[发明专利]一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法

权利要求书

1.一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、离线读取雷达文件得到原始雷达图像集，分别对每个原始雷达图像进行处理获得每个原始雷达图像对应的逆风方向全距离积分面积；

再根据采集每个原始雷达图像时的风速，建立风速与逆风方向全距离积分面积的函数关系；

步骤2、在线读取风速待测的雷达图像，计算出风速待测的雷达图像的逆风方向全距离积分面积；

步骤3、将步骤2中计算出的逆风方向全距离积分面积代入步骤1中建立的风速与逆风方向全距离积分面积的函数，得到采集步骤2读取的雷达图像时的海表面风速。

2.根据权利要求1所述的一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

步骤1.1、离线读取雷达文件获得原始雷达图像，并记录原始雷达图像的方位、径向距离以及回波强度信息，对记录的回波强度信息进行同频干扰抑制处理后，再对处理后的回波强度信息进行归一化；

步骤1.2、基于归一化后的回波强度信息，计算逆风方向全距离积分面积；

步骤1.3、重复步骤1.1至步骤1.2的过程，获得H个原始雷达图像对应的逆风方向全距离积分面积；

应用最小二乘拟合建立采集原始雷达图像时的风速与逆风方向全距离积分面积的函数关系。

3.根据权利要求2所述的一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述对记录的回波强度信息进行同频干扰抑制处理采用的是滤波算法。

4.根据权利要求3所述的一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述步骤1.2的具体过程为：

步骤1.2.1、计算直方图统计中的阈值T：

T＝k×M

其中：M是原始雷达图像中方位角线数，即在原始雷达图像的极坐标系中，同一径向距离上像素点的个数，k是经验参数；

步骤1.2.2、在原始雷达图像的极坐标系中，选取出到原始雷达图像中心径向距离相同的一组像素点，按照选取出像素点的归一化回波强度，将选取出的像素点存储到回波强度范围为0到1的m个直方图窗格中；

若某个直方图窗格中的像素点个数小于阈值T，则该直方图窗格中像素点的归一化回波强度被认为是异常值并排除掉；若某个直方图窗格中的像素点个数不小于阈值T，则该直方图窗格中像素点的归一化回波强度被认为是正常值并保留；

从保留下来的归一化回波强度值中选择出最大的回波强度值，将选择出的回波强度值作为当前径向距离下的回波强度值；

步骤1.2.3、重复执行步骤1.2.2，直至各个像素点到原始雷达图像中心的径向距离值均被遍历到，分别得到各个径向距离下的回波强度值；

步骤1.2.4、将各个径向距离下的回波强度值拟合至理想距离衰减模型，确定出理想距离衰减模型的回归参数；

步骤1.2.5、计算逆风方向的衰减水平分量C_wind；

步骤1.2.6、基于逆风方向的衰减水平分量C_wind和理想距离衰减模型的回归参数计算逆风方向的衰减函数值；

再基于逆风方向的衰减函数值计算逆风方向全距离积分面积S_wind。

5.根据权利要求4所述的一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述从保留下来的回波强度值中选择出最大的回波强度值，其具体为：

其中，r是雷达天线到海表面的径向距离，即选取出的像素点到原始雷达图像中心的径向距离，{X(r,θ)}是在当前径向距离r下被保留下来的归一化回波强度值集合，θ是原始雷达图像的方位角，X_ra(r是选择出的当前径向距离r下最大的回波强度值。

6.根据权利要求5所述的一种基于航海雷达图像的海面风速反演方法，其特征在于，所述步骤1.2.4的具体过程为：

其中：b₀和b₁是回归参数，D(r是径向距离r对应的理想距离衰减函数模型值，即径向距离r处的回波强度拟合值。