【技术实现步骤摘要】
一种基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法
本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法。
技术介绍
高频地波雷达基于电磁波沿着海面绕射的特点，能够实现大面积、全天时、全天候、高分辨率、高可靠的海洋状态测量，其中大面积的流场测量以业务化运行，成为了海洋立体观测网的重要组成部分。同时，为了降低系统成本，降低系统对架设场地的依赖性，采用紧凑型的单极子交叉环天线的便携式高频地波雷达被研发出来。该雷达采用MUSIC算法实现高精度的到达角估计，能够满足流场的测量精度，同时极其紧凑的单极子交叉环天线使得雷达的假设和维护非常简单，因此占据了高频地波雷达的大部分市场。对于有效浪高的测量，一般都是采用经典的积分法实现的，即采用二阶峰的积分和一阶峰的积分比，实现波高的测量。但是经典的算法必须依赖波束形成进行到达角估计，单极子交叉环天线由于过宽的波束，使得该方法无法形成空间分辨率足够高的浪场。并且，由于过宽的波束，使得雷达的测量结果在远距离是一大片区域的平均，这也会降低雷达的测量精度。并且，由于算法对完整的一阶峰和二阶谱的依赖，使得算法...
【技术保护点】
1.一种基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：从回波多普勒谱中划分出一阶峰区域；步骤2：求各距离的一阶峰和对应的二阶峰的功率比，以及一阶峰到达角；步骤3：通过基准浮标的波高数据，结合基准浮标位置的功率比，建立基准功率比‑波高模型；步骤4：根据衰减模型对各距离的功率比‑波高模型进行校正得到校正后功率比‑波高模型；步骤5：将各距离的功率比带入到校正后功率比‑波高模型，得到各距离波高；步骤6：通过对各距离波高的插值和平滑，得到最终浪场。
【技术特征摘要】
1.一种基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：从回波多普勒谱中划分出一阶峰区域；步骤2：求各距离的一阶峰和对应的二阶峰的功率比，以及一阶峰到达角；步骤3：通过基准浮标的波高数据，结合基准浮标位置的功率比，建立基准功率比-波高模型；步骤4：根据衰减模型对各距离的功率比-波高模型进行校正得到校正后功率比-波高模型；步骤5：将各距离的功率比带入到校正后功率比-波高模型，得到各距离波高；步骤6：通过对各距离波高的插值和平滑，得到最终浪场。2.根据权利要求1所述的基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法，其特征在于：步骤1所述的一阶峰区域划分方法为差谱法：雷达回波信号做两次快速傅里叶变换得到的数据即为雷达回波多普勒谱，定义为pn，其中n∈[1,N]，N为雷达回波多普勒的点数，归一化是指对于所有雷达回波多普勒频率进行归一化，即除以布拉格频率：其中，为第n点的归一化雷达回波多普勒频率，fn为第n点的雷达回波多普勒频率，为布拉格频率，该频率大小由雷达工作频率决定；对于归一化的雷达回波多普勒谱，采用后一个点减去前一个点得到差谱：其中，Δpn为第n个采样点差谱，pn为第n个采样点雷达回波多普勒谱，N为雷达回波多普勒频率采样点的数量，选取Δpnn∈[1,N]中极大值和极小值之间的雷达回波多普勒谱[pL,pH]为一阶峰区域，对应的多普勒频率为[fL,fH]，对应的所测浪高相对于雷达的距离为[RL,RH]。3.根据权利要求1所述的基于一二阶峰比值的高频地波雷达浪场形成方法，其特征在于：步骤2所述的功率比计算方法为：通过归一化频率与一阶峰相差0.414的二阶峰的能量，与对应一阶峰能量求比值，得到各距离的功率比，对于高频雷达，一阶峰能量可表示为一阶散射截面，二阶峰能量可表示为二阶散射截面，用于表示一阶峰能量的一阶散射截面为：用于表示二阶峰能量的二阶散射截面为：其中，k0表示雷达的波数，m为一阶散射截面求和系数，m1为二阶散射截面第一求和系数，m2为二阶散射截面第二求和系数，ω为多普勒角频率，g为重力加速度，ωB为布拉格角频率，其大小取决于雷达工作频率，Γ为耦合系数，k1为第一列海浪的波数，k2为第二列海浪的波数，δ(.)为冲激函数,s(.)为海浪谱；因此，功率比可以表示为：其中，σ1为归一化后一阶峰能量，σ2为归一化后二阶峰能量；对于[fL,fH]，其功率比分别为[RSBL,RSBH]；步骤2所述的到达角计算为：在雷达回波多普勒普的一阶峰区域[pL,pH]内，搜索信噪比大于α的信号，将信噪比大于α的信号输入到MUSIC估计器中，输出的MUS...
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