[发明专利]一种利用真实孔径雷达测量海洋表面流速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋表面流速度的检测方法，特别涉及一种利用真实孔径雷达测量海洋表面流速度的方法。

背景技术

海洋表面流是一个重要的海洋动力环境参数，在全球变化、海洋环境预报及海上航行和工程保障中都有重要应用，洋流的观测和预报越来越受到人们的关注。洋流是海洋中水体有规律的运动，它是影响和调节全球气候变化的重要参数之一，洋流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程，以及气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用。同时，海洋表面流也是决定生物和化学成分输送和分布的重要因素，如生物量和污染物等。洋流是由海洋上层水体所受的驱动力而形成，驱动力包括：地球自转、风场、温度和盐度差异、潮汐等。此外，海底地形，海岸线也会对洋流的方向和强度产出影响。

现有的洋流测量手段包括现场测量和遥感测量。现场测量是利用传感器对观测地点附近的洋流速度矢量进行实时测量，主要包括浮标、随船测量等。现场测量的地点主要集中于沿岸海域，无法提供全球范围的观测，但是其测量精度较高。遥感测量主要是通过对海洋表面流的直接或间接观测，利用反演方法得到不同深度的流场矢量信息。遥感测量包括地基高频雷达、机载和星载雷达。遥感测量具有更大的观测范围，更高的空间和时间分辨率，甚至可以实现全球范围的海洋表面流观测。

现场测量和地基高频雷达均可以提供相对较高的流速测量精度。然而这两种测量手段只能应用于沿海区域，无法进行全球观测。星载雷达高度计可以实现全球覆盖，且随着人们对大地水准面的精确测量，雷达高度计反演得到的海洋表面流速度精度也有了很大提高。然而，雷达高度计为星下点观测，刈幅范围很窄，测量效率不高，无法实现快速全球覆盖。顺轨干涉合成孔径雷达是海洋表面流速度测量的直接方法，反演过程比较简单，并且可以实现很高的空间分辨率，适合应用于沿海区域的洋流观测。然而合成孔径雷达系统复杂、功耗很高，无法进行海面的连续观测。因此，无法实现快速的全球覆盖。且合成孔径雷达只能提供雷达视向的海洋表面流速度分量，无法得到完整的流场矢量信息。

现有的观测手段(包括现场测量和遥感测量)，均无法实现快速的全球海洋表面流速度矢量测量，发展一种新的全球流场观测手段具有重要的应用价值。海洋表面流速度矢量的快速全球测量要求测量设备具有较宽的观测刈幅(>1000km)并且能够实现多个方位角的观测，这与海面风场的测量需求基本一致。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的观测手段无法实现快速的全球海洋表面流速度矢量测量的缺陷，从而提供一种具有较宽的观测刈幅的海洋表面流速度检测方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用真实孔径雷达测量海洋表面流速度的方法，所述真实孔径雷达采用笔形波束圆锥扫描体制进行扫描；该方法包括：

步骤1)、在第一观测方位角对目标进行第一次观测；

所述第一观测方位角记为假设对目标做第一次观测的时刻为t＝0时刻，雷达与目标之间的距离为r₁，对目标进行观测所能得到的结果为：观测相位φ₁；

步骤2)、在第一观测方位角对目标进行第二次观测；

假设对目标做第二次观测的时刻为t＝τ₁时刻，雷达与目标之间的距离为r₂，对目标进行观测所能得到的结果为：观测相位φ₂；

步骤3)、通过步骤1)和步骤2)中对目标的两次观测所得到的数据计算目标的径向速度；

观测目标的径向速度表示为：

Vr1=Δr1Δt1=Δφ12kτ1;]]>