Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2018 Vol.19 No.8 P.947-1062

<<< CONTENTS >>>

Special Issue on Marine Information Technology

Guest Editor-in-Chief: Yuan-liang MA; Executive Editor-in-Chief: Wen XU

Editorial

Editorial: Marine information technology: the best is yet to come

Wen Xu, Yuan-liang Ma, Fumin Zhang, Daniel Rouseff, Fei Ji, Jun-hong Cui, Hussein Yahia

DOI: 10.1631/FITEE.1820000 Downloaded: 1924 Clicked: 5837 Cited: 0 Commented: 0(p.947-950) <Full Text>

Chinese summary <35> 海洋信息技術：最好的時代即将來臨

概要：海洋信息技術（marine information technology，MarineIT）涉及海洋信息的獲取、傳輸、處理和融合。一(yī)般地，這個主題涵蓋海洋環境的聲學、光學和電磁感知(zhī)，典型如聲納/雷達處理和衛星遙感。随着其内涵變得豐富、應用範圍得到擴展，尤其是伴随着有線或無線海洋觀測網絡的發展，已成爲信息技術的一(yī)個專門學科。海洋信息技術在許多應用中(zhōng)發揮着重要作用，例如海洋科學研究、環境調查、資(zī)源開(kāi)發和安全防衛。由于其應用環境的特殊性，也成爲信息技術研究的熱門方向之一(yī)。
與其他信息科學分(fēn)支一(yī)樣，海洋信息技術近30年來的發展明顯得益于信息理論的進展與成果，同時凸顯出傳播物(wù)理、信号處理與海洋環境的緊密關系，這種結合在其他信息領域較爲少見（Xu et al., 2016）。實質上，海洋信息技術有着許多與陸上不同的特點，将常規信息方法直接應用于海洋環境通常無法獲得預期的效果。例如，海洋是“聲透明”的，聲波被用作水下(xià)傳感和通信的主要信息載體(tǐ)。遠程聲傳播受到所謂的波導效應的影響，在空間上受海面與海底的限制，在時間上經曆由海洋動力學導緻的劇烈變化。雖然匹配濾波器依然适用，但用于匹配的拷貝信号不再是自由場解，而是必須針對特定信道進行全場解建模、數值計算和跟蹤，即傳播物(wù)理建模和信号處理應該與海洋環境相匹配。
近年來，由于信号和信息處理、傳播物(wù)理建模和海洋數據收集等細分(fēn)領域的發展，海洋信息技術有了重大(dà)進展。諸如水下(xià)和水面航行器、海底觀測和無線網絡等新型觀測平台的使用，爲海洋信息技術的發展提供了新的重要機遇。本期特刊彙集了8篇同行評審論文，涉及水聲信号處理和通信、光學圖像處理、遙感以及無人水下(xià)航行器應用等領域，旨在幫助學界獲得海洋信息技術領域的最新進展，并提供一(yī)些見解以确定有待解決的重要科學問題。
1 特刊文章綜述
由于水聲信道的獨特性，包括時間延遲和多普勒雙擴展、快速時變環境、非視距傳播路徑以及動态海面散射，水聲通信（underwater acoustic communication，UAC）近年來在聲學和無線通信領域引起重點關注。Huang et al.（2018）詳細讨論了水聲通信系統面臨的困難，并概述了從物(wù)理層到網絡層的研究成果，重點介紹了短程和中(zhōng)程水聲通信的高數據速率調制方案，即單載波時域均衡（single-carrier time-domain equalization，SC-TDE），單載波頻(pín)域均衡（single-carrier frequency-domain equalization，SC-FDE），正交頻(pín)分(fēn)複用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）和相對較新穎的正交信号分(fēn)割複用（orthogonal signal division multiplexing，OSDM）。他們還提出了一(yī)種所謂的“PIEs”标準，作爲評估總體(tǐ)性能的工(gōng)具，并從系統設計者角度協助水聲通信系統設計。在所提出的水聲通信總體(tǐ)性能評估标準下(xià)，作者總結了2000年後具有高數據率的短程和中(zhōng)程水聲通信系統的實驗結果。
