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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

海浪研究对国民生产、国防中的许多问题具有实际意义。海面上有各种各样不同形式的波浪:海流、潮汐、风浪及内波等,其产生机理各不相同。不同的海面浮体在波浪的影响下,表现出的复杂的运动规律,直接影响着浮体的姿态及作用功能等。因此研究海浪运动及其对海面浮体的影响有一定的实际意义。海浪运动的模拟是伴随着仿真技术和航海、舰艇技术的发展同步发展起来的。它可以模拟海浪、海流、气流等对运载器的影响,对武备系统的研制和测量数据的事后分析具有重要的参考意义。海洋工程领域中的浮式结构物在海域展开应用时，也会不可避免地遭遇各种恶劣海况。浮式结构物受到海浪产生的绕流力、惯性力、冲击力、浮托力等作用，这些作用直接关系到结构物的生存安全。因此在浮式结构物设计时，必须要充分考虑海浪的影响。许多研究人员试图从流体力学领域寻找方法来构造波形,如纳维-斯托克斯方程组(navier-stokes equations,ns-es),而nses的求解相当耗时,对时间步长敏感,容易导致结果发散,虽然后来stam将半拉格朗日算法引入流体计算,允许采用较大的时间步长,柳有权等人还针对不可压的无粘低速流动现象用gpu加速,提高了计算效率,但仍难以满足海浪实时仿真的要求。

在海上通信中，海面反射造成的多径衰落会对通信质量造成严重影响。因此，许多文献都对海上多径衰落进行了相关研究。主要的研究方法有两种：一种是理论分析，用各种理论模型来描述海上多径衰落。另一种是海上电波实测,测试参数包括信号振幅、延时以及其它信道参数，对实测数据进行统计分析，可以得出一些有用的结果。由于海浪的随机性和时变性，理论分析方法不足以表示千变万化的海浪。另外，海上环境复杂恶劣，难于进行实际测量，电波实测方法既费时又费力。针对上述两种方法的不足，提出了一种以海浪模拟为基础的海上通信多径衰落仿真方法，将海浪对多径衰落的影响体现在多径衰落模型的解算过程中，从而得到兼顾海浪随机性和时变性的多径衰落仿真结果。为提高海上通信稳定性奠定了基础。

国内外研究现状

通过数十年的发展,国内外对海浪的研究已经形成了比较严格和完整的理论。就海浪模型而言,目前主要划分为两种:一种是波动海浪模型,另一种是随机海浪模型。波动海浪理论从流体力学角度出发来研究海浪,对微分方程和边界条件进行简化,把海浪看作单一波。但实际海浪是一个十分复杂的自然现象反应海浪性质的各个物理量随时间和位置发生变化单一波不足以描述。在海浪波可以看作平稳随机过程的前提下,海浪波面可看成是无限多振幅不等、频率不等、初相位不等及传播波向不等的余弦波叠加而成,这就是随机海浪模型。为了真实地描述海浪的流动现象,许多研究人员试图从流体力学领域寻找方法来构造波形,如纳维-斯托克斯方程组(navier-stokes equations,ns-es),而nses的求解相当耗时,对时间步长敏感,容易导致结果发散,虽然后来stam将半拉格朗日算法引入流体计算,允许采用较大的时间步长,柳有权等人还针对不可压的无粘低速流动现象用gpu加速,提高了计算效率,但仍难以满足海浪实时仿真的要求。

2. 研究的基本内容

一、 建立主要因素风场作用下的海浪模型并进行优化；

二、 利用matlab对海浪谱信号进行仿真及其对结果进行分析；

三、 海上多径衰落模型的计算；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1. 首先，通过查阅相关文献了解已有的海浪模型，就主要的研究因素风速引入到现有模型并对模型进行优化；

2. 利用matlab强大的仿真功能对海浪谱信号进行仿真及其对结果进行分析；

4. 参考文献

[1]梁琦，李清亮． 随机粗糙海面上地波传播衰减因子[j].电波科学学报． 2000，15(3): 294-299．

[2] 朱建兴，张明高． 非粗糙海面多径衰落研究［j］． 电波科学学报，1995，10(3):20 －24．

[3]xie yongjun，fang yuguang． a general statistical channel model for mobile satellite systems［j］． ieee transactions on vehicular technology，2000，49(3):744 －752．