[發明專利]一種基于全極化雷達的冰蓋內部組構和冰流場分布特征識別方法

有效

• 申請號: 201811257205.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109283526B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王幫兵;孫波;王佳馨;田鋼;石戰結;趙文軻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞;邱啟旺

1.一種基于全極化雷達的冰蓋內部組構和冰流場分布特征識別方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1：通過正交方式布置的全極化雷達收發天線獲得四個通道雷達數據

S2：對步驟一獲得的雷達數據進行歸一化處理，得到四個通道的雷達反射回波記錄R_HH、R_HV、R_VH、R_VV；

其中，表示H方向的入射波電場強度，表示V方向的入射波電場強度；

S3：對四個通道雷達反射回波記錄R_HH、R_HV、R_VH、R_VV進行反褶積處理，得到四個通道的廣義反射系數序列合在一起記為

S4：采用逐層遞推法從上往下依次求取每一層的介電常數張量的特征值和偏轉角，從第1層到第n-1層的推導如公式(2)所示，而界面反射系數矩陣公式和透射系數矩陣公式、逆向透射系數矩陣公式分別如式(3)-(5)所示：

其中，表示第i層與第i+1層之間的界面反射系數矩陣，表示第i層與第i+1層之間的界面透射系數矩陣，表示第i層與第i+1層之間的界面逆向透射系數矩陣，表示雷達回波記錄中第i層與第i+1層之間界面的廣義反射系數矩陣，表示第i層的相位因子矩陣，d_i表示第i層的厚度；因第一層地表以上為各向同性空氣層，介電常數張量的特征值均為1，旋轉角為0，即ε₁₁＝1、ε₁₂＝1、ε₁₃＝1和將其代入公式(1)-(3)，求解得到第二層的介電常數張量的特征值ε₂₁、ε₂₂和旋轉角再通過公式(4)-(5)計算界面透射系數矩陣和逆向透射系數矩陣然后依次遞推，計算出n層的介電常數張量的特征值和旋轉角；

S5：根據S4得到的每層的介電常數張量的特征值ε_i1、ε_i2以及旋轉角以及根據冰晶組構方位張量和介電常數張量的相關關系的公式(6)和(7)，計算每一層的二階組構方位張量特征值a₁⁽²⁾、a₂⁽²⁾和a₃⁽²⁾

其中，ε_⊥和ε_//分別為垂直于C軸方向和平行于的C軸方向的介電常數，其由實驗室測得；根據公式(6)、(7)計算得到的二階組構方位張量即可用于判斷冰晶組構類型；

S6：因冰晶體C軸方向往往向正壓力軸方向聚集、垂直于剪切力軸、遠離拉伸力軸，因此S5中得到的冰晶組構類型和C軸方向特征也反映了晶體的受力狀況和形變程度；根據組構類型和C軸分布特征可以判斷冰晶體的受力狀況，其中拉伸力的方向即是冰流方向；逐層提取不同深度的冰層的流動方向，進一步獲得冰流場的空間分布特征。

2.根據權利要求1所述的基于全極化雷達的冰蓋內部組構和冰流場分布特征識別方法，其特征在于，所述的S3中的反褶積處理采用稀疏脈沖反褶積方法。

3.根據權利要求1所述的基于全極化雷達的冰蓋內部組構和冰流場分布特征識別方法，其特征在于，所述的界面反射系數矩陣公式(3)可變形為用于求解下層的介電常數張量的特征值ε_i+1,1、ε_i+1,2的公式(8)或(9)以及用于求解下層的旋轉角的公式(10)或(11)

其中，公式(8)-(11)中，和為公式(3)求得的第i層與第i+1層之間的界面反射系數矩陣的四個分量。