Liu et al.（2018）提出一(yī)種基于具有潛在網絡應用的直接序列擴頻(pín)的水聲通信方案。爲解決信息數據速率與多普勒估計、信道估計、幀同步準确度3者之間的矛盾，作者設計了一(yī)種基于雙擴頻(pín)碼的數據幀結構，将長擴頻(pín)碼用作訓練序列，短擴頻(pín)碼用于調制消息。仿真結果驗證了低信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）下(xià)的性能。
由于中(zhōng)國載人潛水器“蛟龍”的試驗成功，水下(xià)視頻(pín)傳輸受到越來越多關注。目前水下(xià)視頻(pín)傳輸方案通常對視頻(pín)編碼和傳輸機制分(fēn)别處理。Zhang et al.（2018）基于對視頻(pín)部分(fēn)和信道條件兩者重要性的考慮，設計了一(yī)種自适應收發機。針對理想和非理想信道狀态信息（channel state information，CSI）條件對預編碼器和均衡器進行推導。仿真結果表明，新的設計方案在更好峰值信噪比和更高視頻(pín)結構相似性指标方面是有效的，并能有效對抗信道估計誤差。
水下(xià)無線傳感器網絡（underwater wireless sensor networks，UWSNs）作爲地面無線傳感器網絡的擴展，在過去(qù)10年中(zhōng)得到深入研究，在環境傳感和目标跟蹤方面具有潛在應用。除通信外(wài)，節點定位也是一(yī)個需要解決的重要問題，特别是考慮到水下(xià)節點可能伴随洋流移動且水下(xià)環境缺少GPS。Chen et al.（2018）提出一(yī)種具有移動性預測能力的高精度定位算法。他們還提出同步定位和目标跟蹤算法，根據目标跟蹤過程中(zhōng)的測量結果更新傳感器位置。仿真數據證實該算法具有較高能量效率。
水聲學本質上是一(yī)種觀察科學，但水下(xià)無線傳感器網絡的研究缺乏有意義的實驗，一(yī)直以來爲人诟病。最近，無人水下(xià)和水面航行器取得顯著進展，給水下(xià)無線傳感器網絡實地部署以回應外(wài)界批評與質疑提供了機會。配備信息設備的航行器在移動過程中(zhōng)産生(shēng)信息/數據流，這一(yī)設計革新了海洋觀測技術。Tao et al.（2018）介紹了一(yī)種小(xiǎo)型聲學通信設備與微型自主水下(xià)航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）的集成。作者在有限空間水池環境中(zhōng)評估了聲學通信鏈路的數據包接收速率和誤比特率，并與湖試結果比較。多徑、路徑跳躍和多普勒效應等因素被認爲對移動通信性能有顯著影響。
續航時間和導航準确度是AUV應用中(zhōng)的兩大(dà)限制因素。水下(xià)入塢技術極大(dà)地促進和擴展了AUV的操作方式，學界和應用行業對此都很感興趣。Li et al.（2018）介紹了使用欠驅動AUV的入塢系統，該系統需要高度精準的垂直路徑和航向控制機制以确保成功入塢。考慮到實際場景中(zhōng)存在未知(zhī)海流，作者着重設計和實現了入塢策略、控制器、海流估計器和補償器。一(yī)系列海試結果驗證了控制策略以及海流估計器和補償器的可行性和有效性，這也是這篇論文相較同主題其他論文的突出之處。另外(wài)值得注意的是，海試結果也體(tǐ)現入塢系統整體(tǐ)上具有魯棒性。
