[发明专利]X波段导航雷达浅海表面流与水深联合估计方法

权利要求书

1.X波段导航雷达浅海表面流与水深联合估计方法，其特征在于包含以下技术措施：

(1)基于先验信息和海谱模型的海浪回波图像谱谱点筛选；

(2)基于参数解耦的海表面流和浅海水深同时高精度估计。

2.权利要求1所述的基于先验信息和海谱模型的海浪回波图像谱谱点筛选，其特征在于具有如下技术特征：

(1)对原始海浪回波图像谱进行“三阶段”谱点筛选。受导航雷达成像过程非线性调制等诸多因素的影响，原始海浪回波图像谱除有用的海浪重力波调制谱点外，还存在较强的背景噪声干扰谱点，严重制约了反演结果的准确度；在低海况、海浪回波信噪比较低时，甚至可能导致传统反演方法的失效。通过“三阶段”谱点筛选，达到剔除背景噪声干扰谱点和提取真正由重力波调制引起的有效谱点的目的。

(2)第一阶段谱点筛选基于观测平台和海表面流先验信息，对原始回波图像谱进行弥散关系带通滤波处理。该带通滤波器响应函数由重力波弥散关系、平台速度和最大期望流速共同决定。本阶段谱值筛选的目的是剔除明显不符合流速预期的谱点。

(3)第二阶段谱点筛选在波数域构建滤波器，进一步抑制背景干扰谱点。首先对第一阶段筛选剩余谱点作频域积累获得实测波数谱；基于PM海浪波数谱模型构建波数滤波器，滤波器参数由实测波数谱估计得到；使用波数滤波器对谱点作进一步筛选。通过波数域滤波处理抑制波数不符合预期的谱点能量。

(4)第三阶段谱点筛选在前两步谱点筛选的基础上，对波数域坐标完全相同的谱点在频域上进行凝聚和归一化处理，使得同一个波数坐标下仅有一个谱点相对应。凝聚和归一化后谱点的频域坐标由相关谱点频域坐标值加权平均得到，加权因子取为相关谱点的图像谱幅值。“三阶段”谱点筛选后输出全部谱点的集合称为有效谱点集，后续海表面流和浅海水深估计都基于该有效谱点集进行。

3.权利要求1所述的基于参数解耦的海表面流和浅海水深同时高精度估计，其特征在于具有如下技术特征：

(1)针对浅海环境重力弥散关系同时与表面流与海水深度两个参数有关，为避免参数估计时二者相互影响造成额外误差，首先完成参数去耦合处理，再分别独立进行海表面流和浅海水深的估计，同时实现高精度海表面流估计和高精度浅海水深估计。

(2)高精度海表面流估计，具体方法为：复制备份有效谱点集；首先在波数域将有效谱点坐标值由笛卡尔坐标系转换为波数模值、波向极坐标系，并通过插值拟合确保同一波数模值至少有2个有效谱点；然后对相同波数模值谱点的频率和波数(含X分量和Y分量)坐标进行差分处理，以去除未知水深的影响，实现表面流和浅海水深的相互解耦；最后，对差分处理后的谱点坐标运用最小二乘准则，反演得到浅海表面流估计值。

(3)基于前述浅海表面流估计结果，首先对有效谱点集中每个谱点的频率坐标进行补偿处理，以去除海表面流的影响；然后对单个谱点依据无流速浅海重力波弥散关系公式估计得到浅海水深；最后对单个谱点估计得到的浅海水深估计值进行加权平均，输出整个观测区域浅海水深估计结果，加权因子取为对应谱点的图像谱幅值。