[发明专利]一种高频地波雷达海流合成方法

说明书

本发明提供一种高频地波雷达海流合成方法，在进行海流速度矢量合成时需要考虑到双站覆盖的重叠区域，通过一系列的插值手段完成网格化流场的输出；对于异常数据和孤立测点，本发明通过有效的质控手段来排除异常值，并通过插值算法填补空缺的数据点，实现重叠区域的全区域海流合成。

技术领域

本发明属于高频地波雷达技术领域，尤其涉及一种高频地波雷达海流合成方法。

背景技术

高频地波雷达利用垂直化的高频电磁波沿着高导海水表面传播时能量衰减较小的特性，对海洋环境状态如风、浪、流等海洋动力学参数实现超视距监测，具有观测距离远、覆盖面积大、反演要素多、可全天候工作等特点，其中海流的监测在很多区域实现了常规业务化运行。海流目前基本都是通过架设两个远端雷达站，通过两个方向的投影量，来计算实际的海流方向和大小。由于单站都是极坐标系下的监测数据，因此在合成时需要考虑到双站覆盖的重叠区域，通过一系列的插值手段完成网格化流场的输出。

高频地波雷达在反演海流数据时，受回波距离、环境干扰和自身设备的工作情况，会产生一些异常数据和孤立测点，因此，亟需有效的质控手段来排除异常值，以填补空缺的数据点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高频地波雷达海流合成方法，能够修正异常数据和孤立测点的海流速度矢量，实现全区域海流合成。

一种高频地波雷达海流合成方法，包括以下步骤：

S1：将两个雷达站覆盖的扇形探测区域之间的重叠区域进行网格划分，并筛选出设定邻域范围内存在雷达站的实测数据采样点的网格作为有效网格，分别将各有效网格作为当前网格执行海流获取操作，得到各有效网格对应的备选海流速度矢量，其中，海流获取操作为：

基于三次样条插值法，分别根据两个雷达站的实测数据采样点的径向流物理量获取当前网格对应的插值径向流物理量，再通过双站投影法将当前网格在两个雷达站中的插值径向流物理量进行合成，得到当前网格对应的备选海流速度矢量；

S2：按照设定规则分别判断各有效网格对应的备选海流速度矢量是否异常，剔除异常的备选海流速度矢量，并将对应着异常的备选海流速度矢量的网格与设定邻域范围内不存在雷达站的实测数据采样点的网格记为空缺网格，其余网格记为正常网格；

S3：分别将各空缺网格作为当前空缺网格执行二维线性插值操作，得到各空缺网格的对应的修正海流速度矢量，实现所述重叠区域的全区域海流合成，其中，所述二维线性插值操作为：

将当前空缺网格所在行的所有正常网格的备选海流速度矢量分别分解为相互垂直的第一分量和第二分量，采用三次样条插值法从所有正常网格对应的第一分量获取第一插值分量，从所有正常网格对应的第二分量获取第二插值分量，再合成第一插值分量和第二插值分量，得到当前空缺网格对应的修正海流速度矢量。

进一步地，所述按照设定规则分别判断各有效网格对应的备选海流速度矢量是否异常具体为：

将各有效网格在当前时刻对应的备选海流速度矢量以及前M个时刻对应的备选海流速度矢量组成超前时间序列，同时，将各有效网格在当前时刻对应的备选海流速度矢量、下一时刻对应的备选海流速度矢量以及前M-1个时刻对应的备选海流速度矢量组成滞后时间序列，其中，M至少为3；

基于AR检测法，根据各有效网格对应的超前时间序列和滞后时间序列分别获取各有效网格在当前时刻对应的海流速度矢量估计值；

分别获取各有效网格在当前时刻对应的备选海流速度矢量与各自对应的海流速度矢量估计值之间的第一残差，并分别根据各有效网格对应的超前时间序列获取各有效网格对应的标准差；

分别判断各有效网格对应的第一残差是否大于各自对应的标准差的三倍，并将判断结果为是的有效网格记为可疑网格；