1.一种利用快速扫描的相参雷达图像提取海浪参数的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:在一幅相参X波段雷达图像Z(r,θ)中选取一个研究区域(r1≤r≤r2,θ1≤θ≤θ2),其中,Z为相参雷达接收的海面回波的复数信号,r为海面上的一点到雷达的距离,0为方位角,r1和r2、01和02为研究区域的径向范围和方位角范围;将选取的雷达图像插值到矩形区域,对图像的振幅做二维傅里叶变换,得到二维图像谱 其中,k为波数;
步骤2:找出谱 的峰值所在点kp和θp,海浪的峰值波长为 峰值波向为θp或θp+180°,由频散关系得出峰值周期表达式为:其中,g为重力加速度,d为观测海区的水深;
(1)
步骤3:选取θp所在的径向Z(r,θp),经傅里叶变换得到波数谱SI (k),判断峰值波向;
步骤4:对每个径向ri(r1≤ri≤r2),选取峰值波向附近的图像Z(ri,θ),其中,θp'‑Δθ≤θ≤θp'+Δθ,Δθ为选取的方位角变化范围,利用正弦函数拟合图像的模随方位角的变化:|Z(ri,θ)|=a·sin(bθ)+c(θp'‑Δθ≤θ≤θp'+Δθ) (2)其中,|·|表示取复数的模,a、b和c为拟合系数;根据拟合的函数校正图像的模随方位角的变化,得到校正后的图像Z'(ri,θ);
步骤5:对校正后的图像做Hilbert变换,得到相位φ(ri,t),其中,t是雷达扫描到方位角θ的时间;对相位求导得多普勒频移的表达式为:步骤6:对径向的多普勒频移fD(ri)(r1≤r≤r2)做傅里叶变换,得多普勒频移的谱SD(k),利用传递函数将其转换为海浪的波高谱:其中,kr是雷达的波数,α是入射角;
步骤7:根据波高谱得海浪的有效波高为:其中,k1和k2为波数的下限和上限。
2.根据权利要求1所述的一种利用快速扫描的相参雷达图像提取海浪参数的方法,其特征在于,所述步骤1中径向r的长度取为2的整数次方,方位角θ变化范围为θ2‑θ1=30°~
90°。
3.根据权利要求1所述的一种利用快速扫描的相参雷达图像提取海浪参数的方法,其特征在于,所述步骤3中波数谱在峰值点的相位 判断波向具体为:如果 海浪的峰值波向为θp'=θp;
如果 则海浪的峰值波向为θp'=θp+180°。
4.根据权利要求1所述的一种利用快速扫描的相参雷达图像提取海浪参数的方法,其特征在于,所述步骤4中根据拟合的函数校正图像的模随方位角变化的表达式为:其中,θp'‑Δθ≤θ≤θp'+Δθ。
5.根据权利要求1所述的一种利用快速扫描的相参雷达图像提取海浪参数的方法,其特征在于,所述步骤8中波数的范围取为k1=0.01~0.02rad/m, 其中,Δr为雷达图像的分辨率。