基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法，该方法包括：选择能够较好描述海面双尺度结构以及海面均方斜率的海面功率谱模型；计算海面重力波与张力波的截断波数；计算海面重力波与张力波的均方斜率；采取双尺度方法与基尔霍夫近似方法计算风驱粗糙海面的激光雷达后向散射系数；考虑海面面元的入射遮挡和散射遮挡，计算二维粗糙面后向散射的遮挡函数，对散射系数进行修正。本发明专利技术选择能够较好反映海面双尺度结构的海谱，引入准确的、与风速强相关的截断波数和遮挡函数原理，考虑大尺度重力波对小尺度张力波斜率的调制作用，解决了海面激光散射计算中在中等以及大入射角结果不准确的问题。及大入射角结果不准确的问题。及大入射角结果不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法


[0001]本专利技术属于风驱粗糙海面激光散射回波分析领域，特别是一种基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法。

技术介绍

[0002]地球表面上71％的区域都是海洋，其不仅蕴含着巨大的动力资源，还有着丰富的物产资源。对于海洋的探测，海洋遥感技术已经有了一定的进步与发展，其中雷达扮演着重要的角色，而雷达海面回波承载着海面上风场、海浪、海温、海洋盐度、叶绿素含量等许多有价值的信息，海面电磁散射研究在海面遥感、海上目标探测、海上环境检测等领域也都有着较广泛的应用。关于海面电磁散射的研究，在微波领域已有较多的研究，而随着激光雷达的发展，其在遥感探测的高度、空间上的分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面均具有独特的优势，因此在海洋探测领域，激光海面散射特性的研究近年来逐渐受到关注，但对于能够较好的的描述海面双尺度结构并对双尺度准确分解的激光散射特性方法还相对缺乏。
[0003]现有的海面电磁散射的计算方法大致分为解析近似法和数值计算法两种。数值计算法具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择能够描述海面双尺度结构以及海面均方斜率的Elfouhaily海面功率谱模型；步骤2，计算海面重力波与张力波的截断波数；步骤3，计算海面重力波与张力波的均方斜率；步骤4，采取双尺度方法与基尔霍夫近似方法计算风驱粗糙海面的激光雷达后向散射系数；步骤5，考虑海面面元的入射遮挡和散射遮挡，计算二维粗糙面后向散射的遮挡函数，从而对后向散射系数进行修正。2.根据权利要求1所述的基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法，其特征在于，步骤1中的Elfouhaily海谱表达式为：S(k)＝(B1+B
h
)/k3其中k为海浪的空间波数，S(k)为Elfouhaily海谱，B1、B
h
分别表示重力波对应的低频谱和张力波对应的高频谱，表达式为：其中α
p
与α
m
分别为重力波与张力波范围内的平衡区域参数，F
p
与F
m
分别为长波边缘效应与短波边缘效应，g为重力加速度，k
m
＝363rad/m，k
p
为谱峰波数，其值为U
10
为海面上10m处的风速，Ω为逆波龄，表达式为X0＝2.2
×
104，为无量纲风区。3.根据权利要求1所述的基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法，其特征在于，步骤2中计算海面重力波与张力波的截断波数的方法为：其中κ表示von
‑
karman常数，取值为0.35，k
cut
为截断波数。4.根据权利要求1所述的基于Elfouhaily海谱的双尺度海面激光雷达后向散射计算方法，其特征在于，步骤3中计算海面重力波与张力波的均方斜率的表达式为：其中σ
large_c
、σ
large_u
、σ
small_c
和σ
small_u
分别为侧风的重力波均方根斜率、逆风的重力波均
方根斜率、侧风的张力波均方根斜率和逆风的张力波均方根斜率，为当风向取x轴时，波浪相对于风的夹角，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，侯永华，来建成，严伟，王春勇，纪运景，赵艳，吴志祥，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：