[发明专利]多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法

说明书

本发明公开了多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法，包括：进行多视向SAR海浪同步数据模拟仿真，进而获得多视向SAR海浪同步数据；基于多视向SAR海浪同步数据，运用MPI算法对各单星SAR海浪同步数据进行反演，得到各单星SAR海浪同步数据的最适海浪谱，估算各单星海浪同步数据的截断波长；根据方位角与截断波长的关系确定各单星SAR海浪同步数据的最适海浪谱的融合权值，根据各单星SAR海浪同步数据的最适海浪谱的融合权值对反演得到的最适海浪谱进行数据融合，融合之后得到多星融合之后的最适海浪谱，基于多星融合之后的最适海浪谱，分别估算融合前后的最适海浪谱对应的截断波长，实现截断波长补偿。

技术领域

本公开涉及海浪观测技术领域，特别是涉及多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法，SAR，Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

海浪是发生在海洋表面的一种小尺度的风生重力波，包括风浪和涌浪，同时也是一种重要的海洋动力过程。研究海浪的生成和演化机制，揭示其内部结构和外在特征，成为海洋学中的一个重要研究领域，对于国防、航运、港口以及海上石油平台的建设等都具有重要意义。获取海浪信息的常用方法主要有数值预报、现场观测以及遥感观测等。数值预报主要是利用海浪模式计算并预报海域的海况信息；现场观测主要是利用浮标实测研究海域海况；遥感观测主要是利用SAR、高度计以及散射计等设备实现海域海况的观测。与其他手段相比，SAR的空间分辨率很高，可以全天时、全天候工作，并且观测结果不受水下地形影响，具有多波段、多极化，可以实现空间大范围海浪的探测。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：

由于速度聚束调制的影响，SAR观测海浪存在方位向截断的现象，导致SAR观测到的主要是长波涌浪的结果，而且只能观测到波长大于截断波长的海浪，无法观测到完整的海浪信息。这是单星SAR观测海浪的致命缺点，极大的限制了SAR对海浪的观测能力和观测的完整性，也一定程度上限制了SAR对海浪业务化观测的实现。针对单星SAR观测海浪存在截断波长的问题，未来可通过组网SAR卫星协同观测的方式在一定程度上解决，但是由于技术水平的限制，目前的在轨卫星无法实现同时观测同一块海域，获取不到多视向SAR海浪同步数据，无法实现截断波长的补偿。

SAR对海浪观测产生截断波长的问题，是SAR观测海浪的一个固有弊端，国内外鲜少有学者针对截断波长的问题进行深入研究。影响截断波长的参数有有效波高、风速、SAR入射角、距离速度比、波轨道速度等，目前针对截断波长的研究大都致力于截断波长与上述海浪参数的互相估算，并没有关于截断波长补偿的相关研究。开展截断波长补偿工作的前提是需要卫星组网协同观测获取多视向SAR海浪同步数据。因为不同的SAR观测方向带来的方位向截断程度是不同的，不同截断程度的同步数据按权值进行融合可以有效地弥补方位向截断产生的影响。

目前的在轨卫星无法实现多颗SAR对同一海域的同时观测，获取不到多视向同步数据，因此需要通过成像仿真的方式获取，为未来组网SAR卫星观测海浪奠定基础。然而目前的研究大都是单星SAR成像仿真，多星成像仿真尚未有研究。运用仿真的手段，目前获取海面SAR图像的方法是根据海面模型、海面电磁散射模型以及SAR对海浪的成像机制直接仿真得到海面SAR图像。该方法虽然避免了复杂原始SAR数据的计算，但不能较全面的反映SAR系统特征，尤其是在海面回波信号生成过程中不能引入速度聚束效应，生成的海面回波信号精度受限，不符合真实海面的物理机制。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法；对于实现海浪信息的完整探测、SAR对海浪业务化观测等具有重要的意义；

本公开提供了多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法；

多视向SAR海浪谱数据融合的海浪截断波长补偿方法，包括：