Tan et al.（2018）分(fēn)析了由遠程遙控潛水器（remotely operated vehicle，ROV）采集的深水視頻(pín)序列，用于評估挪威龍蝦豐度。作者提出一(yī)個自動視頻(pín)分(fēn)析框架，采用經過ROV航行姿态修正的數據來檢測、跟蹤和量化特殊的底栖物(wù)種及其生(shēng)物(wù)成因特征，如主洞穴的入口。在比較了人類專家手動計數與基于視頻(pín)的自動豐度估計後，有關視頻(pín)的測試結果令人鼓舞。盡管有這些研究結果，作者指出，目前遺漏和錯誤識别的洞穴數量過大(dà)，這項技術還不能在實場中(zhōng)應用。
Yahia et al.（2018）開(kāi)展了一(yī)項爲期一(yī)年的遙感數據收集實驗以獲得海洋系統的不同湍流統計量，旨在研究風應力對海氣界面海洋動力學的影響。該研究是通過計算微正則多重分(fēn)形形式框架内譜形的統計矩來進行的，探讨了由速度範數和渦量數據計算的奇異譜性質，并由此突出了湍流區域地轉流速度場在有/無風應力條件下(xià)的差異。值得一(yī)提的是，盡管該文是本專輯收錄的有關遙感處理的唯一(yī)研究工(gōng)作，毫無疑問，遙感是海洋信息研究的主要領域之一(yī)。
2 科學思路與研究展望
正如展示的這些論文所示，典型的海洋信息問題涉及觀察、通信與控制3大(dà)類。理論基礎在于以信息理論和估計理論爲核心的信息學。信息和物(wù)理構成我(wǒ)們存在的世界，或稱之爲空間，海洋信息研究通常是在探索信息、物(wù)理和空間的關系。信息的寄存和處理面對的物(wù)理問題可歸結爲傳播物(wù)理。信息與空間的聯系是信号。通信、觀察和控制要做的事即爲提取深藏在信号中(zhōng)的信息，以實現物(wù)理世界的可估計性、可檢測性、可穩定性、可控制性和可觀察性（Xu et al., 2016）。
信息、物(wù)理和空間的框架如圖1所示，該圖從物(wù)理和信息兩方面完備地描述了自然界（Xu et al., 2016）。估計理論、Hilbert空間和算子理論以及信息理論構成了3個基本元素，這3個基本元素的相互作用産生(shēng)各種逆問題推斷的理論限和基本信号處理方法。該框架也使得觀察和通信統一(yī)起來。O’Sullivan et al.（1998）系統介紹了觀察問題的信息理論成像模型與方法。目标源—傳感器—介質—估計器—目标源再生(shēng)，代替了信息源—編碼器—信道—解碼器—信息源再生(shēng)。雖然信息理論像形成還處于早期研究階段，但它有望在觀測問題中(zhōng)發揮類似于Shannon的源—信道模型在通信問題中(zhōng)的作用。
上述框架體(tǐ)現在過去(qù)許多研究中(zhōng)，我(wǒ)們相信它将爲未來的研究提供更多動力。海洋信息技術最好的時代即将來臨，若幹未來主題研究方向舉例如下(xià)（Xu et al., 2016）：
1. 利用聲、光、磁等方法及其與環境的耦合關系，探測海洋的物(wù)理機制：最新研究已從靜态環境建模逐漸發展到動态環境建模，力圖捕捉海洋過程與傳播物(wù)理的動态耦合。由此，可以将遙感延伸至深水環境，也可以基于動态耦合開(kāi)發新型信号處理和數據同化方法。
2. 廣域水下(xià)成像與情景分(fēn)析：海洋觀測問題通常表現爲欠定條件下(xià)逆問題求解，成像是有效的解決方案之一(yī)。
3. 水下(xià)通信與跨界信息傳輸：自适應調制、雙工(gōng)聲通信、水聲信道建模和識别、強約束條件下(xià)的網絡資(zī)源動态調度以及海氣跨界通信。
4. 面向海洋傳感的潛水器自主能力：海洋數據流網絡空間循環是實現航行器自主操作的關鍵。最新研究趨勢是分(fēn)布式循環，以便信息在潛水器間平穩流動。這将允許更靈活的數據流和變換，例如，使用一(yī)群潛水器來測量水下(xià)聲場，或從水下(xià)傳感器網絡收集數據。
5. 海洋智能數據處理和大(dà)數據：海洋數據處理涉及海量、多源、多尺度、多手段立體(tǐ)觀測得到的數據。智能處理涉及多源異構數據融合、數據挖掘分(fēn)析、數值模拟、快速計算和可視化等一(yī)系列理論和方法。大(dà)數據方法至少可以用于處理來自遙感或Argo浮标的大(dà)量數據。
最後，我(wǒ)們感謝所有作者、審稿人和編輯人員(yuán)，沒有你們的參與和協助就不會有這期海洋信息特刊。特别感謝宮先儀教授對信息、物(wù)理和空間關系的深刻見解。

