岸基X波段寬帶相參雷達(dá)海浪信息提取技術(shù)研究.pdf

1、海洋是大自然的天然屏障，它擁有豐富的水資源、生物及礦產(chǎn)資源，對其進(jìn)行探索和開發(fā)利用，是拓展我們?nèi)祟惿婵臻g的重要途徑。我國海岸線綿長，臨海廣闊，海洋資源十分豐富，這使得研究海洋遙感技術(shù)有著非常重要的意義。X波段雷達(dá)（XBR）可以對海面成像，是目前監(jiān)測海洋環(huán)境的重要手段。其工作頻率為8GHz~12GHz，它以價(jià)格低廉、方便可靠、實(shí)時(shí)全天候以及高時(shí)空分辨率等優(yōu)點(diǎn)在各國引起了不小反響。
　　本文簡要敘述了XBR在海洋遙感獲取海態(tài)參數(shù)技術(shù)

2、應(yīng)用上的發(fā)展歷程以及目前國內(nèi)外的研究狀況。國內(nèi)外的研究都是基于 X波段非相參雷達(dá)的，本文提出 X波段寬帶相參雷達(dá)的海浪反演方法。相比于非相參雷達(dá)，一方面它可以通過相參積累直接得到海浪的徑向速度信息，并且形成的海面圖像為復(fù)序列，另一方面采用大帶寬可以獲得更高的距離分辨率，從而可以更小尺度觀測波浪。模擬仿真中采用200MHz大帶寬，距離分辨率可以精確到0.75m。
　　本文的主要工作是對岸基X波段寬帶相參雷達(dá)反演海浪特征參數(shù)算法進(jìn)行分

3、析討論，提出對雷達(dá)回波進(jìn)行相參積累（二維FFT處理），對同一距離門的海浪速度加權(quán)平均得到海浪的徑向速度，并對得到的徑向速度進(jìn)行單站矢量合成，即可得到海表層流場。進(jìn)而對雷達(dá)圖像進(jìn)行基于傅氏變換頻譜分析的反演算法提取海浪參數(shù)。首先，對XBR成像機(jī)理進(jìn)行了理論分析。雷達(dá)發(fā)射的電磁波以幾乎與海平面平行的方式到達(dá)到粗糙的海表面，海浪的波動起伏，與相近波長的毛細(xì)波發(fā)生Bragg共振散射，而同時(shí)毛細(xì)波又受到較長波長的海面重力波的調(diào)制。后向散射回波到達(dá)

4、雷達(dá)天線，生成海雜波圖像。對一系列連續(xù)的隨時(shí)間演變的海雜波圖像序列做三維離散傅里葉變換得到雷達(dá)圖像譜。利用頻散關(guān)系設(shè)計(jì)帶通濾波器對圖像譜濾波，從背景噪聲中分離出海浪能量。對圖像譜積分，并用MTF對其進(jìn)行校正得到海浪方向譜，從而可以提取出海浪的一維頻譜以及特征參數(shù)等信息。仿照SAR圖像中提到的有效波高與雷達(dá)接收到的回波SNR有線性關(guān)系，估計(jì)出海浪有效波高。
　　最后，對提出的X波段寬帶相參雷達(dá)的海態(tài)參數(shù)反演算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。選取P