本發(fā)明屬于星載海洋波譜儀波動譜估計，更具體地，涉及一種星載海洋波譜儀波動譜計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、研究海洋的諸多動力過程都需要精確把握海浪信息。星載海洋波譜儀是一種專門用于探測海浪方向譜的微波傳感器，通過星載海洋波譜儀可以獲取包含了海浪方向譜和斑點噪聲譜的波動譜，將波動譜中的斑點噪聲譜去除后，即可得到海浪方向譜。中法海洋衛(wèi)星上搭載的星載波譜儀swim(surface?wave?investigation?and?monitoring)是世界上第一個以海浪譜探測為主的星載微波雷達(dá)。swim以0°、2°、4°、6°、8°和10°共6個較小入射角下發(fā)射短脈沖波束依次照射海面，并接收經(jīng)過海面長波調(diào)制的散射場信號，即回波信號，然后，回波信號依次經(jīng)過平方律檢波器、歸一化操作、慢時間濾波器以及快速頻譜分析儀后，得到波動譜。

2、為了降低數(shù)據(jù)速率，在進入快速頻譜分析儀之前的接收功率信號一般需要經(jīng)過距離門平均，比如，swim在6°，8°以及10°上對應(yīng)的接收功率信號分別進行了2、3、3個距離門平均，然后再進行波動譜估計。然而，由于距離門平均后會降低數(shù)據(jù)量，采用經(jīng)過距離門平均后的接收功率信號進行波動譜估計，會降低波動譜的準(zhǔn)確度，進而也會導(dǎo)致得到的海浪方向譜準(zhǔn)確度不高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種星載海洋波譜儀波動譜計算方法及系統(tǒng)，其目的在于提升波動譜計算的準(zhǔn)確度。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種星載海洋波譜儀波動譜計算方法，包括：

3、對接收功率信號進行k個距離門平均，得到距離門平均后的接收功率信號

4、

5、其中，接收功率信號為星載海洋波譜儀回波信號對應(yīng)的功率信號；βp表示星載海洋波譜儀發(fā)射脈沖的帶寬；

6、計算所述接收功率信號的傅里葉變換以計算所述接收功率信號的波動譜pk(ω)；

7、基于傅里葉變換的時移性質(zhì)，將所述波動譜pk(ω)展開，得到波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系，實現(xiàn)波動譜計算；其中，p(ω)為所述接收功率信號的波動譜。

8、進一步地，所述波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系為：

9、

10、其中，βp表示星載海洋波譜儀發(fā)射脈沖的帶寬。

11、進一步地，還包括將所述波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為波數(shù)域：

12、

13、其中，pk(k,φ)為pk(ω)的波數(shù)域表達(dá)，k表示當(dāng)前的波數(shù)，φ為星載海洋波譜儀探測目標(biāo)相對于衛(wèi)星軌道地面的方位角；p(k,φ)為p(ω)的波數(shù)域表達(dá)；c表示光速，θ為當(dāng)前波束的入射角。

14、進一步地，所述接收功率信號的傅里葉變換為：

15、

16、其中，表示所述接收功率信號的傅里葉變換。

17、進一步地，所述星載海洋波譜儀在6°、8°和10°波束下，對應(yīng)的k值分別為2、3和3。

18、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種星載海洋波譜儀波動譜計算系統(tǒng)，用于執(zhí)行第一方面任一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，包括：

19、距離門平均后的接收功率信號計算模塊，用于對接收功率信號進行k個距離門平均，得到距離門平均后的接收功率信號

20、

21、其中，接收功率信號為星載海洋波譜儀回波信號對應(yīng)的功率信號；βp表示星載海洋波譜儀發(fā)射脈沖的帶寬；

22、第一波動譜計算模塊，用于計算所述接收功率信號的傅里葉變換以計算所述接收功率信號的波動譜pk(ω)；

23、第二波動譜計算模塊，用于基于傅里葉變換的時移性質(zhì)，將所述波動譜pk(ω)展開，得到波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系，實現(xiàn)波動譜計算；其中，p(ω)為所述接收功率信號的波動譜。

