[发明专利]船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法

说明书

本发明涉及一种船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法，包括以下步骤：(1)对船舶运动形式进行研究，将船舶在海上的运动状态定义为六个自由度的运动；(2)根据船舶运动状态建立海上运动模型，评估X波段测波雷达回波图像的影响大小；(3)忽略船舶艏摇和横荡的影响；(4)计算接收到的信号电平损失；(5)实时获得实际距离分辨单元与参考距离分辨单元之间的偏移量，并对测波雷达回波图像序列进行校正以满足后续海态参数反演要求。采用该方法，计算方法简单，占用资源少；还适用于红外及可见光海面成像雷达，具有广泛的应用范围。

技术领域

本发明涉及无线电海洋遥感技术领域，尤其涉及X波段雷达海洋遥感技术领域，具体是指一种船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法。

背景技术

X波段电波在随机粗糙海面传播时会与海浪产生散射作用，X波段测波雷达接收后向散射回波，能够从回波信号获取海流、海浪等海洋参数。随着科技的进步、军事的发展，各个国家对海洋安全与海洋环境越来越关注，岸基X波段测波雷达小范围的海洋观测已经不能满足目前发展的需要。目前，为了充分发挥测波雷达的优势以及结合日益增多的船舶优势，各个国家都在大力发展船载X波段测波雷达技术。船载X波段测波雷达随船舶航行在海洋表面，不可避免的会受到海洋表面状态作用而导致船体晃动，而这些晃动可能会对船载X波段测波雷达有如下影响：

1)雷达照射区海浪回波谱的频移和展宽。从速度调制的角度看，由于平台运动的速度在各个方向的径向分量不同，导致雷达波束照射不同区域海浪收到的调制不一样，表现为回波谱的多普勒频率不同；从能量角度看，平台的运动破坏了海浪原有的空间相关特性，使其相关时间变短，频谱中回波能量沿方位展开成较宽的展宽谱。

2)雷达波束覆盖海区发生变化。不同天线旋转周期中获得的回波空间分布图像反映的不完全是同一观测区域的特征，这主要由平台的平动和转动引起。

3)天线波束的摆动。主要由船舶绕水平面两个轴的晃动引起，其直接后果就是引起海面回波强度的变化。这种影响相当于在回波上增加了一个随机的幅度调制，同样会造成回波谱的展宽。

船舶运动会导致X波段测波雷达海态参数反演结果与实际结果有一定偏差，因此在利用岸基测波雷达技术来对船载雷达图像进行海态参数反演之前，需要对船载X波段测波雷达回波图像进行相关的预处理。目前国际上船载X波段测波雷达相关报道较少，而且主要方法是直接将岸基测波雷达技术直接应用至船载雷达上，将计算出的海流结果消除船速影响即被认为是真实海流。但此方法只考虑了船舶前行速度而没有考虑其它因素，因此会导致海流以及海浪计算结果偏差较大。

至今为止，并没有专门针对船载X波段测波雷达回波图像预处理的方法。本发明技术可适用于能对海面/湖面波浪状态进行连续成像的系统，如X波段测波雷达，并且可应用于各种不同X波段雷达机型。本发明的核心在船载X波段测波雷达海态信息提取，适用性广，实用性强。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现对海上船舶运动模型进行分析的基础上，提供了对船载X波段测波雷达回波图像序列进行校正以满足海态参数提取要求的船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法。

为了实现上述目的，本发明的船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法具有如下构成：

该船载X波段测波雷达回波图像的预处理方法，包括以下步骤：

(1)对船舶运动形式进行研究，将船舶在海上的运动状态定义为六个自由度的运动：艏摇、横摇、纵摇、垂荡、横荡和纵荡；

(2)根据船舶运动状态建立海上运动模型，在不同运动状态下，对X波段测波雷达回波图像的影响大小进行评估；

(3)根据评估结果，将船舶艏摇和横荡的影响忽略不计；