[發(fā)明專利]星載雷達(dá)高度計(jì)的近岸非海洋波形檢測分類方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110049595.X
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN112782690B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 展藝華;徐曦煜;徐瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G01S13/88
• 分類號(hào): G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

本發(fā)明公開了一種星載雷達(dá)高度計(jì)的近岸非海洋波形檢測分類方法及系統(tǒng)，所述方法包括：接收星載雷達(dá)高度計(jì)采集的測量數(shù)據(jù)；根據(jù)經(jīng)緯度截取近岸區(qū)域的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)處理及特征提取得到波形特征數(shù)據(jù)，根據(jù)波形特征數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，使用主成分分析法得到降維后的波形特征數(shù)據(jù)；將降維后的波形特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的非海洋波形檢測模型，檢測出非海洋波形數(shù)據(jù)；將非海洋波形數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的非海洋波形分類器，得到非海洋回波類型，并添加至近岸波形數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)近岸海量波形的有規(guī)律、自動(dòng)化、智能化分類，有助于針對(duì)性進(jìn)行回波重跟蹤，針對(duì)近岸波形進(jìn)行有效處理，提高了近岸測高數(shù)據(jù)有效率和可用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)高度計(jì)非開闊海域測高領(lǐng)域，尤其涉及星載雷達(dá)高度計(jì)的近岸非海洋波形檢測分類方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雷達(dá)高度計(jì)主要用于海洋測量，用于獲取海面高度、有效波高和后向散射系數(shù)，雷達(dá)高度計(jì)向天底點(diǎn)發(fā)射脈沖信號(hào)，部分脈沖被粗糙海面反射回接收天線，回波波形反映了天線接收到的返回功率隨時(shí)間的變化，從衛(wèi)星上下傳的雷達(dá)高度計(jì)的回波波形需要經(jīng)過重跟蹤以獲得距離校正量，以此得到海面高、有效波高、后向散射系數(shù)等參數(shù)的估計(jì)。開闊海域雷達(dá)高度計(jì)回波波形可由Brown-Hayne模型表示，并使用最小二乘估計(jì)估計(jì)模型參數(shù)，從而從回波波形中提取出所需的海面參數(shù)，這個(gè)過程稱為回波重跟蹤。針對(duì)于其他區(qū)域，Davis提出了用于計(jì)算冰蓋高程變化的閾值重跟蹤(Seaice)算法，Wingham等人提出了重心偏移(OCOG)算法，用于重跟蹤陸地波形，這兩個(gè)算法是基于經(jīng)驗(yàn)的重跟蹤算法，計(jì)算較快，解算穩(wěn)定，對(duì)于不可用的數(shù)據(jù)可以跟蹤成功。另外，Halimi等人提出的BAGP模型主要針對(duì)波形平頂區(qū)存在對(duì)稱或不對(duì)稱尖峰的波形，波形針對(duì)性強(qiáng)，是一種模型算法。

近岸是與人類活動(dòng)最直接相關(guān)的區(qū)域，近岸海平面數(shù)據(jù)包含了許多與人類生活密切相關(guān)的信息。然而，由于測量受到脈沖足跡內(nèi)陸地的影響，高度計(jì)近岸回波波形呈現(xiàn)非常復(fù)雜的形態(tài)，并且海岸的地理和環(huán)境特征(例如，海岸線方向、地形、水深、降雨率)在世界范圍內(nèi)各有不同，使得近岸測高更為復(fù)雜，Brown-Hayne模型無法對(duì)回波波形進(jìn)行擬合或擬合效果欠佳，從而導(dǎo)致重跟蹤失敗或反演精度低，衛(wèi)星近岸數(shù)據(jù)大量不可用。近岸測高領(lǐng)域?qū)Υ蟮販y量學(xué)、海洋學(xué)等相關(guān)學(xué)科都具有積極意義，近岸測高已然成為亟須解決的難點(diǎn)。

為了提高近岸測高數(shù)據(jù)可用率及海面參數(shù)精度，可以對(duì)近岸回波波形進(jìn)行分類，針對(duì)波形形態(tài)特點(diǎn)的不同使用不同的重跟蹤算法分別處理。但目前存在的分類方法采用單一的人為統(tǒng)計(jì)，得到的分類標(biāo)準(zhǔn)地域性明顯，并不適用于全球近岸海域，且花費(fèi)較大的人力。如何實(shí)現(xiàn)近岸海量數(shù)據(jù)的智能化分類，并使分類涵蓋所有近岸波形，且每一類波形都有對(duì)應(yīng)的處理方法，以此拓展雷達(dá)高度計(jì)測高產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，成為了近岸測高問題中必須克服的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提出了星載雷達(dá)高度計(jì)的近岸非海洋波形檢測分類方法及系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種星載雷達(dá)高度計(jì)的近岸非海洋波形檢測分類方法，所述方法包括：

接收星載雷達(dá)高度計(jì)采集的測量數(shù)據(jù)；

根據(jù)經(jīng)緯度截取近岸區(qū)域的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)處理及特征提取得到波形特征數(shù)據(jù)，根據(jù)波形特征數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，使用主成分分析法得到降維后的波形特征數(shù)據(jù)；

將降維后的波形特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的非海洋波形檢測模型，檢測出非海洋波形數(shù)據(jù)；

將非海洋波形數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的非海洋波形分類器，得到非海洋回波類型，并添加至近岸波形數(shù)據(jù)庫。

作為上述方法的一種改進(jìn)，所述根據(jù)經(jīng)緯度截取近岸區(qū)域的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)處理及特征提取得到波形特征數(shù)據(jù)，根據(jù)波形特征數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，使用主成分分析法得到降維后的波形特征數(shù)據(jù)；具體包括：

根據(jù)經(jīng)緯度截取近岸區(qū)域的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行時(shí)空匹配得到近岸測高波形；