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    l重庆时时彩走势图: 一种海态雷达内波参数反演方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310298164.2

    申请日:

    2013.07.17

    公开号:

    CN103344950A

    公开日:

    2013.10.09

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01S 7/41申请公布日:20131009|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 7/41申请日:20130717|||公开
    IPC分类号: G01S7/41 主分类号: G01S7/41
    申请人: 苏州科技学院
    发明人: 杨永生; 张宗杰; 赵梅
    地址: 215000 江苏省苏州市滨河路1701号
    优先权:
    专利代理机构: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 曹毅
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310298164.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.03.02|||2013.11.06|||2013.10.09

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种海态雷达内波参数反演方法,包括以下步骤:首先输入幅海态雷达极坐标形式的回波数据,通过最小二乘法剔除雷达斜坡的影响,接着将雷达回波数据转换到笛卡尔坐标系下,通过阈值法,剔除海尖峰干扰;对预处理后的数据进行叠加的局部Radon变换,利用Radon变换方向角的最大值得到内波的传播方向;然后对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,并利用时间平均来求内波的传播速度;最后,利用内波的传播速度对内波包络进行对齐求平均,求内波的包络个数和波长。采用本发明技术方案,在回波数据预处理方面具有速度快,易于实现的特点;并增强了远距离处雷达图像内波的特征。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,包括以下步骤:
    步骤1)输入                                                幅时间分辨率为的海态雷达极坐标形式的回波数据,其中,,,为雷达斜距,为雷达天线方位视向角,其取值范围为,以为参考方向,并指向正东;通过最小二乘法剔除雷达斜坡的影响,记为;
    步骤2)将剔除雷达斜坡后的极坐标形式的回波转换到笛卡尔坐标系下,记为;
    步骤3),通过阈值法,从笛卡尔坐标系下的回波数据中剔除海尖峰的干扰,记为;
    步骤4),对进行叠加的局部Radon变换,利用Radon变换方向角的最大值得到内波的传播方向,记为;
    步骤5),对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,并利用时间平均来求内波的传播速度;
    步骤6),利用内波的传播速度对内波包络进行对齐求平均,然后采用峰值法和过零点,求内波的包络个数和波长。

    2.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(1)具体过程为:对每幅雷达回波数据沿和方向上分别求平均并用最小二乘法来拟合,记为和,然后,在回波数据的方向上减掉和方向上减掉,记为。

    3.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(2)具体过程为:回波数据从极坐标形式转换为笛卡尔形式,其中,为海面水平正东方向,为海面水平正北方向;为雷达天线入射角。

    4.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(3)具体过程为:对回波数据求均值,其中,为索引,为雷达斜距方向上的点数,为雷达天线方位视向角离散化的点数;将海尖锋的阈值设为,对回波数据逐一搜索,若数据值大于,则用窗口的中心覆盖当前标记的海尖峰,然后用该窗口(不含中心处)的均值来替代海尖锋的数据值,剔除海尖峰后的回波数据记为。

    5.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(4)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据记为进行叠加的局部Radon变换, ,其中,为狄拉克函数,为Radon变换投影的距离,为Radon变换投影的方向角,为局部Radon变换窗口的尺寸,为Radon变换数据的重复率,其取值范围为,,,,;对函数求方差后并沿着方向求平均,记为,则函数的最大值所对应的求平均后就是内波的传播方向,以正东方向为参考。

    6.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(5)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,使得内波传播方向与轴平行,记为,对沿方向求平均得到,计算时刻内的最大值所偏移的距离,则内波的传播速度。

    7.  根据权利要求1所述的海态雷达内波参数反演方法,其特征在于,所述步骤(6)具体过程为:利用内波的传播速度,对内波包络进行对齐,得到,然后进行时间的平均得到增强的内波包络,利用峰值法和过零点得到内波包络的个数和波长参数。

