1.一种海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、针对一轨卫星数据,对于某个雷达入射角θ的波束,以海浪波谱仪接收到的N个回波信号作为输入信号,计算海浪波谱仪回波间的均值之差的绝对值的倒数矩阵T0和波形间的相关系数矩阵R;
步骤二、对步骤一中得到的海浪波谱仪回波间的均值之差绝对值的倒数矩阵T0进行尺度变换以使其分布与波形间的相关系数矩阵R的分布相同,得到尺度变换后的矩阵T;
步骤三、根据步骤二得到的尺度变换后的矩阵T与波形间的相关系数矩阵R进行线性组合,得到组合后的距离矩阵d0;
步骤四、选取组合后的距离矩阵d0中最大值元素对应的两个波形作为初始聚类中心,在其它的波形中找到与这两个聚类中心距离之和最大的第三个波形作为第三个聚类中心,依此类推,最后共找到K个聚类中心;
步骤五、根据以某一波形到K个聚类中心最近的原则把波形聚类到各个聚类类别中;
步骤六、对初始聚类的每一个类的类内样本以最小距离和为标准,选取该类内的下一次聚类中心;
步骤七、计算第r个类别中经过t+1次迭代前后的聚类中心的聚类目标误差函数E是否大于设定的阈值,当计算的聚类目标误差函数E不大于给设定阀值时,则聚类过程结束,得到最终分类结果,否则返回步骤五;
步骤八、取类内紧密度、类间分离度的线性组合作为聚类指标性函数以确定最佳的聚类数,最后输出类别索引,聚类结束。
2.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤一中计算海浪波谱仪回波间的均值之差的绝对值的倒数矩阵T0和波形间的相关系数矩阵R,包括以下步骤:
步骤1‑1、对于N个回波信号,海浪波谱仪回波间的均值之差的绝对值矩阵 计算公式为:
其中,n_swath为雷达入射角θ的波束所采集到的回波包含的点数,Ai,m和Aj,m分别为第i个和j个波形中第m个标准化后向散射系数; 为第i和第j个波形之间均值之差的绝对值;
步骤1‑2、对海浪波谱仪回波间的均值之差的绝对值矩阵 取倒数,得到倒数矩阵T0:步骤1‑3、计算回波之间的相关系数矩阵R:其中,m为标准化后向散射系数序号,Ai为第i个波形;Aj为第j个波形。
3.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤二中得到尺度变换后的矩阵T,具体为:T(i,j)=a*T0+b,i,j=1,2,...,N其中,T(i,j)为第i个回波和第j个回波间的均值之差绝对值的倒数尺度变换后的矩阵,a是乘性系数,b是加性系数。
4.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤三中得到组合后的距离矩阵d0,具体为:d0(i,j)=T(i,j)+R(i,j),i,j=1,2,...,N其中,d0(i,j)是组合后的距离矩阵。
5.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤四中找到K个聚类中心,采用的递推公式如下:其中, 是新的初始聚类中心到前面n‑1个聚类中心距离之和,n是聚类中心序号,在此基础上可最终找到K个聚类中心; 是需要寻找的第n个聚类中心,是第j个波形到第r个聚类中心的距离,Aj是第j个波形,Cr是第r个类别, 是第r个聚类中心。
6.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤五中聚类采用的第i个波形到K个聚类中心距离中的最小距离,计算公式为:其中,d2(i)为第i个波形到K个聚类中心距离中的最小距离,i从1到N,此时即第i个波形属于第r个初始聚类中心,Ai为第i个波形, 为第r个聚类中心。
7.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤六中采用新的聚类中心判别函数如下:
其中,d3(A)为聚类中心判别函数值,A为这个类内新选取的聚类中心,Ai为第i个波形,Aj为第j个波形,d0(Ai,Aj)为两个波形间的距离,Nr为这个类内的样本数量。
8.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤七中计算聚类目标误差函数采用公式:
其中,E为聚类目标误差的值,即所有K个聚类中心 经过t次和t+1次更新后两个聚类中心距离之和。
9.根据权利要求1所述的海浪波谱仪回波波形分类方法,其特征在于,所述步骤八中采用的聚类指标性函数,具体为:
K K K
Q(C)=S(C)+F(C)
K K
其中,Q(C)为聚类指标函数,C={C1,C2,...,CK}为分类样本集的划分,K为聚类中心个K K
数;CK为第K类聚类中心;S(C)为类内紧密度;F(C)为类间分离度,即取类间样本对之间距离的平均值;两者的计算公式如下:以上两式中,d0(A,A′)为两个回波间的距离,A,A′分别为Ci类内两个回波;Ci,Cj两类的样本数分别是Ni,Nj。