[發(fā)明專利]一種消除降雨對X波段雷達觀測海浪的影響的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710570313.4
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107422320B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳忠彪;何宜軍;張彪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發(fā)明公開了一種消除降雨對X波段雷達觀測海浪的影響的方法，包括兩部分：第一部分是從波浪場的主模態(tài)中提取波峰和波谷的位置；第二部分是從原始雷達圖像中提取波峰的強度值。本發(fā)明了解決現(xiàn)有技術(shù)中X波段雷達在降雨時無法觀測海浪信息的問題，為降雨時近岸的海洋活動和船只的安全航行等提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種消除降雨對X波段雷達觀測海浪的影響的方法。

背景技術(shù)

海浪是最常見的海洋現(xiàn)象之一，它不僅影響著港口航道建設(shè)、漁業(yè)生產(chǎn)等海洋活動，也是海氣能量交換、氣候變化等研究中的重要因素，因而海浪的觀測具有重要意義。波浪浮標(biāo)已經(jīng)被長期用于海浪的業(yè)務(wù)化觀測，但是它們只能獲得點或線的波浪變化、維護費用高、管理困難，尤其是在人們關(guān)注的特殊環(huán)境或者海況下可能無法使用；聲學(xué)多普勒觀測波浪的方法則對使用環(huán)境和海況等有較多限制，而且安裝困難。衛(wèi)星遙感(如雷達高度計和合成孔徑雷達)能獲得大面積的波高分布，但是其時間和空間分辨率差，衛(wèi)星的重復(fù)訪問周期長。X波段雷達具有高時間和空間分辨率，能夠全天時、全天候觀測海面，近年來被廣泛應(yīng)用于海浪的觀測中。

使用X波段雷達觀測海浪主要有兩種方式。第一種是利用非相參的導(dǎo)航X波段雷達，它向海面發(fā)射電磁波并接收后向散射回波的強度，由于Bragg散射及傾斜調(diào)制、陰影調(diào)制、流體力學(xué)調(diào)制等調(diào)制因素的影響，海浪在雷達圖像中形成清晰的明暗相間的條紋，再利用一定的反演算法從海浪條紋中提取定量的海浪信息，常用的算法包括三維傅里葉變換、正交函數(shù)分解等。第二種是利用相參X波段雷達觀測海浪，相參雷達可以記錄海面回波的強度和相位信息，根據(jù)多普勒效應(yīng)可以從回波的相位中獲得海面的徑向速度，由于徑向速度與海浪的運動直接相關(guān)，從而可以提取海浪信息。這兩種方法反演海浪的波高和海面風(fēng)場等參數(shù)都是基于回波強度的空間變化(如雷達圖像的信噪比、陰影變化等[1])，因而清晰的海浪圖像非常重要。但是，由于X波段的電磁波受降雨的影響容易衰減，導(dǎo)航X波段雷達和相參X波段雷達在降雨時都無法準(zhǔn)確對海面成像，通常只能將降雨等惡劣海況下的觀測作為異常值剔除[2]，而這些情況對于近岸的海洋活動和船只的安全航行等是非常重要的。因此，發(fā)明一種簡單易行的消除降雨對X波段雷達圖像影響的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中X波段雷達在降雨時無法觀測海浪信息的問題已成為本技術(shù)領(lǐng)域中急待解決的技術(shù)問題。

參考文獻：

[1]Rune Gangeskar,An algorithm for estimation of wave height fromshadowing in X-band radar sea surface images,IEEE Transactions on Geoscienceand Remote Sensing,52(6):3373-3381,2014

[3]Lund,Bjorn,Hans C.Graber,and Roland Romeiser.2012.Wind retrievalfrom shipborne nautical X-band radar data.IEEE Trans.Geosci.Remote Sensing50(10):3800-11.doi:10.1109/TGRS.2012.2186457。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單易行的消除降雨對X波段雷達圖像影響的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中X波段雷達在降雨時無法觀測海浪信息的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種消除降雨對X波段雷達觀測海浪的影響的方法，包括以下步驟：

步驟1：選取受降雨影響的X波段雷達圖像序列I(r,θ,t)，對該雷達圖像序列作經(jīng)驗正交函數(shù)分解，利用第一主模態(tài)重構(gòu)波浪場I_r(r,θ)，其中，I(r,θ,t)是雷達圖像的強度值，r為圖像中的點到雷達的距離，θ是方位角，t為采集數(shù)據(jù)的時間；