各向异性海面雷达后向散射模拟方法及系统技术方案

本申请提供一种各向异性海面雷达后向散射模拟方法及系统，方法包括：根据多个卫星雷达观测数据样本，对基于小斜率近似方法建立的待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中的参数进行拟合计算，得到已配置的各向异性海面雷达后向散射模型，在该模型中，通过偏度函数表示顺风向和逆风向对雷达后向散射系数的非对称性影响，采用类指数型的函数表示海面高度的自相关性；获取待模拟场景的数据，根据已配置的各向异性海面雷达后向散射模型计算并输出与待模拟场景的数据对应的目标雷达后向散射系数。从而可以真实地反映各项异性海面的特性，并合理兼顾了计算精度和计算效率，在星载雷达参数设计、海面风场反演等方面具有重要应用价值。

Anisotropic Sea Surface Radar Backscattering Simulation Method and System

This application provides an anisotropic sea surface radar backscattering simulation method and system. The method includes: according to several satellite radar observation data samples, fitting and calculating the parameters of the configuration-based anisotropic sea surface radar backscattering model based on the small slope approximation method, and obtaining the configuration-based anisotropic sea surface radar backscattering model. The skewness function is used to represent the asymmetric influence of the downwind and upwind directions on the radar backscattering coefficient, and the exponential function is used to represent the self-correlation of the sea surface height; the data of the simulated scene are obtained, and the target radar backscattering coefficient corresponding to the data of the simulated scene is calculated and output according to the configured anisotropic sea surface radar backscattering model. So it can truly reflect the characteristics of the anisotropic sea surface, and reasonably take into account the calculation accuracy and efficiency. It has important application value in the design of spaceborne radar parameters and the inversion of sea surface wind field.

【技术实现步骤摘要】
各向异性海面雷达后向散射模拟方法及系统
本申请涉及海洋信息
，具体而言，涉及一种各向异性海面雷达后向散射模拟方法及系统。
技术介绍
海洋是地球气候系统的关键组成部分之一，对平均气候态的形成和各种尺度的气候变化都发挥着显著的调制作用。监测海洋对于理解海洋－大气之间的相互作用、研究全球气候变化至关重要。星载雷达以其全天候、全天时、高空间覆盖度等优势而成为海洋环境监测的重要工具，所获取的海面风场、海流、海浪等信息广泛应用于海洋动力学建模、数值天气预报、全球气候变化等领域。雷达测量的海面后向散射系数反映了海面的粗糙程度，而海面粗糙度直接或间接地受到海面风场、海流、海浪、海洋锋、内波等海洋要素或现象的影响。雷达海面后向散射系数的数值模拟，作为遥感反演问题中的正向模型为海洋要素或现象的信息提取提供关键支持；另外，这些海洋要素或现象对雷达的探测波段、极化方式和入射角等参数的敏感性不同，通过数值模拟也可为探测波段的选择和载荷的设计提供有效的依据。在现有技术中，雷达海面后向散射模型主要包括基尔霍夫近似、小扰动法、双尺度法、小斜率近似等。其中，基尔霍夫近似适用于大尺度起伏、且平均曲率要远大于入射波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种各向异性海面雷达后向散射模拟方法，其特征在于，所述方法包括：接收多个不同的卫星雷达观测数据样本，所述卫星雷达观测数据样本包括电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速、相对风向和雷达后向散射系数，其中，所述相对风向为观测方位角相对于海面风向的角度；根据多个所述卫星雷达观测数据样本，对基于小斜率近似方法建立的待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中的参数进行拟合计算，得到已配置的雷达后向散射模型，其中，在所述各向异性海面雷达后向散射模型中，通过偏度函数表示顺风向和逆风向对雷达后向散射系数的非对称性影响，采用类指数型的函数表示海面高度的自相关性；获取待模拟场景的数据，所述待模拟场景的数据包括电磁...

【技术特征摘要】
1.一种各向异性海面雷达后向散射模拟方法，其特征在于，所述方法包括：接收多个不同的卫星雷达观测数据样本，所述卫星雷达观测数据样本包括电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速、相对风向和雷达后向散射系数，其中，所述相对风向为观测方位角相对于海面风向的角度；根据多个所述卫星雷达观测数据样本，对基于小斜率近似方法建立的待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中的参数进行拟合计算，得到已配置的雷达后向散射模型，其中，在所述各向异性海面雷达后向散射模型中，通过偏度函数表示顺风向和逆风向对雷达后向散射系数的非对称性影响，采用类指数型的函数表示海面高度的自相关性；获取待模拟场景的数据，所述待模拟场景的数据包括电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速和相对风向，根据已配置的所述各向异性海面雷达后向散射模型计算并输出与所述待模拟场景的数据对应的目标雷达后向散射系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：建立所述待配置的各向异性海面雷达后向散射模型，其中，雷达后向散射系数σ0＝(σ0)n+(σ0)s，(σ0)n用于表示海面雷达后向散射系数随相对风向的周期性变化；(σ0)s用于表示顺风向和逆风向海面雷达后向散射系数的非对称性影响；在(σ0)n和(σ0)s中，为相对风向，B为与极化状态有关的系数，在垂直极化状态下在水平极化状态下B＝-(ε-1)k2/(q0+q2)2；q0、k0分别为入射电磁波在垂直和水平方向的投影，q0＝kcos(θ)，k0＝ksin(θ)，k为电磁波的波数，θ为电磁波的入射角；ε为介电常数；r为海面任意两点之间的距离；h为海面高度的均方根，ρ为海面高度自相关函数，s为海面高度偏度函数，L为φ方向上相关长度，L＝Lu|cosφ|2+Lc|sinφ|2，Lu为逆风方向上的相关长度，Lc为顺风方向上相关长度；ξ为相关参数；s0为偏度参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据多个所述卫星雷达观测数据样本，对基于小斜率近似方法建立的待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中的参数进行拟合计算，得到已配置的各向异性海面雷达后向散射模型的步骤，包括：根据多个所述卫星雷达观测数据样本中的电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速、相对风向与雷达后向散射系数的关系，确定所述待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中s0、h、Lu和Lc与电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速和相对风向的关系，得到已配置计算模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据多个所述卫星雷达观测数据样本中的电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速、相对风向与雷达后向散射系数的关系，确定所述待配置的各向异性海面雷达后向散射模型中s0、h、Lu和Lc与电磁波波长、极化方式、入射角、海面风速和相对风向的关系的步骤，包括：根据预设的入射角区间划分和预设的海面速度区间划分得到多个入射角-海面风速区间；针对预设的电磁波波长和极化方式，在每个入射角-海面风速区间，根据多个所述卫星雷达观测数据样本中相应的入射角、海面风速及相对风向与雷达后向散射系数的关系，计算每个所述入射角-海面风速区间对应的s0、h、Lu和Lc；针对每个入射角区间，利用最小二乘法对s0、h、L...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旋，周江涛，刘春笑，马文韬，万雷，赵亚明，张春华，赵文斌，李红林，姚小海，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一七四一部队，
类型：发明
国别省市：北京,11