Review Article

Review Article: Underwater acoustic communication and the general performance evaluation criteria

Jian-guo Huang, Han Wang, Cheng-bing He, Qun-fei Zhang, Lian-you Jing

DOI: 10.1631/FITEE.1700775 Downloaded: 3500 Clicked: 5304 Cited: 0 Commented: 0(p.951-971) <Full Text> <PPT> 1593

Chinese summary <32> 水聲通信系統與一(yī)般性能評價準則

概要：在過去(qù)的幾十年中(zhōng)，由于探索海洋的巨大(dà)需求，水下(xià)無線通信技術獲快速發展。水體(tǐ)自身複雜(zá)的物(wù)理特性使聲波成爲唯一(yī)的适用于任意距離(lí)水下(xià)無線通信載體(tǐ)。水聲通信是水下(xià)無線通信領域中(zhōng)的一(yī)個主要研究方向。首先介紹水聲信道的特性，并将其與無線電波信道特性對比，以此體(tǐ)現水聲通信的研究難點。通過介紹當前水聲通信中(zhōng)的主要研究領域來描述水聲通信的發展狀況。此外(wài)，分(fēn)析總結了高速中(zhōng)近程水聲通信的各種主要調制解調方式。基于中(zhōng)近程水聲通信經驗，總結了針對水聲通信系統性能的3種一(yī)般評價準則。所提一(yī)般評價準則對水聲通信系統設計和評價具有重要指導意義。

關鍵詞組：水聲通信；水聲信道；高數據率；通信距離(lí)；帶寬利用率；一(yī)般評價準則

Research Articles

An underwater acoustic direct sequence spread spectrum communication system using dual spread spectrum code

Lan-jun Liu, Jian-fen Li, Lin Zhou, Peng Zhai, Hao Zhao, Jiu-cai Jin, Zhi-chao Lv

DOI: 10.1631/FITEE.1700746 Downloaded: 2290 Clicked: 5702 Cited: 0 Commented: 0(p.972-983) <Full Text> <PPT> 1674

Chinese summary <33> 基于雙擴頻(pín)碼的水聲直接序列擴頻(pín)通信系統

概要：針對水下(xià)點對點通信和水下(xià)碼分(fēn)多址(CDMA)組網高穩定性、高可靠性水聲通信需求，提出一(yī)種基于雙擴頻(pín)碼的水聲直接序列擴頻(pín)通信系統。爲解決信息數據速率與多普勒估計、信道估計和數據幀同步精度之間的矛盾，設計了一(yī)種基于雙擴頻(pín)碼的數據幀結構。其中(zhōng)，訓練序列采用長擴頻(pín)碼，可用于數據幀檢測與同步、多普勒估計和信道估計，有效信息數據的擴頻(pín)調制采用短擴頻(pín)碼。系統多普勒估計采用一(yī)種延遲互相關算法，信道估計采用一(yī)種相關算法。水下(xià)組網應用時，每個用戶分(fēn)配一(yī)對擴頻(pín)碼。仿真結果表明，該系統具有良好的抗多徑、抗幹擾、抗多普勒性能，信噪比大(dà)于−10 dB時系統誤碼率可低于10⁻⁶，數據速率可高達355比特/秒，可用于水下(xià)CDMA網絡的下(xià)行鏈路中(zhōng)。

關鍵詞組：水聲通信；直接序列擴頻(pín)；多普勒估計與補償；信道估計與均衡；Gold碼；單載波；碼分(fēn)多址

Underwater video transceiver designs based on channel state information and video content

Rong-xin Zhang, Xiao-li Ma, De-qing Wang, Fei Yuan, En Cheng

DOI: 10.1631/FITEE.1700767 Downloaded: 2108 Clicked: 5257 Cited: 0 Commented: 0(p.984-998) <Full Text> <PPT> 1618

Chinese summary <31> 基于信道狀态信息與視頻(pín)内容的水下(xià)視頻(pín)收發機設計

概要：水下(xià)複雜(zá)多變的信道條件給視頻(pín)傳輸的設計帶來了很大(dà)挑戰。目前方案通常将視頻(pín)編碼與數據傳輸視爲兩個單獨模塊。提出一(yī)種自适應視頻(pín)收發方案。該方案兼顧視頻(pín)組件重要性以及信道條件，獲得比傳統方案更好的傳輸性能。然而在現實中(zhōng)，通常無法獲得理想的信道狀态信息。因此，對該方案與已知(zhī)方案在不完全信道狀态信息下(xià)進行相應性能比較。仿真數據與實驗數據顯示，該方案具有更高峰值信噪比以及更高視頻(pín)結構相似指數。

