[发明专利]一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型

说明书

本发明公开了一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型，该Ku‑LSM模型为：其中为水面总后向散射系数，σ_br为布拉格后向散射系数，σ_sp为准镜面后向散射系数，σ_wb为破碎波后向散射系数，p、q为权重值。权重值p、q是通过微波暗室测量不同角度、不同风速条件下的后向散射数据，与从若干对NCSAT散射计和PR降雨雷达数据集合中筛选出的数据集合拟合并交叉验证而得到。本发明基于实验室测量数据建立的半经验散射模型，通过对权重值和常数系数的拟合取值，能精准可靠的描述连续入射角下水面散射回波特性，良好验证和修订水面电磁散射模型，为未来海洋雷达卫星论证提供有利的支撑。

技术领域

本发明涉及水面后向散射回波研究领域，特别是涉及一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型。

背景技术

目前，国内外出现了各种不同的有关水面后向散射回波模型，来描述不同散射机制对水面后向散射回波的影响。但不论是何种模型，都很难在连续入射波频率、入射角、不同极化状态、不同风况下得到一致的散射结果。有的模型在VV极化下可以得到一致结果，但在HH极化下出现较大偏差；有的模型并不能复现雷达后向散射特性随方位向的变化，有的则难以解释长波倾斜对水面后向散射系数的调制；有的理论过分强调破碎海浪对雷达后向散射的作用，而这显然又与观测数据不符。

针对水面后向散射回波的研究，现在普遍认为水面后向散射回波由三部分组成，表达式为：

其中，σ_br代表布拉格后向散射系数，σ_sp代表准镜面后向散射系数，σ_wb代表破碎波后向散射系数，j代表极化状态。

但该水面散射模型主要由理论推导而来，与实际的水面散射测量过程中各种理论模型的边界条件和近似性往往不能完全符合。

因此，本申请有必要基于实验室测量数据建立一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验散射模型，来描述连续入射角下水面散射特性，以验证修订水面电磁散射模型，并为未来海洋雷达卫星论证提供支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型，使其能准确可靠的描述连续入射角下水面散射特性，并验证和修订水面电磁散射模型，为未来海洋雷达卫星论证提供支撑，从而克服现有的水面散射模型的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型，所述Ku波段VV极化水面后向散射特性的半经验模型为：

其中，为水面总后向散射系数，σ_br为布拉格后向散射系数，σ_sp为准镜面后向散射系数，σ_wb为破碎波后向散射系数，p、q为权重值

进一步改进，所述权重值p是通过微波暗室测量不同角度下的后向散射数据，与不同风速条件下，从若干对NCSAT散射计和PR降雨雷达数据集合中筛选出的数据集合拟合并交叉验证而得到。

进一步改进，所述破碎波后向散射系数σ_wb在入射角θ，风向与入射方位夹角φ_w状态下，计算得到雷达过滤均方斜率设定常数系数a，并通过水体的介电常数ε_wb，建立水面破碎波后向散射系数模型为：

进一步改进，所述权重值q和常数系数a是通过从若干对NCSAT散射计和PR降雨雷达数据集合中筛选，并拟合不同风速下，不同入射角及风向与微波入射方位向夹角φ_w状态下的后向散射数据而得到。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：