卫星雷达高度计的海洋参数反演与近海重跟踪算法研究

论文摘要

卫星雷达高度计作为主动式星下点微波遥感器,主要用来观测海面参数,其测量数据的进一步处理可应用在海洋地球物理学、海洋动力学、海洋环境监测等方面。在远海时,高度计接收到比较有规则的海洋回波波形,由回波模型可以反演出海面参数,能满足工程实践需求。然而在近海时,由于陆地地形对微波信号的影响,致使高度计接收到的回波波形发生改变,甚至失锁,这将大大影响高度计近海回波的有效性及近海参数的反演精度。本文围绕高度计数据中的重要参数回波波形展开研究。首先基于蒙特卡罗法仿真粗糙海面,并通过回波形成原理仿真不同风速下的回波波形。其次,详细分析回波模型并研究参数反演算法,主要比较了一阶近似模型和二阶近似模型,结果表明在天线误指向角较小的情况下两者反演效果相差不大,在误指向角较大的情况下则二阶模型更为准确,并通过二阶模型拟合仿真回波,反演有效波高。另外,在风速反演中,将双波段后向散射系数与有效波高作为参数,基于神经网络训练得到更高精度的风速反演公式。随后从以下三个方面详细研究了近海回波波形:(1)针对近海回波波形特点,分析中国近海的回波波形,并介绍了几种常用的波形重跟踪算法。(2)利用重心偏移算法的半功率点计算每轨卫星数据相对岸点的不可用距离。(3)对不可用距离外的回波使用已有的波形重跟踪算法计算测高修正量,并分析算法间的差异,针对不可用距离内的回波提出“构造波形”的方法,利用远海回波波形的特点,对近海波形的后沿进行构造,形成构造回波。对构造后的波形使用重跟踪算法,并进行相关验证,为近海波形重构提供了一个新思路。最后,针对回波序列热噪声区的V型信号,分析其产生原理,并通过近海的实测波形将其运用于海面物体探测,为高度计提供了一个新的应用。综上所述,本论文研究结果在高度计参数反演与近海波形重构的工作中具有较好的参考价值和应用意义。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 数据来源

1.4 本文研究内容和结构

2 基于粗糙海面仿真回波波形

2.1 回波波形形成过程

2.2 PM海浪谱

2.3 粗糙海面生成

2.4 回波功率计算

2.5 回波波形仿真结果

2.6 本章小结

3 高度计回波模型及海面参数反演算法研究

3.1 高度计的回波模型

3.2 回波波形参数反演

3.3 神经网络风速反演

3.4 本章小结

4 近海回波重跟踪算法研究

4.1 卫星高度计测高原理

4.2 近海波形分析

4.3 波形重构算法

4.4 波形重跟踪算法的应用

4.5 本章小结

5 近海回波波形热噪声区的应用

5.1 回波热噪声区介绍

5.2 热噪声区V型信号产生原理

5.3 波形分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

附录

参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 米银霞

导师: 田加胜

关键词: 卫星雷达高度计,回波仿真,回波模型,中国近海,波形重跟踪

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 华中科技大学

分类号: P715.7

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001203

总页数: 80

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