[发明专利]一种基于新型海浪色散关系带通滤波器进行X波段导航雷达反演海浪参数方法

权利要求书

1.一种基于新型海浪色散关系带通滤波器进行X波段导航雷达反演海浪参数方法，其特征在于：

(1)雷达图像数据采集：采集N幅空间海域杂波连续图像，并同步记录当时船舶的航向和航速信息；

(2)雷达图像预处理：选取距离船艏向角度为像素为N1*N1的矩形区域作为分析的子图像序列，对矩形区域进行中值滤波，使用最近点插值的方法获取图像笛卡尔坐标；

(3)对笛卡尔坐标系下的图像序列应用傅里叶变换，得到雷达图像的三维波数频率图像谱；

(4)海浪谱信息提取：使用色散关系带通滤波器对三维波数频率图像谱进行滤波处理，得到三维海浪图像谱；对该图像谱中的频率域进行积分，得到二维海浪波数图像谱；使用调制传递函数MTF获取二维海浪谱；

(5)海浪信息反演：利用海浪谱反演计算得到海浪参数，包括有效波高、波峰周期、波峰峰向。

2.根据权利要求1所述的一种基于新型海浪色散关系带通滤波器进行X波段导航雷达反演海浪参数方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(2.1)选取距离船艏向角度为像素为N1*N1的矩形区域作为分析的子图像序列；

(2.2)对N幅图像的分析区域按照如下方式进行旋转：

其中，为第一幅图像的框心角；为N幅图像对应的航向与第一幅航向的夹角；为第i幅图像旋转后的框心角；

(2.3)对步骤(2.1)选取的雷达图像分析序列应用3×3模板的2-D非线性平滑中值滤波；

(2.4)对于雷达原始坐标系中的每一点，利用最近点插值方法获取图像的笛卡尔坐标。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于新型海浪色散关系带通滤波器进行X波段导航雷达反演海浪参数方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

(4.1)将步骤(1)中记录的航速数据转化到分析区域所在的笛卡尔坐标系下：

其中，为选取的框心角，u_船为船速；

(4.2)对步骤(3)中求取的三维波数频率能量谱I(k_x,k_y,ω)进行滤波操作

其中，

ωn=g|k→|tanh(|k→|d)+kx·ux+ky·uy-|k→|·Umax;]]>

ωp=g|k→|tanh(|k→|d)+kx·ux+ky·uy-|k→|·Umax;]]>

ω_n、ω_p为滤波器频带的上、下边界；U_max是最大水流速度；是已知量；

ω_n、ω_p由以下计算过程得出：

因此色散关系

海表面流速最大可以取值为U_max，滤波器的带通边界为

由于则

ωn=g|k→|tanh(|k→|d)+kx·ux+ky·uy-|k→|·Umax;]]>

ωp=g|k→|tanh(|k→|d)+kx·ux+ky·uy-|k→|·Umax.]]>