[發明專利]多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法

有效

• 申請號: 201910784233.8
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110456348B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 萬勇;戴永壽;張曉宇;李立剛;孫偉峰;周鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法，包括：進行多視向SAR海浪同步數據模擬仿真，進而獲得多視向SAR海浪同步數據；基于多視向SAR海浪同步數據，運用MPI算法對各單星SAR海浪同步數據進行反演，得到各單星SAR海浪同步數據的最適海浪譜，估算各單星海浪同步數據的截斷波長；根據方位角與截斷波長的關系確定各單星SAR海浪同步數據的最適海浪譜的融合權值，根據各單星SAR海浪同步數據的最適海浪譜的融合權值對反演得到的最適海浪譜進行數據融合，融合之后得到多星融合之后的最適海浪譜，基于多星融合之后的最適海浪譜，分別估算融合前后的最適海浪譜對應的截斷波長，實現截斷波長補償。

技術領域

本公開涉及海浪觀測技術領域，特別是涉及多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法，SAR，Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提到了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

海浪是發生在海洋表面的一種小尺度的風生重力波，包括風浪和涌浪，同時也是一種重要的海洋動力過程。研究海浪的生成和演化機制，揭示其內部結構和外在特征，成為海洋學中的一個重要研究領域，對于國防、航運、港口以及海上石油平臺的建設等都具有重要意義。獲取海浪信息的常用方法主要有數值預報、現場觀測以及遙感觀測等。數值預報主要是利用海浪模式計算并預報海域的海況信息；現場觀測主要是利用浮標實測研究海域海況；遙感觀測主要是利用SAR、高度計以及散射計等設備實現海域海況的觀測。與其他手段相比，SAR的空間分辨率很高，可以全天時、全天候工作，并且觀測結果不受水下地形影響，具有多波段、多極化，可以實現空間大范圍海浪的探測。

在實現本公開的過程中，發明人發現現有技術中存在以下技術問題：

由于速度聚束調制的影響，SAR觀測海浪存在方位向截斷的現象，導致SAR觀測到的主要是長波涌浪的結果，而且只能觀測到波長大于截斷波長的海浪，無法觀測到完整的海浪信息。這是單星SAR觀測海浪的致命缺點，極大的限制了SAR對海浪的觀測能力和觀測的完整性，也一定程度上限制了SAR對海浪業務化觀測的實現。針對單星SAR觀測海浪存在截斷波長的問題，未來可通過組網SAR衛星協同觀測的方式在一定程度上解決，但是由于技術水平的限制，目前的在軌衛星無法實現同時觀測同一塊海域，獲取不到多視向SAR海浪同步數據，無法實現截斷波長的補償。

SAR對海浪觀測產生截斷波長的問題，是SAR觀測海浪的一個固有弊端，國內外鮮少有學者針對截斷波長的問題進行深入研究。影響截斷波長的參數有有效波高、風速、SAR入射角、距離速度比、波軌道速度等，目前針對截斷波長的研究大都致力于截斷波長與上述海浪參數的互相估算，并沒有關于截斷波長補償的相關研究。開展截斷波長補償工作的前提是需要衛星組網協同觀測獲取多視向SAR海浪同步數據。因為不同的SAR觀測方向帶來的方位向截斷程度是不同的，不同截斷程度的同步數據按權值進行融合可以有效地彌補方位向截斷產生的影響。

目前的在軌衛星無法實現多顆SAR對同一海域的同時觀測，獲取不到多視向同步數據，因此需要通過成像仿真的方式獲取，為未來組網SAR衛星觀測海浪奠定基礎。然而目前的研究大都是單星SAR成像仿真，多星成像仿真尚未有研究。運用仿真的手段，目前獲取海面SAR圖像的方法是根據海面模型、海面電磁散射模型以及SAR對海浪的成像機制直接仿真得到海面SAR圖像。該方法雖然避免了復雜原始SAR數據的計算，但不能較全面的反映SAR系統特征，尤其是在海面回波信號生成過程中不能引入速度聚束效應，生成的海面回波信號精度受限，不符合真實海面的物理機制。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法；對于實現海浪信息的完整探測、SAR對海浪業務化觀測等具有重要的意義；

本公開提供了多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法；

多視向SAR海浪譜數據融合的海浪截斷波長補償方法，包括：