[发明专利]一种基于二阶峰的高频地波雷达浪场反演方法

权利要求书

1.一种基于二阶峰的高频地波雷达浪场反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据雷达回波划分出二阶峰区域；

步骤2：计算二阶峰区域的功率和二阶峰区域的到达角；

步骤3：通过基准浮标波高，结合二阶峰区域的功率，建立基准浮标位置的功率-波高模型；

步骤4：根据衰减模型和风向因子模型，结合基准浮标位置的功率-波高模型，对不同距离和不同方位的功率-波高模型进行校正，得到不同距离、不同方位的功率-波高模型；将二阶峰区域的功率和二阶峰区域的到达角带入到对应的功率-波高模型中，得到不同距离、不同方位的波高，即浪场；

步骤4中所述衰减模型为：

其中，P_r为发射功率，P_t为发射功率，G_t为发射的天线增益，G_r为接收的天线增益，λ为雷达波长，R为距离，F_t为发射过程中的诺顿衰减因子，F_r为接收过程中的诺顿衰减因子，A_R为中断波带来的能量分配差异，s为散射面积，σ为散射截面，根据方程补偿二阶峰回波在自由空间的衰减F₁，诺顿衰减F₂在确定电磁波频率的情况下可以通过查表得到，进一步可以补偿诺顿衰减带来的二阶峰回波变化；

风向因子选择心脏线模型进行计算，即

其中，θ为风向和雷达波束方向的夹角，对于不同方向上的波高，在确定风向后，通过步骤2所述二阶峰区域到达角[DOA_L，DOA_H]，再带入到心脏线模型中，实现方向上的补偿；

步骤4中所述校正过程为：

所述二阶峰区域[f_L，f_H]中二阶峰区域功率为[P^*_L，P^*_H]，二阶峰区域到达角为[DOA_L，DOA_H]，二阶峰区域信号对应距离为[s_L，s_H]；

对应二阶峰区域中f_k∈[f_L，f_H]，到达角为DOA_k，距离为s_k；

若距离s_k与基准浮标距离s₀相同，且到达角DOA_k与基准到达角DOA₀不同，根据基准浮标距离s₀拟合的模型P^*＝a×log(H+b)+c，结合风向因子g(θ)＝cos²(θ/2)进行校准，其模型校正为P^*_k＝a×log(H+b)+c-{10*log[g(θ₀)]-10*log[g(θ₁)]}，其中，θ₀为浮标方向上，风向和雷达波束方向的夹角，θ₁为待校正方向上，风向和雷达波束方向的夹角，其中θ₀与DOA₀的关系为：θ₀＝DOA₀-θ_w，θ₁与DOA_k的关系为：θ₁＝DOA_k-θ_w，其中θ_w为风向；

若距离s_k与基准浮标距离s₀不同，且到达角DOA_k与基准到达角DOA₀相同，根据近距离s₀拟合的模型P^*＝a×log(H+b)+c的功率-波高模型，查询地波传播曲线ITU-R P.368-9得到自由空间的衰减和诺顿衰减，得到校准的模型为：P^*_k＝a×log(H+b)+c-[(F₁₁+F₂₁)-(F₁₀+F₂₀)]，F₁₀表示浮标位置的自由空间衰减，F₂₀表示浮标位置的诺顿衰减，F₁₁表示待校正位置的自由空间衰减，F₂₁表示待校正位置的诺顿衰减。