[发明专利]海浪色散关系的探测装置及探测方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋遥感技术领域，具体地讲是一种海浪色散关系的探测装置及探测方法。

背景技术

最近，诸如海啸、反常波等非线性海洋极端事件频发，非线性海面的研究受到不同领域的学者的关注。对极端海洋事件进行遥感监测与识别，具有重大科学意义和广泛应用价值。

目前，世界上有多种传感器对海洋进行监测，例如，散射计专门用来进行海面风矢量的遥感监测；辐射计专门用于海面表面温度(SST)的测量，观测时间窗口受到云层的影响；合成孔径雷达(SAR)能够全天候大范围的对海面进行监测，人们根据SAR图像，进行风矢量、海浪谱、近海海底地形、洋流及其波前等海面参数及海洋气象现象研究；高度计能为人类提供准确的海浪有效波高等海浪参数。目前的星载和机载海洋探测计，是以线性海浪理论为基础的，因此所能探测到的海洋现象及所能反演的海面参数主要是线性的，对非线性海面参数的监测能力有限。

为了能够监测非线性海洋事件，发展非线性海面监测方法及传感器是关键。然而，诸如海啸和反常波这样的强非线性海洋事件并不常见，如何从广阔的线性海面中发现非线性海洋现象区域是重点，目前没有该类仪器能满足这个要求。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种能够探测海面相应分辨单元的海浪色散关系的探测装置及探测方法，为监测海面非线性事件提供一种手段。

为了实现上述目的，本发明的探测装置以现有探测计的高度计为基础，在沿飞行轨迹方向一定距离处增加一个天线系统，用来测量另一时刻同一空间点的高度值，获取海面对时间的一阶导数。

本发明基于所述探测装置的探测方法是：将海浪看成变幅、变频、变波长的海浪，如果海面发生非线性事件，海浪变成非线性长波，对应于不同时间和空间，非线性长波的幅度、频率等参数随时空变化而改变；，以可以将海面离散化为非线性长波插值为基础，对应于探测装置的每个时间点的每个空间点(即分辨单元)，其海面高度值可以用一个延拓的固定频率和波长的正弦波在该时空点的值(简称插值)替代。

为了满足在每一点的插值精度，本发明中的插值条件必须满足：

I.在该点，正弦波与非线性长波两者的函数值相等。

II.它们的空间和时间一阶导数相等，即保证该点处的变化率相等。

III.它们的空间和时间二阶导数相等。

本发明色散关系监测原理可以概括为：

首先，探测装置测出某时刻各分辨单元的波高值，根据相邻三个分辨单元的波高值，用其插值求出一阶和二阶空间导数。

其次，探测装置的第二个天线系统收发信号与第一个天线系统发射信号的时延为：

Δt=t2-t1=Lv]]>

其中L为天线之间的距离，v为探测装置的飞行速度。利用两个天线对同一分辨单元的探测值进行差商，求出一阶时间导数。

最后根据式(1)、(2)求出各参数值，并求出波数和角频率的关系ω²/k，然后比较与重力加速度的关系，

k(xj,tk)=-ηxxη---(1)]]>