[發明專利]一種高度計風浪和涌浪有效波高分離方法

有效

• 申請號: 201810025864.7
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108363676B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 李水清;侯一筠
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06N3/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種高度計風浪和涌浪有效波高分離方法，其特征在于包括以下步驟：

構建高度計雙波段后向散射系數關于風速和波齡的特征函數關系；

求解風速和波齡關于雙波段后向散射系數的反函數關系，通過高度計觀測的雙波段后向散射系數計算風速和波齡；

所述求解風速和波齡關于雙波段后向散射系數的反函數關系，通過高度計觀測的雙波段后向散射系數計算風速和波齡，包括以下步驟：

1)利用神經網絡方法，逆向求解雙波段后向散射系數的特征函數關系，得到風速和波齡關于雙波段后向散射系數的反函數關系：將風速和波齡作為神經網絡的輸出，將雙波段后向散射系數作為神經網絡的輸入，訓練得到神經網絡參數，并代入神經網絡；

2)基于反函數關系，根據高度計觀測的雙波段后向散射系數，得到風速和波齡；

根據風速和波齡得到風浪有效波高，并結合高度計觀測的波浪有效波高得到涌浪有效波高。

2.根據權利要求1所述的一種高度計風浪和涌浪有效波高分離方法，其特征在于所述構建高度計雙波段后向散射系數關于風速和波齡的特征函數關系，包括以下步驟：

通過鏡面反射理論和風浪譜模型建立高度計雙波段后向散射系數關于風速和波齡的特征函數關系；

通過觀測數據確定特征函數關系中的待定系數，將待定系數帶入特征函數關系中，得到雙波段后向散射系數的特征函數關系。

3.根據權利要求2所述的一種高度計風浪和涌浪有效波高分離方法，其特征在于所述通過鏡面反射理論和風浪譜模型建立高度計雙波段后向散射系數關于風速和波齡的特征函數關系包括以下步驟：

后向散射系數σ₀表示為菲涅爾反射系數和均方波陡的比值：

σ₀＝R/s² (1)

其中R是菲涅爾反射系數，s²是海表均方波陡，其中均方波陡為風浪譜積分的形式：

其中是風浪譜，是波數矢量，k是波數，k_d是截斷波數，k_p是譜峰波數；式中的菲涅爾反射系數為：

其中為k_em是高度計的發射信號波數，a_t是待定系數；為風浪譜積分的形式:

其中k_r是波數下限；

風浪譜模型：

其中B_l(k)和B_h(k)分別表示為:

其中α_p是與波齡相關的參數,c_p是主波的波速,k_p是譜峰波數,G^H是峰升因子，U₁₀是風速，c_m是最小波速，k_m是最小波速對應的波數，c是波速,α_m是平衡域參數；

將公式(5)-(7)分別代入均方波陡(2)和菲涅爾反射系數(3)-(4)，并最終代入公式(1)中，得到高度計雙波段后向散射系數關于風速和波齡的特征函數關系：

σ₀＝F(U₁₀,β) (8)

其中σ₀為Ku波段后向散射系數σ_0Ku或C波段的后向散射系數σ_0C，β是波齡。

4.根據權利要求1所述的一種高度計風浪和涌浪有效波高分離方法，其特征在于所述根據風速和波齡得到風浪有效波高，并結合高度計觀測的波浪有效波高得到涌浪有效波高包括以下步驟：

基于風浪成長關系，利用風速和波齡計算風浪有效波高；

基于波高-波能關系，得到高度計觀測的波浪和基于風浪成長關系計算的風浪有效波高之間的差異，進而得到涌浪有效波高。