[发明专利]一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法

权利要求书

1.一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、考虑海浪的各向异性和准高斯分布的特性，将海面随机高度的结构函数进行四阶近似展开，同时考虑斜率方差和曲率方差的截断效应，引入滤波的曲率方差，得到四阶几何光学模型的后向散射系数；

假设海面各向异性并且海浪斜率满足准高斯分布，对海面随机高度的结构函数S(r)进行四阶近似展开为：

其中，代表海浪在水平方向投影为和的任意两点的向量差，r为模长；

所述四阶几何光学模型的后向散射系数为：

其中，|R|²是未进行衍射校正的菲涅尔反射系数，θ表示雷达发射的电磁波与垂直轴的夹角即入射角，φ表示雷达天线观测角与逆风向的夹角，mss_x与mss_y分别是所有尺度海浪的斜率方差mss在逆风向、侧风向上的分量，msc_ex、msc_ey以及msc_exy分别是经过滤波的海浪曲率方差msc_e在逆风向、侧风向上的分量、以及滤波的联合曲率方差，q_z表示散射电磁波波数和入射电磁波波数差值在垂直方向的模长，c₂₁与c₀₃是偏度系数，对应海面的三阶统计特性，c₂₂,c₄₀以及c₀₄是峰度系数，对应海面的四阶统计特性，c₂₁、c₀₃、c₂₂、c₀₄以及c₄₀为预设值；

S2、定义滤波的海浪斜率方差取代四阶几何光学模型中对应的参数，同时考虑海面各向异性和准高斯分布的特性，将滤波的海浪斜率方差表示为逆风向分量和侧风向分量，从而得到改进的准镜像海面散射模型FGO4；

滤波的海浪斜率方差mss_e来代替全部海浪尺度的斜率方差mss，将滤波的海浪斜率方差mss_e表示为逆风向分量mss_ex和侧风向分量mss_ey，海面随机高度的结构函数S(r)表示为：

其中，定义滤波的海浪斜率方差为：

其中，ψ(k,φ)表示海面高度谱，S(k)为全方向海面高度谱，k为海浪波数的模长，k_d为截止波数；

所述改进的准镜像海面散射模型FGO4为：

其中，mss_e为滤波的海浪斜率方差，mss_ex与mss_ey表示滤波的海浪斜率方差mss_e在逆风向分量和侧风向分量；

S3、将改进的准镜像海面散射模型FGO4结合目标入射角及风速范围应用于海浪准高斯斜率参数反演，得到精确的海浪准高斯斜率参数；

将改进的准镜像海面散射模型FGO4中的三个系数以及改写为具有曲率效应项以及的参数c′₂₂、c′₀₄、c′₄₀，从而将需要反演得到的10个参数mss_ex、mss_ey、msc_ex、msc_ey、msc_exy、c₂₁、c₀₃、c₂₂、c₀₄以及c₄₀改为7个参数mss_ex、mss_ey、c₂₁、c₀₃、c′₂₂、c′₀₄以及c′₄₀，然后再去除三个参数c′₂₂、c′₀₄、c′₄₀中的曲率效应项，得到符合海浪实际情况的峰度系数。