[发明专利]水下地形检测方法、装置、介质

权利要求书

1.一种水下地形检测方法，其特征在于，包括：

获取实际海洋环境中的海底地形真实SAR图像；

构建海底地形的SAR仿真模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理将真实海面分解为若干小尺度海面结构；

根据SAR合成孔径雷达成像机制将每一个小尺度海面结构按一阶小粗糙界面散射理论散射，得到每一个小尺度海面结构的SAR后向散射模型；

根据每一个小尺度海面结构的所述SAR后向散射模型，得到所述真实海面散射模型；

根据所述真实海面散射模型，利用重力-毛细波属性和量纲分析原理，确定总源函数，所述总源函数由风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数组成；

根据所述总源函数，构造微尺度波波数谱控制方程，确定海面微尺度波波谱；

其中，构造海面微尺度波波数谱的控制方程为：

其中，为微尺度波波数谱，表示总源函数，{U_α}表示全水深平均速度，{C_gα}表示微尺度波的群速度，t为微尺度波的特征时间；

所述海面微尺度波波数谱采用二阶微尺度波波数谱，所述二阶微尺度波波数谱为：

其中，表示微尺度波波数谱的一阶分量，表示指向特征时间的微尺度波波数谱一阶分量的海面微尺度波波数分量，k_α表示发生共振的海面微尺度波波数，α＝1,2表示经、纬不同方向；m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、是指向散射元的电波波矢；D_dis表示无量纲耗散系数，m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量，表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，表示为α＝2,β＝2时，表示为

根据所述二阶微尺度波波数谱，确定二阶的所述SAR后向散射截面为：

其中，k₀表示合成孔径雷达的发射电磁波波数大小，k表示发生共振的海面微尺度波波数，k_x＝-2k₀γ_lx cosθ₀、k_y＝2k₀ sinθ₀分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γ_lx表示大尺度表面位移函数X方向分量；P(α,φ)是在大尺度海浪上任一面元的联合概率密度，θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_p(θ₀,α,φ)表示极化函数；

将二阶的所述SAR后向散射截面作为所述SAR仿真模型；

将所述海底地形真实SAR图像根据预设尺度划分条件分解为不同尺度的多个分SAR图像，每一个分SAR图像包含有一尺度海洋信息；及

利用所述SAR仿真模型，对每一个所述分SAR图像对应的仿真海域海底地形进行仿真，得到海底地形仿真SAR图像，包括：

采用四次加密网格的方法，将所述仿真海域经过套网格进行四级放大，依次所做的套网格表示为：

所述仿真海域边长为{L₁,L₂}，格距为{Δ₁,Δ₂}，空间分辨率为

第一级放大海域边长为{2L₁,2L₂}，格距为{4Δ₁,4Δ₂}，空间分辨率为

第二级放大海域边长为{3L₁,3L₂}，格距为{16Δ₁,16Δ₂}，空间分辨率为

第三级放大海域边长为{4L₁,4L₂}，格距为{64Δ₁,64Δ₂}，空间分辨率为

第四级放大海域边长为{5L₁,5L₂}，格距为{256Δ₁,256Δ₂}，空间分辨率为

其中，L₁,L₂分别表示海域边长的上限值与下限值，Δ₁,Δ₂表示格距的上限值与下限值；

通过四次套网格，将所述仿真海域从空间分辨率的边界，通过4次加密，达到空间分辨率绕海底地形潮汐潮流计算；

在最高级放大海域的海水边界上，设置海面起伏边界条件，即：

其中f_i、σ_i、H_i、G_i、V_i分别是第i次分潮的交点因子、角速度、振幅、迟角、幅角，N表示第N级放大海域，i表示分潮数量；

计算出满足所述海面起伏边界条件的仿真海域的绕流场；

将所述仿真海域的绕流场输入至所述SAR仿真模型，对所述仿真海域的海底地形进行仿真；

将所述海底地形仿真SAR图像与所述海底地形真实SAR图像进行比对，评估所述海底地形仿真SAR图像的仿真真实度。