【摘 要】
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降雨的出现能够影响雷达电磁波的传播,降雨的冲击改变了海洋表面的粗糙程度的分布,导致雷达回波图像受到破坏,最终影响从X波段雷达图像中提取海浪信息参数的准确性。本文在ZPP（零强度百分比,Zero Pixel Percentage）及其相关计算方法的基础上,采用卷积神经网络模型技术,提出一种基于ZPP神经网络的航海雷达降雨监测方法,并以此方法为核心,设计与实现一套航海雷达降雨监测系统,对受降雨影响的雷
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降雨的出现能够影响雷达电磁波的传播,降雨的冲击改变了海洋表面的粗糙程度的分布,导致雷达回波图像受到破坏,最终影响从X波段雷达图像中提取海浪信息参数的准确性。本文在ZPP（零强度百分比,Zero Pixel Percentage）及其相关计算方法的基础上,采用卷积神经网络模型技术,提出一种基于ZPP神经网络的航海雷达降雨监测方法,并以此方法为核心,设计与实现一套航海雷达降雨监测系统,对受降雨影响的雷达图像进行识别筛选。主要研究内容如下:第一,首先在本论文研究背景和意义的基础上,结合船用雷达图像及应用等相关课题指数及国内外研究现状,提出论文主要研究内容和结构框架。第二,在论文研究框架的基础上,从船用航海雷达总体结构、航海雷达工作模式、船用雷达图像及应用等几个方面对航海雷达硬件系统进行了分析,并通过航海雷达降雨监测软件业务流程分析、软件功能需求分析以及软件非功能需求分析等方式对航海雷达降雨监测软件系统进行较为深入的需求分析。第三,在相关技术分析的基础上,对基于ZPP的神经网络雷达图像降雨监测方法可行性进行了分析;随后对基于ZPP的雷达图像降雨监测神经网络估计流程进行了分析设计;继而对基于ZPP的雷达图像降雨监测神经网络训练方法进行了研究,最终完成整套基于ZPP神经网络模型的航海雷达图像降雨监测方法的提出。第四,在本文提出方法基础上,从数据集建立、实验步骤提出及评估指标确立等几个方面对基于ZPP神经网络模型的航海雷达图像降雨监测方法实验的设计;随后对雷达图像预处理过程及模型参数初始化内容进行了论述;而后利用实验数据集对多个神经网络模型进行了训练;最后使用训练得到的各种神经网络模型对测试数据集进行了多角度的对比评估实验,并对实验结果进行了分析。第五,在前文提出的基于ZPP神经网络雷达图像降雨监测方法的基础上,对基于ZPP的航海雷达降雨监测软件进行了设计与实现。首先通过软件业务流程分析、软件功能需求分析以及软件非功能需求分析等方式对软件系统进行较为深入的需求分析;随后通过软件框架设计和软件功能设计等操作,对软件系统进行总体方案设计;最后通过各模块实现完成了软件整体开发。经测试,基于ZPP的航海雷达降雨监测软件各模块均运行稳定,能够满足软件需求分析的功能要求。
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