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专利号: 2024117197025
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:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,具体包括如下步骤:步骤1:读取SWIM L2级产品数据中用于天底点海面风速反演的参数;包括:表面类型标识,天底点降雨标识,天底点box索引,天底点标准化后向散射系数,天底点标准化后向散射系数标识,NRCS廓线的线性拟合系数,海浪波谱数,一维海浪谱,观测范围内陆地表面占比和观测范围内海冰表面占比;

步骤2:对读取的数据进行筛选,保留有效数据;

步骤3:基于天底点box索引将天底点标准化后向散射系数与其所在的box对应;

步骤4:根据NRCS廓线的线性拟合系数计算平均海面均方斜率 ;

步骤5:根据一维海浪谱,计算谱能级 ;

步骤6:对天底点标准化后向散射系数,该天底点标准化后向散射系数所在box的平均海面均方斜率以及该天底点标准化后向散射系数所在box的谱能级进行归一化处理;基于归一化处理后的数据计算天底点海面风速。

2.根据权利要求1所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,所述步骤

2具体为:根据表面类型标识、天底点降雨标识、天底点标准化后向散射系数和海浪谱产品质量标识进行数据质量控制,去除非海洋表面数据和质量低于预设值的数据,所述海浪谱产品质量标识包括观测范围内陆地表面占比和观测范围内海冰表面占比。

3.根据权利要求1所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,所述步骤

4采用如下方法计算 :

步骤4.1:计算沿雷达观测方向的海面均方斜率 :;

其中,B表示NRCS廓线的线性拟合系数中的斜率,e表示指数;

步骤4.2:对每个box在天底点轨道一侧中所有雷达观测方向的海面均方斜率进行平均计算,将计算得到的平均值作为box一侧的平均海面均方斜率,再计算box在轨道两侧的平均海面均方斜率的平均值,得到box对应的平均海面均方斜率 。

4.根据权利要求1所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,所述步骤

5采用如下方法:先将一维海浪谱中的斜率谱转化为高度谱,再根据深水波频散关系将高度谱转换为频率谱F(f),基于频率谱根据如下公式计算box在天底点轨道一侧的谱能级E:;

其中,j表示一维海浪谱的第j个谱密度值,f表示频率, 表示波谱仪一维海浪谱第15至第32个谱密度探测频率负4次方的平均值, 表示波谱仪一维海浪谱第15至第32个谱密度平均值, 和 的表达式如下所示:, ;

计算box在天底点轨道两侧的谱能级的均值 。

5.根据权利要求4所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,根据如下公式将斜率谱S(k)转化为高度谱F(k):;

其中,k表示频率对应的波数;

根据如下公式将波数k转换成频率f:;

根据如下公式将高度谱转换为频率谱:;

其中, 表示重力加速度。

6.根据权利要求1所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,步骤6按照如下公式进行归一化处理:;

其中, 表示归一化处理后的天底点标准化后向散射系数, 表示初始的天底点标准化后向散射系数值, 表示归一化处理后的平均海面均方斜率, 表示归一化处理后的谱能级。

7.根据权利要求1所述的一种海浪波谱仪天底点风速反演方法,其特征在于,步骤6按照如下公式计算天底点海面风速 :;

其中, 为中间变量矩阵,表达式如下所示:;

其中, 表示权重矩阵, 表示中间变量矩阵, 为偏置矩阵, ;

和 的表达式如下所示:

其中, 表示权重矩阵, 表示偏置矩阵, 表示输入矩阵, , 和 的表达式如下所示:;

其中, 表示归一化处理后的天底点标准化后向散射系数, 表示归一化处理后的平均海面均方斜率, 表示归一化处理后的谱能级。