机载波谱仪海浪方向谱反演算法研究

来源 :第三届微波遥感技术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kcj321
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  波谱仪是一种新型的小入射角真实孔径雷达设备,测量得到的信号谱同海浪方向谱(下称海浪谱)呈线性映射关系,可简单实现海浪谱的测量,现仍处于研发阶段.机载波谱仪是波谱仪的机载形式,同波谱仪测量原理基本一致,可作为波谱仪研究过程中改善测量性能的实验样机.它与波谱仪主要区别在于具有较宽天线波束.本文处理数据为法空局研制的STORM机载波谱仪部分飞行试验数据,STORM是一种包括HH和VV极化方式的调频连续波雷达.本文STORM数据反演过程主要包括以下五部分:1)信号谱的提取.STORM的存储数据为各个方向接收到的雷达回波信号,为消除部分噪声,需将多个方向的回波信号再次积分.积分之后的信号经过傅里叶变化,可计算出包含海浪长波信息的信号谱.2)调制谱的提取.文中认为信号谱中与海面长波垂直的方向上,基本上没有海浪长波信息,而对于信号谱中的各干扰项来讲,在各个方向的分布可以认为是相同的,那么,当天线指向与主波传播方向垂直时,此时的信号谱可以认为是总的噪声谱,将各个方向的信号谱均减去此噪声谱,可以得到各个方向的调制谱.3)线性系数计算.针对STORM天线的宽波束特征,可建立起后向散射系数与海面均方波陡的线性关系,本文通过对关系式进一步积分、求解,利用拟合方法估算出均方波陡,并根据相关公式计算出映射关系中的线性系数.4)海浪谱线性反演.由于调制谱同海浪谱之间的线性关系,在提取调制谱和计算出线性系数之后,可利用线性方法直接计算出海浪谱,但此时海浪谱具有180度模糊.5) 180度模糊消除.区分出海浪的主要成分,即判断海面涌浪为主还是风浪为主,对于涌浪情况下的模糊,从传播时的海浪能量变化特点加以消除;对于风浪,则利用风浪传播方向与风向的基本一致性加以消除.为验证反演效果,将反演的海浪谱转化为三种海浪参数,即主波波向、主波波长和有效波高,并与浮标观测得到的参数加以比较,结果显示主波波长和有效波高的均方误差小于10%,说明了本文反演方法的有效性.
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