing.  相似文献   

18.
垂直天线阵观测信息反演大气折射率廓线   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
赵小峰  黄思训 《物理学报》2011,60(11):119203-119203
利用垂直天线阵观测得到的电磁场信息建立目标泛函,从电磁波抛物方程传播模式出发,利用偏微分方程最优控制中的伴随方法研究大气折射率廓线反演问题. 针对反演的不适定性,采用正则化思想对目标泛函进行改造,并根据变分同化思想构建反演迭代格式. 数值模拟试验验证了理论算法的可行性. 由于采用分步Fourier算法求解电磁波抛物方程传播模式和伴随模式过程中产生的固有误差随着传播距离的增加累积增大,反演廓线在传播距离较远时不能收敛于观测廓线. 在这种情况下,引入较好的初猜廓线和背景场可以有效地改进反演结果. 关键词: 大气折射率 电磁波抛物方程 变分伴随 正则化  相似文献   

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