[发明专利]一种顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法

权利要求书

1.一种顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建流场图和对应干涉相位图作为训练集；

(2)构建基于pix2pix算法的海表流场反演模型，并使用训练集对该模型进行训练；所述海表流场反演模型包括生成器和判别器，所述生成器采用U-Net结构；所述判别器采用条件判别器PatchGAN结构；训练模型的优化器采用Adam优化器；

(3)将测试集中不同系统参数、不同仿真场下的干涉相位图输入到训练完毕的海表流场反演模型，得到对应的海表流场。

2.根据权利要求1所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，在步骤(1)中，构建流场图的方法如下：

通过下载OSCAR实时海洋表层流数据，将k个流场数据文件使用matlab中imagesc函数进行处理得到k个流场图，该数据是由卫星高度计数据、QuickSCAT风场资料以及温度场数据联合反演得到的海表流场，构建k个N*N的流场图，N为正整数。

3.根据权利要求2所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，在步骤(1)中，构建流场图对应的干涉相位图的方法如下：

使用海面微波成像仿真模型：M4S模型，根据给定的输入海洋流场和海面风场，基于海面组合表面模型基础上建立的波-流交互模型，生成相应的海浪谱后，再根据给定的雷达系统参数，生成不同雷达波段、极化方式、入射角、基线长度等参数下的顺轨干涉相位图，将k个流场图输入M4S模型中得到与之对应的干涉相位图，即k个phs.bin文件，对phs.bin文件进行二进制可视化处理。

4.根据权利要求3所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，对phs.bin文件进行二进制可视化处理的方法如下：

使用matlab读取phs.bin文件后，采用浮点数读数方式读出N*N的矩阵，再使用imagesc函数对矩阵进行可视化处理得到对应的干涉相位图。

5.根据权利要求2所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生成器包括编码器和解码器，所述编码器包括卷积操作和下采样操作，通过i次卷积操作和下采样操作，将大小为N*N的输入干涉相位图处理为的特征提取图；所述解码器包括卷积操作、上采样操作和跳跃连接，所述上采样操作采用双线性插值法，所述跳跃连接融合了底层信息的位置信息与深层特征的语义信息，通过i次卷积操作和上采样操作，将的特征提取图恢复到N*N的图片，同时采用i-1次跳跃连接，实现了图像分辨率恢复的功能。

6.根据权利要求2所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述PatchGan结构采用全卷积形式，图像经过各种卷积层后将输入映射为N*N的矩阵，X_N*N代表每个patch为真样本的概率，将X_N*N求均值，即为判别器最终输出；将生成器产生的N*N的反演流场图与N*N的实际流场同时输入判别器中，通过p次编码操作，得到2^p*2^p*512的结果后进行真假判断，所述编码操作包括卷积操作和上采样操作。

7.根据权利要求1所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述Adam优化器的流程如下：

(a)初始化参数ω和b的微分dω和db的一阶矩变量V_dω＝0，V_db＝0以及二阶矩变量S_dω＝0，S_db＝0；

(b)在第s次迭代中，采用小批量随机梯度下降法来计算微分dω和db；

(c)计算动量的指数加权平均数；

(d)用均方根传播进行更新；

(e)计算动量和均方根传播的偏差修正；

(f)更新权重。

8.根据权利要求1所述顺轨干涉合成孔径雷达海表流场反演方法，其特征在于，所述海表流场反演模型的损失函数G^*如下：

L₁(G(X))＝E_X,Y(||Y-G(X)||₁)

其中，G(X)为生成器G对于样本X的生成结果，D(Y)为判别器D在判别真实样本Y时的输出,E_X(·)为样本X分布的期望函数，E_X,Y和E_Y,X为联合分布的期望函数，λ为权重参数，||·||₁表示计算绝对偏差。