星载雷达波谱仪反演海浪谱的精度研究

介绍了星载雷达波谱仪的观测原理及误差分析模型,并在Hauser等提出的SWI M(sea wave investigation and monitoring by satellite)的基础上分析了波谱仪反演海浪谱的波长分辨率和角度分辨率。为了减小反演调制谱的波动,在数据处理过程中时域和波数域相邻单元的平均个数分别为10和8个。系统在不同的模式下工作,为了获取20°的角度分辨率,对调制谱平均次数分别取3次(模式1)、7次(模式2)、10次(模式3)。使用解析法和仿真法分析了SWI M工作在模式2时海浪谱观测的能量误差,两种方法的结果一致。对于给定的海浪条件,能量误差小于20%。

雷达波谱仪信号仿真及海面各向异性的修正

为研究星载真实孔径雷达波谱仪信号预处理及海浪谱反演方法,该文建立了雷达波谱仪信号仿真模型,阐述了海浪调制谱和方向谱的信号仿真流程。对不同海浪谱模型,不同海况条件下的海面进行仿真,结果表明反演得到的调制谱与参考调制谱具有良好的一致性。同时,海面各向异性对海浪方向谱的反演存在影响,进而提出了通过拟合不同方位向雷达后向散射系数随入射角的变化曲线的方法。利用归一化调制系数的方位向变化规律修正海面各向异性对海浪方向谱反演的影响。仿真结果表明,在噪声条件和无噪条件下,经过调制系数修正后,反演方向谱与参考方向谱的误差明显减小。尤其是在风浪和涌浪同时存在且方向互相垂直的海况条件下,方向谱积分能量误差由20%下降到2%以下。