[發(fā)明專利]基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210259963.4
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102759731A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松;馬躍;周輝;鄭國興;葛兵
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，設(shè)定采樣點數(shù)以及窗口長度，利用GLAS測高儀系統(tǒng)獲取海洋回波波形信號后，計算信號標(biāo)準(zhǔn)差δ_s；并計算回波白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差δ_n；根據(jù)得到的δ_s和δ_n獲取高斯濾波器寬度σ；

步驟2，由所得高斯濾波器寬度σ通過連續(xù)型高斯濾波器基于高斯濾波函數(shù)進(jìn)行采樣并歸一化處理，得出離散高斯濾波器參數(shù)h_k；

步驟3，根據(jù)步驟3中得到的數(shù)字濾波器參數(shù)h_k獲取濾波后信號；

步驟4，對步驟3中濾波后信號做參數(shù)提取，得到單高斯回波的峰值A(chǔ)_i，脈寬σ_i和重心點T_i位置；

步驟5，根據(jù)步驟4中得到的脈寬σ_i基于測高儀系統(tǒng)參數(shù)測高儀軌道高度z，光束發(fā)散角θ_T，發(fā)射脈沖寬度σ_f，接收系統(tǒng)展寬σ_h和真空光速c，獲取海平面上方風(fēng)速w。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法，其特征在于，所述的步驟1中，回波白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差δ_n的具體獲取方法如下：

a.計算接收離散波形S_k所有點的縱坐標(biāo)幅度均值S_mean；

b.計算從波形尾端小于S_mean的第一個點起始到波形末尾點集合的標(biāo)準(zhǔn)差作為δ_n；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法，其特征在于，所述的步驟3中，濾波后信號的獲取是根據(jù)對數(shù)字濾波器參數(shù)h_k與回波離散信號S_k作卷積運算得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法，其特征在于，所述的步驟4中，參數(shù)提取的具體方法如下：

步驟4.1.對步驟3中濾波后信號求二階差分，找出全部拐點；

步驟4.2.針對步驟4.1中的全部拐點獲取滿足條件的n個拐點對：滿足條件：波形中第2i-1個是正向直線外點，且第2i個是正向直線內(nèi)點的拐點對，其中i=1,2,…n。

步驟4.3.在第i組拐點對區(qū)間內(nèi)中找出最大值作為預(yù)估計高斯振幅A_{i_pre}，兩拐點均值為預(yù)估計高斯重心位置T_{i_pre}，找出區(qū)間內(nèi)信號值等于0.8倍預(yù)估高斯振幅兩側(cè)點位置，其兩點間距為預(yù)估計高斯脈寬σ_{i_pre}；

步驟4.4.以估計的高斯參數(shù)為初始波形，基于梯度下降法或梯度下降-高斯牛頓法的LM算法對濾波后信號進(jìn)行高斯擬合，當(dāng)達(dá)到設(shè)定擬合收斂條件時，擬合結(jié)束得出各個高斯分量的擬合參數(shù)A_i，T_i和σ_i。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于星載激光測高儀回波的海洋表面風(fēng)、浪特性反演方法，其特征在于，所述的步驟1中，高斯濾波器寬度σ基于公式：

σ=<k·δnδs>]]>

其中k為常正整數(shù)，〈〉為最近取整函數(shù)，δ_n為權(quán)利要求2中計算的回波白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，δ_s為信號標(biāo)準(zhǔn)差，可以通過計算回波信號當(dāng)前點與窗口長度為j的前后2j+1個回波信號點的標(biāo)準(zhǔn)差獲得，通常情況下長度2j+1約為5%左右信號總采樣點長度。