基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法技术

本发明专利技术涉及基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，属于微波遥感领域；步骤一、获取感兴趣区域多物理场海洋环境参数；步骤二、计算张力波能量谱E

【技术实现步骤摘要】
基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法


[0001]本专利技术属于微波遥感领域，涉及基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法。

技术介绍

[0002]传统海面电磁散射特性研究一般是基于充分发展的风浪谱理论模型，对于实际海洋环境要素的考虑并不全面，输入参量一般是风速和风向，这和真实海面状态不相符合。现有海杂波幅度均值模型获取的回波信息并不能完全反映海面的真实状态，如波高、波向和波周期等；因此没有充分考虑到真实海面电磁散射特性，存在着物理海洋学的技术瓶颈与认知水平的限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，实现了实际海洋环境的多尺度海面几何建模，最终解决复杂海洋环境下海杂波幅度均值获取难题。
[0004]本专利技术解决技术的方案是：
[0005]基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、选择感兴趣的海洋区域，获取该区域多物理场海洋环境参数，包括特定位置的经向风速u本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、选择感兴趣的海洋区域，获取该区域多物理场海洋环境参数，包括特定位置的经向风速u
10
、纬向风速v
10
、有效波高H
s
、平均波向φ
wave
、平均波周期初始波向φ
′
wave
和温度T
sea
；计算综合风速U
10
和风向φ
wind
；并对初始波向φ
′
wave
进行转换处理，获得平均波向φ
wave
；步骤二、计算与综合风速U
10
和风向φ
wind
相关的张力波能量谱E
short
(k,φ)，设定张力波海面范围和剖分精度，计算张力波海面起伏高度h
short
(x
s
,y
s
,t)；步骤三、计算与有效波高H
s
、平均波向φ
wave
、平均波周期相关的重力波能量谱S
g
(f,φ)，设定重力波海面范围和剖分精度，计算重力波海面综合起伏高度h
gravity
(x
g
,y
g
,t)；步骤四、确保张力波海面剖分网格数大于重力波海面剖分网格数，且重力波海面范围大于张力波海面范围，将步骤二中的张力波海面起伏高度按照重力波海面面元斜率叠加在重力波海面面元上，计算海面综合起伏高度h
total
(x
s
,y
s
,t)，实现多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模。2.根据权利要求1所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述步骤一中，采用欧洲中尺度气象卫星再分析数据多物理场海洋环境参数，获取该海域海面上空10米处的经向风速u
10
、纬向风速v
10
、有效波高H
s
、平均波向φ
wave
、平均波周期平均波向φ
wave
和温度T
sea
。3.根据权利要求2所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述综合风速U
10
为风向φ
wind
为φ
wind
＝arctan(v
10
/u
10
)。4.根据权利要求3所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：初始波向φ
′
wave
的范围为0
°‑
360
°
；平均波向φ
wave
转换公式为：5.根据权利要求4所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述步骤二中，张力波能量谱E
short
(k,φ)的计算方法为：式中，F
m
为Elfouhaily高频短波作用函数；D(k,φ,φ
wind
)为Cosine幂律方向分布函数；Δ(k)为Elfouhaily逆侧风比例因子；k为海面波数离散值；φ为观测海面方位向离散值；u
f
为与综合风速U
10
相关的海表面摩擦风速；
c为光速取3
×
108m/s；c
m
为常数，c
m
＝0.23m/s。6.根据权利要求5所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述步骤二中，张力波海面范围和剖分精度的设定方法为：设定张力波海面范围为矩形区域，沿风方向边长为L
x_s
，垂直风向边长为L
y_s
；沿边长L
x_s
划分网格数为M
s
，沿边长L
y_s
划分网格数为N
s
；则张力波海面沿L
x_s
方向的剖分精度为Δx
s
＝L
x_s
/M
s
；沿L
y_s
方向的剖分精度为Δy
s
＝L
y_s
/N
s
；张力波海面起伏高度h
short
(x
s
,y
s
,t)的计算方法为：式中，t为任意时刻；x
s
为沿风向方向的坐标；x
s
＝(m
‑
1)Δx
s
；m＝1,2,
…
M
s
y
s
为垂直风向方向的坐标；y
s
＝(n
‑
1)Δy
s
；n＝1,2,
…
N
s
；E
short
(k,φ)为张力波能量谱；i为海面波数离散值；j为海面方向角离散值；M为波数的采样点数；N为方向角的采样点数；Δω
i
为角频率离散间隔；Δφ
j
为方向角离散间隔；k
i
,ω
i
,φ
j
和φ
ij
(seed)分别对应叠加波的波数，角频率，方向角和初始相位；且满足g为重力加速度；获得海面范围为L
x_s
×
L
y_s
，网格剖分大小为M
s
×
N
s
的张力波海面每个坐标点(x
s
,y
s
)下海面起伏高度值h
short
(x
s
,y
s
,t)。7.根据权利要求6所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述步骤三中，重力波能量谱S
g
(f,φ)为：式中，f为海面波浪频率；φ为观测海面方位向离散值；D(f,φ,φ
wave
)为Cosine幂律方向分布函数；f为频率，g为重力加速度；
k为海面波数离散值；k
m
为常数取370。8.根据权利要求7所述的基于多物理场海洋环境参数的实际海面几何建模方法，其特征在于：所述步骤三中，重力波海面范围和剖分精度的设定方法为：重力波海面范围为矩形区域，沿风向方向边长为L
x_g
，垂直风...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，王旭艳，李财品，李渝，段崇棣，田敏，施倩，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：