航海雷達(dá)圖像反演海浪波高技術(shù)研究.pdf

1、海浪是海水運(yùn)動(dòng)的重要形式之一，海浪隨空時(shí)做周期性變化。海浪對(duì)船舶運(yùn)輸、漁業(yè)捕撈、海上軍事活動(dòng)、近岸設(shè)施等造成嚴(yán)重的破壞作用，因此，對(duì)海浪進(jìn)行多手段、全方位、實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)具有巨大的軍用及商業(yè)價(jià)值。航海雷達(dá)測(cè)浪儀是通過(guò)采集航海雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)方法進(jìn)行分析提取海浪參數(shù)，提供實(shí)時(shí)海況信息來(lái)保障海上活動(dòng)安全的設(shè)備。
　　本文根據(jù)Rune(Rune.Gangeskar)基于隨機(jī)粗糙面電磁波散射理論，提出的雷達(dá)圖像陰影反演波高算法來(lái)分析本實(shí)驗(yàn)

2、的雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)分析Rune陰影估測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Rune算法存在陰影分割不均勻、偏差大等缺陷，影響到散點(diǎn)的分布畸變使得擬合波陡的偏差增大，直接影響到波高的估測(cè)精度，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題本文在Rune雷達(dá)圖像陰影算法基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的陰影估測(cè)波高算法。首先，濾除同頻干擾，將圖像稀疏化，利用邊緣檢測(cè)算子檢出雷達(dá)圖像的邊緣區(qū)；其次，通過(guò)邊緣區(qū)的直方圖獲得閾值，利用陰影閾值提取圖像中的陰影區(qū)；接著，使用本文改進(jìn)的自適應(yīng)分割法對(duì)陰影區(qū)進(jìn)行分割，求取陰

3、影比例。最后，結(jié)合低掠射角下的史密斯陰影函數(shù)模型求出波陡，通過(guò) N-M最優(yōu)估計(jì)原則得出最優(yōu)波陡，根據(jù)波陡的定義算出有效波高。經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度明顯提高，從而驗(yàn)證了改進(jìn)策略的有效性及科學(xué)性。在上述陰影算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上提出了一種新陰影反演算法，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在掠射角小于3°的固定區(qū)域內(nèi)，陰影比例隨著波高的變化而變化，基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)提出假設(shè)：波高與陰影比例存在類似于信噪比與波高間的線性關(guān)系，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先，基于上述實(shí)驗(yàn)背