[发明专利]一种星载GNSS-R海冰边界探测方法及系统

说明书

本发明涉及一种星载GNSS‑R海冰边界探测方法和系统。该星载GNSS‑R海冰边界探测方法，依据所述星载时延‑多普勒映射数据，采用K‑means聚类方法确定海水聚类中心波形和海冰聚类中心波形，在获取待探测海域的卫星信号后，确定卫星信号与所述海水和海冰聚类中心波形间的欧氏距离，然后，根据确定的欧氏距离间的关系，确定海域类型，最后，根据获取的所述镜面反射点位置和所述海域类型确定待探测海域的海冰边界位置，以使整个探测过程具有算法简单、探测精度高等特点。

技术领域

本发明涉及海洋监测技术领域，特别是涉及一种星载GNSS-R海冰边界探测方法与系统，具体而言其是一种基于K-means聚类算法的星载GNSS-R海冰边界探测方法与系统。

背景技术

利用GNSS反射信号进行海洋遥感是卫星遥感技术的新型技术之一，具有信源多、重量轻、扩频处理、应用面宽等优势。全球导航卫星系统-反射(Global NavigationSatellite system-Reflected，GNSS-R)技术通过采用岸基、机载以及空载的特殊接受设备接受GNSS直射信号以及经反射面散射的回波信号，通过协同处得到反射面内时延多普勒单元对应的反射信号二维相关功率，然后通过一定的反演方法得出地球表面散射面的物理参数信息。

相比于岸基近海岸探测，星载探测具有范围广，可全球覆盖和高时空分辨率等优势，同时还可同步、快速获取地面信息，实现全天候、全天时、宽覆盖的全球地表参数反演。随着微卫星组网技术的发展，利用卫星对全球海冰监测已经逐渐成为一种重要的工具，通过对卫星观测区域数据的分析，可以有效提高海冰灾害的预警预报，并对海冰的发展态势做长期的调研跟踪。由英国成功发射的UK-DMC和UK-TDS-1卫星提供了大量的导航卫星反射信号数据，对利用星载GNSS-R技术进行海冰边界探测提供了很好的数据保障。

但是采用现有的星载GNSS-R技术进行海冰边界探测过程中，存在探测精度低、计算过程复杂等问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种星载GNSS-R海冰边界探测方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种星载GNSS-R海冰边界探测方法，包括：

获取星载时延-多普勒映射数据；

依据所述星载时延-多普勒映射数据，采用K-means聚类方法确定海水聚类中心波形和海冰聚类中心波形；

获取待探测海域的卫星信号；

确定所述卫星信号与所述海水聚类中心波形间的欧氏距离，记为第一距离；

确定所述卫星信号和海冰聚类中心波形间的欧氏距离，记为第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离间的关系，确定海域类型；所述海域类型包括：海水和海冰；

获取卫星的轨道参数数据，并根据所述轨道参数数据确定对应时间内的镜面反射点位置；

根据所述镜面反射点位置和所述海域类型确定待探测海域的海冰边界位置。

优选地，所述依据所述星载时延-多普勒映射数据，采用K-means聚类方法确定海水聚类中心波形和海冰聚类中心波形，具体包括：

根据所述星载时延-多普勒映射数据得到一维时延相关功率波形；

采用自适应阈值法，根据所述一维时延相关功率波形得到时延映射的有效区；

采用K-means聚类方法，根据所述时延映射的有效区确定所述海水聚类中心波形和所述海冰聚类中心波形。

优选地，所述采用自适应阈值法，根据所述一维时延相关功率波形得到时延映射的有效区，具体包括：