水动力学研究与进展A辑2024,Vol.39Issue(3) :414-424.DOI:10.16076/j.cnki.cjhd.2024.03.013

基于深度学习自编码器的X波段雷达二维波浪场实时重构方法研究

Research on Real-time Reconstruction Method of Two-dimensional Wave Field of X-band Radar Based on Deep Learning Autoencoder

马子炜 郭孝先 卢文月 李欣
水动力学研究与进展A辑2024,Vol.39Issue(3) :414-424.DOI:10.16076/j.cnki.cjhd.2024.03.013

基于深度学习自编码器的X波段雷达二维波浪场实时重构方法研究

Research on Real-time Reconstruction Method of Two-dimensional Wave Field of X-band Radar Based on Deep Learning Autoencoder

马子炜 1郭孝先 2卢文月 2李欣2
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作者信息

  • 1. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240
  • 2. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院,三亚 572000
  • 折叠

摘要

X波段波浪雷达是一种具有广阔应用前景的海洋环境检测技术.目前,利用X波段波浪雷达提取波浪参数的方法已较为成熟,但尚无法重构和反演实时波浪场.该文提出了一种基于卷积自编码器的深度学习方法,实现了对X波段波浪雷达图像的反演,可以得到二维实时波浪场.该方法对5.5m≤Hs≤8.5m,3.5√Hs≤Tp ≤4.8√Hs(Hs为有义波高,Tp为谱峰周期)的JONSWAP谱波浪场进行反演的误差在7%以内,对含有噪声干扰的雷达图像和部分区域遮挡的雷达图像具有良好的恢复能力,展现出该方法对X波段波浪雷达图像反演二维波浪场的重要意义.

Abstract

X-band wave radar is a marine environment detection technology with broad application prospects.At present,the extraction of wave parameters using X-band wave radar is relatively mature,but it is not able to reconstruct and invert the wave field.In this paper,a deep learning method based on convolutional autoencoder is proposed to invert X-band wave radar images and obtain two-dimensional wave fields.The error of this method in inverting of JONSWAP spectral wave field with 5.5 m ≤ Hs ≤8.5 m,3.5√Hs ≤Tp ≤4.8√Hs(Hs is significant wave height and Tp is spectral peak period)using this method is within 7%,and this method has good recovery ability for radar images containing noise interference or partial occlusion.This method demonstrates the important significance of inverting two-dimensional wave fields from X-band wave radar images.

关键词

X波段波浪雷达/波浪场反演/卷积/自编码器/深度学习

Key words

X-band wave radar/Wave field inversion/Convolution/Autoencoder/Deep learning

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基金项目

海南省自然科学基金青年项目(5210N276)

山东省重点研发计划(2020CXGC010701)

出版年

2024
水动力学研究与进展A辑
中国船舶科学研究中心

水动力学研究与进展A辑

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.594
ISSN:1000-4874
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