基于航海雷達的動態(tài)環(huán)境下海面風場反演方法研究.pdf

1、海風是海洋上最常見的現(xiàn)象。風場催生海浪，風力的大小直接影響海浪的大小，而且海風極具破壞性，關(guān)系到航運、勘探等人類海上活動的安全。近代遙感設(shè)備在空間海洋學引起了人們的重視，各國學者開始使用散射計、合成孔徑雷達（機載或星載）、高度計等設(shè)備監(jiān)測海面風場。然而這些設(shè)備的缺點很明顯，存在分辨率低、重復采樣率較低、易受天氣影響等不足。近些年，航海雷達在遙感領(lǐng)域得到了深入應(yīng)用，尤其是在海面風場監(jiān)測方面。航海雷達具有測量區(qū)域大、實時性強、分辨率高等優(yōu)點

2、。
　　利用航海雷達對風場進行監(jiān)測大概始于二十世紀六十年代。目前，發(fā)展較成熟的風場反演方法有兩種：基于光流運動的海面風場反演算法和基于梯度和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風場反演算法。經(jīng)過多年的改進和完善，這兩種方法的反演精度得到了極大提高。但這兩種方法都是基于岸基或近海雷達采集的雷達圖像進行風場反演的。岸基或近海的雷達采集的雷達位置固定，圖像數(shù)據(jù)不純凈，除了噪聲的干擾，還有近岸船舶、建筑物的干擾，真正可以利用的只是圖像的一部分。而且，近岸的海平

3、面除了受風場的作用，更容易受到山丘，海床地形、潮流的影響，這些都是風場反演研究的不利因素。而且若想發(fā)揮海面風場反演方法的實用價值，應(yīng)該讓移動平臺航行過程中，能夠?qū)崟r知道周圍海域的風場情況。所以本文開展利用移動平臺（船舶、鉆井平臺等）裝載的航海雷達獲取的動態(tài)環(huán)境下遠海圖像進行風場反演的研究。
　　本文首先介紹了海面風場反演需要用到的技術(shù)及理論，其次介紹了海浪生成理論和雷達成像機制并考慮船速進一步完善雷達圖像生成理論，為本文設(shè)計的動態(tài)

4、環(huán)境下風場反演方法提供模擬雷達圖像數(shù)據(jù)。簡要說明了基于岸基或近海雷達的海面風場反演方法：基于光流運動的海面風場反演算法和基于梯度和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風場反演算法。通過研究BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)風速反演算法，借鑒Hatten的理論并結(jié)合地球物理模型函數(shù)(GMF)，本文基于最小二乘法理論，建立風速和雷達圖像回波值之間的關(guān)系模型來反演風速。通過研究基于光流運動的海面風場反演算法，完成對雷達圖像的濾波、滑動平均和圖像縮減，得到含有風場條紋的圖像。在此基礎(chǔ)上，