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专利号: 2017102005658
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用导航X波段雷达反演海面波高的自动定标算法,其特征在于:该算法的具体步骤如下:步骤1:对导航X波段雷达图像序列作主成分分析,选取空间变化的第一主成分作为海面的波面位移η(r,θ),其中r是海面上的点到雷达的距离,θ是方位角;由于雷达图像没有定标,该位移是相对值,设波面位移的定标系数为a和b,则真实的波面位移为:z(r,θ)=a+b·η(r,θ),                         (1)步骤2:选取沿主波波向传播的径向波面位移z(r,θp),其中θp是主波波向,利用一阶导数检测该方向的所有波峰和波谷,根据相邻波峰或者波谷的距离确定波浪的跨零点波长l0i(i=1,2,…,n),根据相邻波峰和波谷的高度差确定跨零点相对波高h0i(i=1,2,…,n),其中n表示波长和波高的数量;

步骤3:根据波浪的频散关系方程将波长转换为周期t0i,

其中, 为波浪的角频率, 为波浪的波数,g为重力加速度,d为观测海区的水深;

步骤4:将各周期分别除以它们的平均值得到无因次周期,然后作周期分布的直方图,找出频数最大的无因次周期T0m;根据波高和周期的联合分布密度函数P(H,T),得到最大无因次周期对应的波高分布函数:P(H)=P(H,T0m),                         (3)根据该函数的峰值可得最大无因次波高的理论值Hm;

步骤5:对选取的径向波面位移z(r,θp)作傅里叶变换,得到波浪的波数谱S(k),其中k为波浪的波数;对波数谱积分得零阶矩m0:其中,k1和k2是波数的下限和上限,分别由雷达的采样频率和采样时间长度决定;

步骤6:将波高h0i分别除以零阶矩m0得到无因次波高H0i(i=1,2,…,n),然后利用无因次波高的直方图找出最大无因次波高H0m;由于a和b是未知数,H0m是关于a和b的函数,即:H0m=H0m(a,b),                          (5)步骤7:建立以最小化无因次波高的理论值与实测值为目标、以a和b为自变量的函数:min∑|H0m(a,b)-Hm|2,                       (6)用最小二乘法求解方程(6)可得系数a和b,代入方程(1)获取海面的波面位移;再根据步骤2获得海面的波高,取前1/3大波波高的平均值得到海浪的有效波高。

2.根据权利要求1所述的一种利用导航X波段雷达反演海面波高的自动定标算法,其特征在于:所述步骤4中波高与周期的联合分布密度函数为:其中,H是海浪的无因次波高,T是无因次周期,v是常数,取0.2~0.6。