[发明专利]基于波形分类的近海Envisat卫星测高波形重定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于波形分类的近海Envisat卫星测高波形重定方法，属于卫星测高的技术领域。

背景技术

高精度的卫星测高资料是分析沿海地区绝对海平面变化的有效资料，但卫星测高数据在近岸海域的精度有限，由于受陆地地形坡度与起伏、反射面性质、距离改正和地球物理改正精度等因素的影响，卫星测高海平面的精度明显低于远海与深海区域，根据卫星测高结果无法准确的获取近海绝对海平面变化的空间特征。

卫星测高回波波形重定技术能够弥补近岸卫星测高数据空白区，改善测高数据观测精度。通过波形重定技术可以明显改善卫星测高数据的质量，提高卫星测高在近海的适用范围。虽然波形重定成功地解决了近海岸海域卫星测高数据的空白，但不同波形重定算法之间不可避免地存在系统偏差。精化卫星测高波形重定方法，深入研究近岸海域的卫星测高改正模型，以及精确评价波形重定后平均海平面，对提高卫星测高在近海海域的应用尤其重要。

长期以来，从不同的波形重定算法中选取最佳波形重定算法一直没有形成一致的标准。由于近岸海域受到陆地和复杂海况的影响，波形形状复杂多样，现有各种波形重定算法均不是针对近海测高波形处理而设计的，没有哪一种单一的重定算法可以完全适用于复杂的近海回波波形重定处理，因此融合多种波形重定算法计算海面高显得非常重要，可以进一步提高近岸海面高精度。

在现有技术中，汪海洪等人提出了基于波形分类的近海卫星测高数据自适应重跟踪方法，首先对测高波形数据进行聚类分析，确定最佳的聚类数和相应的聚类中心；然后针对每类波形比较各种重跟踪算法的精度，确定适合该类波形的最优重跟踪算法；根据前面两步的分析结果制定自适应重跟踪算法，即利用聚类中心判断波形属于哪一类，然后选择适用该类波形的最佳重跟踪算法计算海面高改正量。该方法是从数学分析计算的角度对近海波形进行分类，波形分类的物理意义并不明确，且计算复杂，处理海量测高数据的效率较低。周浩等人对近海卫星测高波形分类与判别进行研究，提出了基于动态聚类分析的测高波形分类方法以及基于移动最小距离的波形判别方法，并给出了确定最佳分类数的有效性指标，实现了海洋波形与非海洋波形正确识别。但并没有对分类后的波形应采用何种重跟踪算法进行波形重定进行研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了更为简单，且易于操作的一种基于波形分类的近海Envisat卫星测高波形重定方法。

术语解释：

1、卫星测高的基本原理：是利用卫星上搭载的雷达高度计，通过测定雷达脉冲从卫星发射经海平面反射并被卫星接收的传播时间，以及返回的波形形状等获取海洋信息；并利用模型改正各种误差和精确的卫星轨道高度，确定海平面相对于参考椭球面的高度。卫星高度计由天线沿垂直方向以一定的重复频率向海面发射调制后的压缩脉冲信号，脉冲信号经过海面反射并由高度计接收，处理得到了卫星测高回波波形。

2、Ocean算法：Ocean算法是一种基于Brown模型的波形重构算法，采用迭代最小二乘算法计算波形前缘中点。

3、Threshold算法：Threshold算法是一种统计算法，利用OCOG算法的计算结果，根据振幅、最大波形采样等给出阈值，在与前缘陡峭部分相交门槛的几个临近采样值之间进行线性内插，以确定重构点。该算法保留了OCOG算法的优点，在计算前缘中点时需要选取合适的阈值水平，可以给出更精确的前缘中点。

本发明的技术方案如下：

一种基于波形分类的近海Envisat卫星测高波形重定方法，包括步骤如下：

(1)波形分类指标的确定

采用OCOG算法的参数、波形脉冲峰值PP作为波形分类指标；

①OCOG算法的参数包括：波形的重心COG、波形振幅A和波形宽度W；

OCOG算法也称Ice-1算法，是基于统计规律得到的简单波形重定算法，其基本思想是利用整个返回波形的采样值计算出一个和波形面积大小相等且重心位置相同的矩形，以数值方式统计出波形振幅、宽度与重心位置；所述OCOG算法的公式为：