[发明专利]基于时间序列的高频地波雷达海态数据融合方法

说明书

基于时间序列的高频地波雷达海态数据融合方法，本发明涉及高频地波雷达海态数据融合方法。本发明的目的是为了解决现有高频地波雷达在受到干扰情况下获得的海态数据异常，导致获得海态数据准确率低的问题。过程为：一：得到融合后数据；二：使融合后数据的所有序列满足平稳性；三：对满足平稳性的序列进行模型的拟合，得到时间序列方程；四：判断时间序列方程是否有效；五：得到下一个时刻预测的值；六：得到自适应卡尔曼滤波的状态转移方程与噪声方程；七：得到海态滤波数据；八：根据实际情况以一定的长度m滑动时间窗口，对待测回波进行海态反演处理，得到融合后数据，重复二～七，得到海态滤波数据。本发明属于高频地波雷达海态反演领域。

技术领域

本发明属于高频地波雷达海态反演领域，具体涉及高频地波雷达海态数据融合方法。

背景技术

高频地波雷达除了研究海上目标的超视距探测外，另一重要研究内容则是应用雷达所接收的回波数据，反演海洋信息，进行海态遥感。但是高频地波雷达有着非常复杂的电磁工作环境，其中包括电离层杂波干扰，电台干扰等。这些干扰及海况的复杂程度会影响海洋回波谱一阶和二阶谱区能量、一阶Bragg峰的强度及偏移，进而对海态参数的反演造成影响。考虑到海洋信息的变化是基于时间慢变的过程，雷达双频探测时，可以采用基于时间序列的双频自适应卡尔曼滤波处理进行海态数据处理。对海态信息做时间序列模型拟合后预测未来时刻的海态信息，同时通过自适应卡尔曼滤波算法计算出最优海态信息。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有高频地波雷达在受到干扰情况下获得的海态数据异常，导致获得海态数据准确率低的问题，而提出基于时间序列的高频地波雷达海态数据融合方法。

基于时间序列的高频地波雷达海态数据融合方法具体过程为：

步骤一：对高频地波雷达收到的回波进行海态反演处理，得到载频1海态数据和载频2海态数据，将载频1海态数据和载频2海态数据融合，得到融合后数据；

步骤二：对融合后数据做平稳性检验，对不满足平稳性的序列做差分，直到融合后数据的所有序列满足平稳性；

步骤三：对满足平稳性的序列进行模型的拟合，得到时间序列方程；

步骤四：将步骤一融合后数据减掉时间序列方程拟合出的序列后得到残差序列，观察残差序列是否符合正态分布，当残差序列满足正态分布时，时间序列方程ARIMA(p,i,q)有效；当残差序列不满足正态分布时，时间序列方程ARIMA(p,i,q)无效；

步骤五：按时间顺序将海态数据代入有效时间序列方程ARIMA(p,i,q)中，即得到下一个时刻预测的值；

步骤六：根据有效时间序列方程ARIMA(p,i,q)中的系数得到自适应卡尔曼滤波的状态转移方程与噪声方程；

步骤七：给定初值，对海态数据做自适应卡尔曼滤波，得到海态滤波数据；

步骤八：根据实际情况以一定的长度m滑动时间窗口，1≤m≤n，对待测高频地波雷达收到的回波进行海态反演处理，得到载频1海态数据和载频2海态数据，将载频1海态数据和载频2海态数据融合，得到融合后数据，重复步骤二～步骤七，得到海态滤波数据。

优选地，所述步骤一中对高频地波雷达收到的回波进行海态反演处理，得到载频1海态数据和载频2海态数据，将载频1海态数据和载频2海态数据融合，得到融合后数据；

所述n为数据时间窗口长度；

具体过程为：

载频1海态数据对应的序列为Data₁(i)，i＝1,2,3...n；

载频2海态数据对应的序列为Data₂(i)，i＝1,2,3...n；