[發明專利]一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型

有效

• 申請號: 202010069265.2
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111220961B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王曉晨;吳學簫;劉致曲;田維;邵蕓
• 申請（專利權）人: 中科衛星應用德清研究院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01N23/203
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型，該Ku?LSM模型為：其中為水面總后向散射系數，σ_br為布拉格后向散射系數，σ_sp為準鏡面后向散射系數，σ_wb為破碎波后向散射系數，p、q為權重值。權重值p、q是通過微波暗室測量不同角度、不同風速條件下的后向散射數據，與從若干對NCSAT散射計和PR降雨雷達數據集合中篩選出的數據集合擬合并交叉驗證而得到。本發明基于實驗室測量數據建立的半經驗散射模型，通過對權重值和常數系數的擬合取值，能精準可靠的描述連續入射角下水面散射回波特性，良好驗證和修訂水面電磁散射模型，為未來海洋雷達衛星論證提供有利的支撐。

技術領域

本發明涉及水面后向散射回波研究領域，特別是涉及一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型。

背景技術

目前，國內外出現了各種不同的有關水面后向散射回波模型，來描述不同散射機制對水面后向散射回波的影響。但不論是何種模型，都很難在連續入射波頻率、入射角、不同極化狀態、不同風況下得到一致的散射結果。有的模型在VV極化下可以得到一致結果，但在HH極化下出現較大偏差；有的模型并不能復現雷達后向散射特性隨方位向的變化，有的則難以解釋長波傾斜對水面后向散射系數的調制；有的理論過分強調破碎海浪對雷達后向散射的作用，而這顯然又與觀測數據不符。

針對水面后向散射回波的研究，現在普遍認為水面后向散射回波由三部分組成，表達式為：

其中，σ_br代表布拉格后向散射系數，σ_sp代表準鏡面后向散射系數，σ_wb代表破碎波后向散射系數，j代表極化狀態。

但該水面散射模型主要由理論推導而來，與實際的水面散射測量過程中各種理論模型的邊界條件和近似性往往不能完全符合。

因此，本申請有必要基于實驗室測量數據建立一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗散射模型，來描述連續入射角下水面散射特性，以驗證修訂水面電磁散射模型，并為未來海洋雷達衛星論證提供支撐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型，使其能準確可靠的描述連續入射角下水面散射特性，并驗證和修訂水面電磁散射模型，為未來海洋雷達衛星論證提供支撐，從而克服現有的水面散射模型的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型，所述Ku波段VV極化水面后向散射特性的半經驗模型為：

其中，為水面總后向散射系數，σ_br為布拉格后向散射系數，σ_sp為準鏡面后向散射系數，σ_wb為破碎波后向散射系數，p、q為權重值

進一步改進，所述權重值p是通過微波暗室測量不同角度下的后向散射數據，與不同風速條件下，從若干對NCSAT散射計和PR降雨雷達數據集合中篩選出的數據集合擬合并交叉驗證而得到。

進一步改進，所述破碎波后向散射系數σ_wb在入射角θ，風向與入射方位夾角φ_w狀態下，計算得到雷達過濾均方斜率設定常數系數a，并通過水體的介電常數ε_wb，建立水面破碎波后向散射系數模型為：

進一步改進，所述權重值q和常數系數a是通過從若干對NCSAT散射計和PR降雨雷達數據集合中篩選，并擬合不同風速下，不同入射角及風向與微波入射方位向夾角φ_w狀態下的后向散射數據而得到。

采用這樣的設計后，本發明至少具有以下優點：