[发明专利]一种基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法

权利要求书

1.一种基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据环扫雷达回波和内外定标技术，获得入射角θ和方位角下海面散射系数

步骤二：将步骤一获得的海面散射系数与地球物理模型拟合得到海面散射系数与地球物理模型拟合关系式；根据海面散射系数与地球物理模型拟合关系式，结合环扫雷达对同一区域的多次观测值去除风向模糊，获得海面风速风向初始值；

步骤三：根据预设的初猜海浪谱S得到初始时刻和t时刻x位置处的海面环扫SAR仿真子图像I_s(S,x,0)和I_s(S,x,t)，对初始时刻和t时刻x位置处的海面环扫SAR仿真子图像I_s(S,x,0)和I_s(S,x,t)做傅里叶变换得到初始时刻和t时刻x位置处的仿真子图像谱和初始时刻和t时刻x位置处的仿真子图像谱和做互相关获得仿真图像的初猜图像交叉谱P_ini(S,k,t)；

步骤四：对环扫测量数据分块成像后获得初始时刻和t时刻的子孔径实测图像，对初始时刻和t时刻的子孔径实测图像做傅里叶变换得到初始时刻和t时刻的子孔径实测图像谱，对初始时刻和t时刻的子孔径实测图像谱做互相关得到实测图像交叉谱P_obs(k,t)，根据步骤三中的初猜图像交叉谱P_ini(S,k,t)和实测图像交叉谱P_obs(k,t)得到代价函数，采用梯度下降法获得代价函数最小时的海浪谱S即为海浪谱初始值；

步骤五：根据环扫雷达回波获得初始多普勒频率f_dc，根据雷达平台位置、速度和姿态信息得到由平台运动导致的多普勒频偏f_radar，用初始多普勒频率f_dc减去多普勒频偏f_radar得到水平方向多普勒速度V_d；

步骤六：基于步骤二中的海面风速风向初始值和步骤四中的海浪谱初始值，从步骤五中的水平方向多普勒速度中剔除干扰速度，获得单次观测下的海流流速，结合环扫雷达对同一区域的多次观测，得到海表面流场初始值；

步骤七：将步骤二中的海面风速风向初始值、步骤四中的海浪谱初始值和步骤六中的海表面流场初始值，代入联合反演代价函数，利用梯度下降法使得联合反演代价函数最小时得到海表面风场、流场和海浪谱信息。

2.根据权利要求1所述的基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于：在步骤二中，海面散射系数与地球物理模型拟合关系式为：

其中，为地球物理模型，u_w和分别为待求的风速和风向，角标w表示变量与海表面风有关，角标σ表示地球物理模型的输出为散射系数。

3.根据权利要求1所述的基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于：在步骤三中，t时刻x位置处的仿真子图像谱为：

其中，角标s表示此变量为仿真计算值，i为虚数单位，k为空间波数。

4.根据权利要求3所述的基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于：在步骤三中，初猜图像交叉谱P_ini(S,k,t)为：

其中，表示统计平均，上标*表示取共轭，下标ini表示变量初始仿真值，I^-1表示对结果进行归一化，δ(k)为波数k的冲激函数。

5.根据权利要求1所述的基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于：在步骤四中，代价函数J为：

J＝∫|P_ini(S,k,t)-P_obs(k,t)|²·W(k)dk；

其中，W为非负权重函数，k为波数。

6.根据权利要求1所述的基于环扫雷达的海表面风浪流联合探测方法，其特征在于：在步骤五中，水平方向多普勒速度V_d为：

其中，θ为入射角，λ为雷达载波波长，V_d为水平方向多普勒速度，角标d表示多普勒。