[发明专利]一种高度计风浪和涌浪有效波高分离方法

权利要求书

1.一种高度计风浪和涌浪有效波高分离方法，其特征在于包括以下步骤：

构建高度计双波段后向散射系数关于风速和波龄的特征函数关系；

求解风速和波龄关于双波段后向散射系数的反函数关系，通过高度计观测的双波段后向散射系数计算风速和波龄；

所述求解风速和波龄关于双波段后向散射系数的反函数关系，通过高度计观测的双波段后向散射系数计算风速和波龄，包括以下步骤：

1)利用神经网络方法，逆向求解双波段后向散射系数的特征函数关系，得到风速和波龄关于双波段后向散射系数的反函数关系：将风速和波龄作为神经网络的输出，将双波段后向散射系数作为神经网络的输入，训练得到神经网络参数，并代入神经网络；

2)基于反函数关系，根据高度计观测的双波段后向散射系数，得到风速和波龄；

根据风速和波龄得到风浪有效波高，并结合高度计观测的波浪有效波高得到涌浪有效波高。

2.根据权利要求1所述的一种高度计风浪和涌浪有效波高分离方法，其特征在于所述构建高度计双波段后向散射系数关于风速和波龄的特征函数关系，包括以下步骤：

通过镜面反射理论和风浪谱模型建立高度计双波段后向散射系数关于风速和波龄的特征函数关系；

通过观测数据确定特征函数关系中的待定系数，将待定系数带入特征函数关系中，得到双波段后向散射系数的特征函数关系。

3.根据权利要求2所述的一种高度计风浪和涌浪有效波高分离方法，其特征在于所述通过镜面反射理论和风浪谱模型建立高度计双波段后向散射系数关于风速和波龄的特征函数关系包括以下步骤：

后向散射系数σ₀表示为菲涅尔反射系数和均方波陡的比值：

σ₀＝R/s² (1)

其中R是菲涅尔反射系数，s²是海表均方波陡，其中均方波陡为风浪谱积分的形式：

其中是风浪谱，是波数矢量，k是波数，k_d是截断波数，k_p是谱峰波数；式中的菲涅尔反射系数为：

其中为k_em是高度计的发射信号波数，a_t是待定系数；为风浪谱积分的形式:

其中k_r是波数下限；

风浪谱模型：

其中B_l(k)和B_h(k)分别表示为:

其中α_p是与波龄相关的参数,c_p是主波的波速,k_p是谱峰波数,G^H是峰升因子，U₁₀是风速，c_m是最小波速，k_m是最小波速对应的波数，c是波速,α_m是平衡域参数；

将公式(5)-(7)分别代入均方波陡(2)和菲涅尔反射系数(3)-(4)，并最终代入公式(1)中，得到高度计双波段后向散射系数关于风速和波龄的特征函数关系：

σ₀＝F(U₁₀,β) (8)

其中σ₀为Ku波段后向散射系数σ_0Ku或C波段的后向散射系数σ_0C，β是波龄。

4.根据权利要求1所述的一种高度计风浪和涌浪有效波高分离方法，其特征在于所述根据风速和波龄得到风浪有效波高，并结合高度计观测的波浪有效波高得到涌浪有效波高包括以下步骤：

基于风浪成长关系，利用风速和波龄计算风浪有效波高；

基于波高-波能关系，得到高度计观测的波浪和基于风浪成长关系计算的风浪有效波高之间的差异，进而得到涌浪有效波高。