【技术实现步骤摘要】
基于S波段测波雷达时间多普勒谱的海浪反演方法及系统
[0001]本专利技术属于微波雷达信号处理领域，尤其涉及利用微波雷达反演海浪方案。
技术介绍
[0002]在海洋监测中，海浪参数，例如有效波高、平均波周期等，对于海洋工程、危险预测以及海洋学研究至关重要。得益于较高的时间分辨率和空间分辨率，相干微波雷达在探测海浪以及反演海浪参数方面得到了大量关注，相干体制的微波雷达的发射信号均具有确定的相位角，这使它能获得海洋表面的多普勒信息，从而得到多普勒径向速度，利用径向速度和波高谱之间的转换关系，可以推导出有效波高、平均波周期等海浪参数。
[0003]同时，较高的空时分辨率也使得相干微波雷达可以探测海洋表面细节信息，例如波浪破碎。破碎波在雷达观测的波数频率谱中表现出一些非线性特征，例如“群线”，使雷达观测的海浪谱中出现低频分量，这使得海浪参数估计不准确。为了消除波浪破碎的影响，许多研究者在反演海浪参数之前，采用高通滤波器进行去噪声和去非线性特征处理，也有一些研究者依据线性波浪理论，在分析了波数频率谱中各种频率分量影响的基础上，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于S波段测波雷达时间多普勒谱的海浪反演方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，在每个雷达照射方位角上，固定距离元，固定时间点，得到单个回波多普勒谱，针对单个多普勒谱设定相应阈值，通过阈值比较估计出单个多普勒谱中海洋回波信号的左带宽边界频率以及右带宽边界频率，进而得到单个多普勒谱的带宽频率；步骤2，在每个雷达照射方位角上，固定距离元，得到时间多普勒谱，根据时间多普勒谱中单个多普勒谱的带宽频率计算整个时间多普勒谱的平均带宽频率；步骤3，波浪破碎会使多普勒谱展宽，对固定距离元的时间多普勒谱的平均带宽频率添加一个约束因子得到修正后的平均带宽频率；步骤4，判断单个多普勒谱的展宽情况，若向右展宽，则根据左带宽边界频率与修正后的平均带宽频率重新确定右带宽边界频率，若向左展宽，则根据右带宽边界频率与修正后的平均带宽频率重新确定左带宽边界频率，重新确定的带宽边界频率内不包括波浪破碎导致的展宽部分；步骤5，在重新确定的带宽边界频率内依据谱矩法得到单个多普勒谱的频移，进而得到固定距离元、固定时间点雷达照射方位角上的速度，对于固定距离元的时间多普勒谱，得到速度时间序列，消除其它速度分量的影响，进行去趋势项处理；步骤6，基于相干微波雷达的线性波浪理论，根据固定距离元的速度时间序列得到雷达照射方向角上的海浪谱；步骤7，将每个雷达照射方向角上的海浪谱进行融合得到完整的无向海浪谱，通过无向海浪谱求得海浪参数，获得海浪反演结果。2.根据权利要求1所述的一种基于S波段测波雷达时间多普勒谱的海浪反演方法，其特征在于：步骤1中，设表示第n个雷达照射方位角，雷达照射方位角上固定距离元、固定时间点的单个回波多普勒谱定义为其中r0表示固定距离元与雷达的径向距离，t
i
表示固定时间点，表示由海浪相对雷达运动产生的多普勒频率；单个多普勒谱的阈值定义为κ，计算公式为，其中A
noise
表示单个多普勒谱中噪声基底的平均幅值，max()表示取最大值；单个多普勒谱中海洋回波信号的左带宽边界频率定义为其确定方法为，首先确定单个多普勒谱的最大幅值，从最大幅值处开始向左遍历，若连续一段的幅值小于等于(κ+A
noise
)，则将该段最左边的幅值对应的多普勒频率确定为该单个多普勒谱的左带宽边界频率；单个多普勒谱中海洋回波信号的右带宽边界频率定义为其确定方法为，首先确定单个多普勒谱的最大幅值，从最大幅值处开始向右遍历，若连续一段的幅值小于等于(κ+A
noise
)，则将该段最右边的幅值对应的多普勒频率确定为该单个多普勒谱的右带宽边界频率；单个多普勒谱的带宽频率的计算方式为
3.根据权利要求2所述的一种基于S波段测波雷达时间多普勒谱的海浪反演方法，其特征在于：步骤2中，所述的整个时间多普勒谱的平均带宽频率表示为ABW，其计算方式为，其中，P为时...
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