1.一种基于波浪理论的导航X波段雷达波群检测方法,其特征在于:具体包括以下步骤:步骤1:对导航X波段雷达图像序列作经验正交函数分解,选取第一模态,利用其时间系数W(r,θ)和空间函数V(r,θ)重构波浪场:Z(r,θ)=V(r,θ)·W(r,θ), (1)其中,r是海面上的点到雷达的距离,θ是方位角;
步骤2:选取浮标在雷达观测海区中的位置(r0,θ0),利用浮标观测的有效波高Hbuoy对该点的重构值做定标:Hbuoy(r0,θ0)=A+B·Z(r0,θ0), (2)其中,A和B是待定系数;根据多组导航X波段雷达图像序列和同步观测的浮标数据,利用最小二乘法求解方程(1)确定系数A和B;
步骤3:对于一组导航X波段雷达图像序列,将系数A和B用于重构的波浪场,可得观测海区中不同位置的波面位移:z(r,θ)=A+B·Z(r,θ), (3)步骤4:选取一个径向的波面位移z(r,θ1),其中θ1为该径向的方位角;对相邻五点的位移做滑动平均,然后根据波面位移的梯度检测其极值,利用相邻极大值和极小值之差得到不同位置的波高h1i(i=1,2,...,n),其中n是该方向波高的数量;
步骤5:对波面位移z(r,θ1)作傅里叶变换得到一维波数谱,根据谱的峰值确定峰值波数kp,从而得到该径向的峰值波长为:步骤6:对该径向的所有波高h1i(i=1,2,...,n),根据其梯度变化检测波高的极小值;
选取相邻两个极小值之间的波面,用两个正弦函数之和拟合其位移与距离的关系:z(r,θ1)=a1·cos(b1r+c1)+a1·cos(b2r+c2),(r1≤r≤r2), (4)其中,a1、b1、c1、b2和c2是拟合的系数,r1和r2是相邻的两个极小波高的位置;
如果拟合的方程(4)满足以下条件,则该区域内的波面是波群:i)拟合优度的确定系数R2≥0.75;
ii)该范围的长度接近一个波群的波群长度,即:
其中,R2是统计学中用于表示拟合优度的参数,Δr=r2-r1是选取的区域的长度;
步骤7:对不同时间的导航X波段雷达图像序列和不同的径向方向,分别应用步骤3~步骤6得到各个波群的位置;
根据方程(4)可得波群的长度为: 最大振幅近似为:根据相邻时间内波群位置的变化,得到波群的群速度为: 其中Δt是相邻两个雷达图像序列的时间间隔,ΔR是这段时间内该波群移动的距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于波浪理论的导航X波段雷达波群检测方法,其特征在于:所述步骤6中检测波群的依据是:利用主模态重构的波浪场主要包含峰值频率附近的波浪信息,取振幅相等、频率接近的两个正弦函数之和。
3.根据权利要求1所述的一种基于波浪理论的导航X波段雷达波群检测方法,其特征在于:所述步骤7中计算群速度时选取相邻时间的雷达图像序列,其时间间隔为10~100秒。