    说明书

    说明书一种海态雷达内波参数反演方法
    技术领域
    本发明涉及一种海态雷达内波参数反演方法。
    背景技术
    海洋内波是发生在海水内部的一种波动, 其振幅可达数十米,甚至上百米。由于内波的隐蔽性、随机性和极强的破坏性,使人类防不胜防,故有“水下魔鬼”之称。研究内波的主要实验方法有现场测量和遥感观测。现场测量不但需要温盐深剖面仪、海流计及声学多普勒流速剖面仪等测量仪器,而且观测范围有限、经常受到海上天气等影响。因此,内波的现场测量具有成本高、获取信息不完整等缺点。
    合成孔径雷达和海态雷达是遥感观测内波常用的两种平台。合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)具有较高的空间分辨率,但重复观测内波的条件还不具备。由于海浪对Bragg波的非线性调制以及相干斑噪声的影响,从SAR图像上反演内波参数是个病态问题,其反演精度还有待于提高。
    海态雷达具有高的时间分辨率,每分钟可获得数十张雷达图像。由于远距离海面回波强度比近距离海面的回波弱两个数量级已上,这导致远距离处的内波特征在雷达图像上较弱,不易提取。此外,雷达天线受到风速的影响,使得雷达回波在不同方位视向角上存在偏差。这表明雷达回波是距离和方位视向角的函数,从雷达回波中剔除距离和方位视向角的影响称之为斜坡校正问题。对于内波来讲,海面上较强的白泡散射(常称为海尖锋)也是一种干扰。因此,剔除海尖峰的干扰、雷达斜坡的校正的预处理是反演内波参数的关键问题。
    从海态雷达图像上反演的内波参数有:传播方向、速度、包络的个数及波长等参数。通常采用Radon变换来确定内波的传播方向,Radon变换具有将图像的直线特征转换为点特征的几何特性,但内波的形状通常是曲线形式而非直线形式。因此,直接对回波数据进行整体的Radon变换,得到的内波的传播方向并不准确。而内波的传播方向反演的精度将直接影响到内波的速度、包络的个数和波长等参数的精度。
    基于以上原因,发明一种易行的精度高的海态雷达内波参数反演方法,以解决现有技术中内波参数反演易受影响且精确度不高的问题已成为本技术领域中亟待解决的技术问题。
    发明内容
    本发明的目的在于克服现有技术存在的问题,提供一种海态雷达内波参数反演方法。
    为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
    一种海态雷达内波参数反演方法,包括以下步骤:
    步骤1)输入                                               幅时间分辨率为的海态雷达极坐标形式的回波数据,其中,,,为雷达斜距,为雷达天线方位视向角,其取值范围为,以为参考方向,并指向正东;通过最小二乘法剔除雷达斜坡的影响,记为;
    步骤2)将剔除雷达斜坡后的极坐标形式的回波转换到笛卡尔坐标系下,记为;
    步骤3),通过阈值法,从笛卡尔坐标系下的回波数据中剔除海尖峰的干扰,记为;
    步骤4),对进行叠加的局部Radon变换,利用Radon变换方向角的最大值得到内波的传播方向,记为;
    步骤5),对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,并利用时间平均来求内波的传播速度;
    步骤6),利用内波的传播速度对内波包络进行对齐求平均,然后采用峰值法和过零点,求内波的包络个数和波长。
    进一步的,所述步骤(1)具体过程为:对每幅雷达回波数据沿和方向上分别求平均并用最小二乘法来拟合,记为和,然后,在回波数据的方向上减掉和方向上减掉,记为。
    进一步的,所述步骤(2)具体过程为:回波数据从极坐标形式转换为笛卡尔形式,其中,为海面水平正东方向,为海面水平正北方向;为雷达天线入射角。
    进一步的,所述步骤(3)具体过程为:对回波数据求均值,其中,为索引,为雷达斜距方向上的点数,为雷达天线方位视向角离散化的点数;将海尖锋的阈值设为,对回波数据逐一搜索,若数据值大于,则用窗口的中心覆盖当前标记的海尖峰,然后用该窗口(不含中心处)的均值来替代海尖锋的数据值,剔除海尖峰后的回波数据记为。
