[发明专利]一种海杂波图像下基于最小区间思想的海浪主波周期反演方法

说明书

技术领域

本发明属于海杂波图像下海浪参数分析技术领域，具体涉及一种海杂波图像下基于最小区间思想的海浪主波周期反演方法。

背景技术

海浪是最为常见的海洋波动现象，它是海洋环境中影响最大且最复杂的因素之一，因此对海浪的观测研究十分重要，特别是在海洋军事技术和海上航行安全等领域。随着雷达技术的发展，特别是航海雷达技术的进步为观测海浪提供了重要的工具。

利用航海雷达采集的海杂波信号反演海浪参数时，需要解决两个关键问题：一是要获得海浪谱，二是利用统计公式计算相应的海浪参数。对于海浪来说，其自身一个明显的特征就是服从色散关系方程，因此，可以利用带通滤波器将符合色散关系的区域提取出来，从而得到相应的海浪谱。首先，基于连续采集的32幅海杂波图像选取待处理的数据框区域，并进行三维傅立叶变换获得三维图像谱F⁽³⁾(k_x,k_y,ω)。其次，基于海浪信号服从色散关系方程的特征，设计带通滤波器获得三维海浪图像谱，并积分获得二维海浪图像谱F⁽²⁾(k_x,k_y)。但，这并非是海浪谱，从雷达图像谱到海浪谱的转换关系是非常关键的，直接影响到海浪参数反演的精度，这个转换关系通常用调制传递函数|M(k)|²来描述，即二维海浪波数谱可通过如下公式获得

E⁽²⁾(k_x,k_y)＝|M(k)|²F⁽²⁾(k_x,k_y)

最后，计算海浪的频率方向谱，具体计算公式如下：

E(f,θ)=k2π∂k∂ωE(2)(kx,ky)---(1)]]>

在获得海浪频率方向谱之后，便可以利用相应的统计公式计算海浪参数，如主波周期、主波波向等。对于主波周期的计算方法如下：首先，对(1)式进行积分得海浪一维频谱

S(f)=∫02πE(f,θ)dθ]]>

从S(f)中得到波峰周期T_p

T_p＝1/f_p

其中，f_p对应S(f)中能量最大的位置，可以由下面公式计算得出：