關鍵詞組：水下(xià)視頻(pín)傳輸；收發器設計；不完全信道狀态信息

Energy-efficient localization and target tracking via underwater mobile sensor networks

Hua-yan Chen, Mei-qin Liu, Sen-lin Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1700598 Downloaded: 2112 Clicked: 6113 Cited: 0 Commented: 0(p.999-1012) <Full Text> <PPT> 1606

Chinese summary <26> 水下(xià)移動傳感器網絡高能效節點定位和目标跟蹤

概要：水下(xià)移動傳感器網絡（UMSNs）不需要固定，易實現快速部署，其節點可随洋流飄動擴散，易實現大(dà)範圍監測。因此，UMSNs是遠海環境下(xià)實現短期、迅速、大(dà)範圍組網監測跟蹤的有效手段。UMSNs目标跟蹤的挑戰在于高精度的目标跟蹤效果需要以高精度的實時節點定位爲前提，而UMSNs的節點位置是不斷變化的。爲獲得高精度的實時節點定位結果，運用傳統定位方案對其連續定位會消耗大(dà)量能量。爲減少UMSNs目标跟蹤過程中(zhōng)節點定位所消耗的能量，利用節點移動在時間空間的相關性，結合多步Levinson-Durbin線性預測算法，提出高精度的長周期節點位置預測算法（HLMP）。通過高精度位置預測減少節點對實時通信定位的依賴，進而減少網絡能耗。根據目标跟蹤過程中(zhōng)節點與目标的相關性，提出同時定位跟蹤算法（SLAT），進一(yī)步提高節點定位精度。仿真結果表明，HLMP算法能夠在低能耗情況下(xià)顯著提高定位精度，SLAT算法進一(yī)步降低節點定位誤差。更高定位精度将同步提高目标跟蹤性能。

關鍵詞組：水下(xià)移動傳感器網絡；高能效；節點定位；目标跟蹤

Evaluating acoustic communication performance of micro autonomous underwater vehicles in confined spaces

Qiu-yang Tao, Yue-hai Zhou, Feng Tong, Ai-jun Song, Fumin Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1700841 Downloaded: 2217 Clicked: 5630 Cited: 0 Commented: 0(p.1013-1023) <Full Text> <PPT> 1504

Chinese summary <25> 微型水下(xià)機器人在有限水下(xià)空間中(zhōng)的水聲通信實驗研究

概要：在有限水下(xià)空間中(zhōng)，微型水下(xià)機器人正獲得越來越廣泛的應用。微型水下(xià)機器人與水聲通信相結合，可實現數據與指令的水下(xià)無線傳輸，而無需上浮至水面。本文首先将微型水下(xià)機器人與緊湊型水聲通信系統進行集成，并在此基礎上開(kāi)展了水聲通信實驗研究。針對微型水下(xià)機器人移動和靜止兩種情況，重點對水聲通信收包率與誤碼率進行了測試。實驗結果表明，有限水下(xià)空間中(zhōng)多徑效應顯著，會對水聲通信同步信号産生(shēng)嚴重幹擾；微型水下(xià)機器人移動時，水聲通信換能器之間的相對運動會進一(yī)步降低通信質量。本研究對提高有限水下(xià)空間中(zhōng)的移動水聲通信性能具有借鑒意義。

關鍵詞組：自主水下(xià)航行器；水下(xià)水聲通信；有限水下(xià)空間

Underwater docking of an under-actuated autonomous underwater vehicle: system design and control implementation

Bo Li, Yuan-xin Xu, Shuang-shuang Fan, Wen Xu

DOI: 10.1631/FITEE.1700382 Downloaded: 3040 Clicked: 6756 Cited: 0 Commented: 0(p.1024-1041) <Full Text> <PPT> 1681