    进一步的,所述步骤(4)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据记为进行叠加的局部Radon变换, ,其中,为狄拉克函数,为Radon变换投影的距离,为Radon变换投影的方向角,为局部Radon变换窗口的尺寸,为Radon变换数据的重复率,其取值范围为,,,,;对函数求方差后并沿着方向求平均,记为,则函数的最大值所对应的求平均后就是内波的传播方向,以正东方向为参考。
    进一步的,所述步骤(5)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,使得内波传播方向与轴平行,记为,对沿方向求平均得到,计算时刻内的最大值所偏移的距离,则内波的传播速度。
    进一步的,所述步骤(6)具体过程为:利用内波的传播速度,对内波包络进行对齐,得到,然后进行时间的平均得到增强的内波包络,利用峰值法和过零点得到内波包络的个数和波长参数。
    本发明的有益效果: 
    1、本发明对极坐标形式的雷达回波数据进行两次一维的斜坡校正,并采用阈值法剔除海尖峰的预处理,具有速度快,易于实现的特点;并增强了远距离处雷达图像的内波特征。
    2、本发明采用叠加的局部Radon变换,反演内波的传播方向,可以克服Radon变换对曲线几何特征的不足,从而提高内波参数的反演精度。
    3、本发明的海态雷达内波参数反演方法可以对雷达图像作进一步的图像处理,来获得更多的内波参数。
    附图说明
    图1是本发明的流程图。
    具体实施方式
    下面将参考附图并结合实施例,来详细说明本发明。
    参照图1所示,一种海态雷达内波参数反演方法,包括以下步骤:
    步骤1)输入幅时间分辨率为的海态雷达极坐标形式的回波数据,其中,,,为雷达斜距,为雷达天线方位视向角,其取值范围为,以为参考方向,并指向正东;通过最小二乘法剔除雷达斜坡的影响,记为;
    步骤2)将剔除雷达斜坡后的极坐标形式的回波转换到笛卡尔坐标系下,记为;
    步骤3),通过阈值法,从笛卡尔坐标系下的回波数据中剔除海尖峰的干扰,记为;
    步骤4),对进行叠加的局部Radon变换,利用Radon变换方向角的最大值得到内波的传播方向,记为;
    步骤5),对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,并利用时间平均来求内波的传播速度;
    步骤6),利用内波的传播速度对内波包络进行对齐求平均,然后采用峰值法和过零点,求内波的包络个数和波长。
    进一步的,所述步骤(1)具体过程为:对每幅雷达回波数据沿和方向上分别求平均并用最小二乘法来拟合,记为和,然后,在回波数据的方向上减掉和方向上减掉,记为。
    进一步的,所述步骤(2)具体过程为:回波数据从极坐标形式转换为笛卡尔形式,其中,为海面水平正东方向,为海面水平正北方向;为雷达天线入射角。
    进一步的,所述步骤(3)具体过程为:对回波数据求均值,其中,为索引,为雷达斜距方向上的点数,为雷达天线方位视向角离散化的点数;将海尖锋的阈值设为,对回波数据逐一搜索,若数据值大于,则用窗口的中心覆盖当前标记的海尖峰,然后用该窗口(不含中心处)的均值来替代海尖锋的数据值,剔除海尖峰后的回波数据记为。
    进一步的,所述步骤(4)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据记为进行叠加的局部Radon变换, ,其中,为狄拉克函数,为Radon变换投影的距离,为Radon变换投影的方向角,为局部Radon变换窗口的尺寸,为Radon变换数据的重复率,其取值范围为,,,,;对函数求方差后并沿着方向求平均,记为,则函数的最大值所对应的求平均后就是内波的传播方向,以正东方向为参考。
    进一步的,所述步骤(5)具体过程为:对剔除海尖峰后的回波数据进行逆向旋转,使得内波传播方向与轴平行,记为,对沿方向求平均得到,计算时刻内的最大值所偏移的距离,则内波的传播速度。
    进一步的,所述步骤(6)具体过程为:利用内波的传播速度,对内波包络进行对齐,得到,然后进行时间的平均得到增强的内波包络,利用峰值法和过零点得到内波包络的个数和波长参数。
    以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。

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    一种 雷达 参数 反演 方法
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