24、按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括計算機可讀存儲介質(zhì)和處理器；

25、所述計算機可讀存儲介質(zhì)用于存儲可執(zhí)行指令；

26、所述處理器用于讀取所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲的可執(zhí)行指令執(zhí)行第一方面任一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法。

27、按照本發(fā)明的第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如第一方面任一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法。

28、按照本發(fā)明的第五方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，當(dāng)所述計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時，使得計算機執(zhí)行第一方面中任意一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法。

29、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，能夠取得以下有益效果：

30、(1)本發(fā)明考慮到，為了降低數(shù)據(jù)速率，星載海洋波譜儀的接收功率信號需要經(jīng)過距離門平均，然而采用距離門平均后的接收功率信號計算波動譜，會降低波動譜計算的準(zhǔn)確度，為此，本發(fā)明中為了能夠在進行距離門平均的前提下基于距離門平均后的波動譜，反推出沒有進行距離門平均的精準(zhǔn)波動譜。具體表現(xiàn)在，與現(xiàn)有的采用每k個距離門功率信號進行平均方式不同，本發(fā)明對接收功率信號采用任意k個相鄰的距離門的功率信號進行平均，基于該距離門平均后的接收功率信號計算其對應(yīng)的傅里葉變換和波動譜模型pk(ω)，僅需要根據(jù)傅里葉變換的時移性質(zhì)，即可得到進行k個距離門平均后的波動譜pk(ω)與沒有進行距離門平均的波動譜p(ω)之間的關(guān)系，p(ω)即為待求解的精準(zhǔn)的波動譜，本發(fā)明的波動譜計算方式簡單，且基于沒有進行距離門平均的波動譜p(ω)進行后續(xù)估計海浪方向譜，也可以提升海浪方向譜估計的準(zhǔn)確度。

31、(2)進一步地，本發(fā)明還給出了進行k個距離門平均后的波動譜pk(ω)與沒有進行距離門平均的波動譜p(ω)之間具體的解析關(guān)系式，基于該解析關(guān)系式，可以根據(jù)距離門平均后的波動譜pk(ω)快速計算精準(zhǔn)的波動譜p(ω)。

技術(shù)特征：

1.一種星載海洋波譜儀波動譜計算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，其特征在于，所述波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，其特征在于，還包括將所述波動譜p(ω)與所述波動譜pk(ω)之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為波數(shù)域：

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，其特征在于，所述接收功率信號的傅里葉變換為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，其特征在于，所述星載海洋波譜儀在6°、8°和10°波束下，對應(yīng)的k值分別為2、3和3。

6.一種星載海洋波譜儀波動譜計算系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-5任一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法，包括：

7.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括計算機可讀存儲介質(zhì)和處理器；

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法。

9.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，當(dāng)所述計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時，使得計算機執(zhí)行權(quán)利要求1-5中任意一項所述的星載海洋波譜儀波動譜計算方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于星載海洋波譜儀波動譜估計技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種星載海洋波譜儀波動譜計算方法及系統(tǒng)，包括：對接收功率信號進行k個距離門平均，得到距離門平均后的接收功率信號計算所述接收功率信號的傅里葉變換以計算所述接收功率信號的波動譜P<subgt;k</subgt;(ω)；基于傅里葉變換的時移性質(zhì)，將所述波動譜P<subgt;k</subgt;(ω)展開，得到波動譜P(ω)與所述波動譜P<subgt;k</subgt;(ω)之間的關(guān)系，實現(xiàn)波動譜計算；其中，P(ω)為所述接收功率信號的波動譜。本發(fā)明基于距離門平均后的波動譜P<subgt;k</subgt;(ω)推出沒有進行距離門平均的波動譜P(ω)，計算方式簡單，且基于P(ω)進行后續(xù)估計海浪方向譜，也可以提升海浪方向譜估計的準(zhǔn)確度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳萍,歐陽奧帆,彭海龍,穆博
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10