Chinese summary <25> 欠驅動自主水下(xià)航行器水下(xià)接駁：系統設計與控制實現

概要：水下(xià)接駁系統可以極大(dà)地擴展自主水下(xià)航行器（AUV）的工(gōng)作範圍，而無需水面艦船的支持。穩定和精确的控制對于将AUV對接到小(xiǎo)型水下(xià)接駁站至關重要。本文介紹了一(yī)種欠驅動水下(xià)航行器對接系統，重點介紹了控制算法的設計及實現。對于欠驅動AUV，側向偏差隻能通過調整AUV的航向來控制，AUV與接駁站成功對接必須同時限制其側向偏差和航向偏差，然而由于實際環境中(zhōng)存在未知(zhī)洋流，對接控制問題會更爲複雜(zá)。針對上述情況，設計了回塢控制器，在控制器中(zhōng)嵌入洋流在線估計器/補償器。洋流估計器可以僅基于AUV相對于地面的速度以及姿态來估計水平方向和垂直方向洋流的大(dà)小(xiǎo)，而大(dà)多數現有方法需要測量AUV相對于大(dà)地以及相對于水體(tǐ)的速度。在仿真分(fēn)析基礎上，在基于MOOS-IvP的原型AUV中(zhōng)實現了所設計的回塢策略。仿真結果表明，即使存在側翼洋流幹擾，洋流估計器/補償器也能很好地工(gōng)作。最後，通過一(yī)系列海上實驗驗證洋流估計器/補償器以及整個對接系統的有效性。海試結果表明，本文設計的控制方法可以有效控制AUV入塢。

關鍵詞組：自主水下(xià)航行器；接駁系統；洋流估計器；洋流補償器；回塢控制

Automatic analysis of deep-water remotely operated vehicle footage for estimation of Norway lobster abundance

Ching Soon Tan, Phooi Yee Lau, Paulo L. Correia, Aida Campos

DOI: 10.1631/FITEE.1700720 Downloaded: 1926 Clicked: 5659 Cited: 0 Commented: 0(p.1042-1055) <Full Text> <PPT> 1635

Chinese summary <25> 深水遙控潛水器影片自動分(fēn)析在挪威龍蝦豐度估算中(zhōng)的應用

概要：水下(xià)成像技術越來越多地被海洋生(shēng)物(wù)學家應用于海洋資(zī)源和生(shēng)物(wù)多樣性的豐度評估。之前，我(wǒ)們開(kāi)發了挪威龍蝦豐度測算方法，并利用安裝在拖網上的黑白(bái)攝像機采集的視頻(pín)序列對龍蝦洞進行計數。在本文中(zhōng)，我(wǒ)們提出一(yī)種替代架構，并利用遙控潛水器采集的深水視頻(pín)序列對該架構進行測試。該架構由以下(xià)4個模塊組成：（1）預處理；（2）目标檢測與分(fēn)類；（3）目标追蹤；（4）量化。在可用的測試視頻(pín)中(zhōng)，對基于視頻(pín)的自動豐度估算方法進行測試，并與專家人工(gōng)計數結果（地表實值）比對，得到了令人鼓舞的結果。在可用的測試集中(zhōng)，所提出的系統在龍蝦計數上的查準率和查全率達到100%，在龍蝦洞計數上的查準率和查全率達到83%。

關鍵詞組：目标檢測；目标追蹤；特征提取；遙控潛水器

Effect of wind stress forcing on ocean dynamics at air-sea interface

Hussein Yahia, Veronique Garçon, Joel Sudre, Christophe Maes

DOI: 10.1631/FITEE.1700797 Downloaded: 1883 Clicked: 5131 Cited: 0 Commented: 0(p.1056-1062) <Full Text>

Chinese summary <27> 風力對海空界面海洋動力學的影響

概要：證實并研究了海氣界面風力強迫作用下(xià)的海洋動力學湍流統計差異。海氣相互作用下(xià)的海洋表層流至關重要，因爲它能夠将熱量從低緯度輸送到高緯度。在一(yī)階方程中(zhōng)，海洋表層的洋流包括由科裏奧利力和壓力梯度力的平衡産生(shēng)的地轉流，以及科裏奧利力和以風應力爲主的摩擦力平衡産生(shēng)的埃克曼流。本研究是在微正則多重分(fēn)形形态學框架下(xià)，計算光譜形狀的統計矩。應用一(yī)年的每日遙感高度計和遙感風數據資(zī)料，可以計算兩種矢量場：有風場和無風場強迫的地轉流。利用速度規範和渦度數據研究了奇異譜的統計特性，特别是與峰度信息的關系，以強調兩種地轉流速度場在湍流狀态下(xià)的差異。

關鍵詞組：海洋動力學；遙感；湍流；信号處理；多重分(fēn)形形式