基於S波段都卜勒雷達的海浪譜及海浪參數反演算法研究

《基於S波段都卜勒雷達的海浪譜及海浪參數反演算法研究》是依託武漢大學，由陳澤宗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於S波段都卜勒雷達的海浪譜及海浪參數反演算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳澤宗
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

電磁波與海洋粗糙面的相互作用機理、海浪參數反演算法是無線電海洋環境監測領域的2個重要科學問題。本項目以自主研製的岸基多波束S波段都卜勒雷達為觀測平台，採用理論研究、模擬仿真以及國內外雷達實測數據分析相結合的方法，研究微波與海洋表面相互作用機理，建立多尺度海浪電磁散射模型。開展海邊觀測和對比驗證試驗，採集不同地點、不同季節、不同距離解析度、不同入射角、不同照射方向的海洋回波數據，根據其都卜勒譜的時域、頻域及空域特徵，分析雷達工作條件與探測精度的關係，完善S波段都卜勒雷達的海浪譜和海流反演理論和算法，提高雷達的海浪反演精度；針對波浪破碎、海面溢油、移動目標等現象在回波都卜勒譜中引起的特徵變化，採取特徵識別、分類、分離或修正等措施，提出普適的數據質量控制方法和評價依據，減小其對海浪譜和海流反演精度的不利影響，為海洋科學研究提供更準確的數據資料。

結題摘要

本課題圍繞提高S波段都卜勒測波雷達的海浪反演精度進行了深入研究，開展了多次現場比測實驗，研究實現了基於頻移疊代的都卜勒譜中心頻率估計算法和基於超射特徵的風涌浪分離算法，並完成了對於非線性海洋表面的建模與回波都卜勒譜仿真，改善S波段都卜勒雷達的測量性能並豐富測量結果。同時在目標與破碎波檢測、風涌浪分離、非線性散射機理研究與船載S波段雷達走航觀測方面形成了重要研究成果。在目標檢測方面，通過頻域滑窗的方式有效檢測了回波都卜勒譜中的目標信號並加以剔除；在破碎波檢測與分離方面，提出了基於經驗模態分解的破碎波檢測與抑制算法。對目標信號和破碎波的抑制處理進一步提高了S波段都卜勒雷達的海浪參數測量精度。另外，對走航觀測條件下的回波都卜勒譜進行了仿真研究並提出了基於空間採樣的海浪參數反演算法，岸基平台實驗和船載走航觀測實驗都證實了空間算法的有效性，拓展了S波段都卜勒雷達系統的套用範圍，為海洋科學研究提供更準確的數據資料。