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C波段机载合成孔径雷达海面风场反演新方法

物理学报 2013年第6期62卷 455-463页

作者：艾未华严卫赵现斌刘文俊马烁解放军理工大学气象海洋学院南京211101 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

针对基于散射计地球物理模型函数的机载合成孔径雷达(SAR)海面风场反演中存在的风向获取依赖于图像风条纹或数值预报、散射计数据和浮标等背景场资料,风向与SAR图像时空分辨率不匹配,进而影响机载SAR海面风场反演精度等问题,本文根据机... 详细信息

针对基于散射计地球物理模型函数的机载合成孔径雷达(SAR)海面风场反演中存在的风向获取依赖于图像风条纹或数值预报、散射计数据和浮标等背景场资料,风向与SAR图像时空分辨率不匹配,进而影响机载SAR海面风场反演精度等问题,本文根据机载SAR对海探测特点,研究一种适用于C波段机载SAR的海面风场反演新方法.利用SAR图像距离向不同入射角的后向散射系数,依据地球物理模型构造最小代价函数,通过代价函数的求解直接从机载SAR数据同时反演出海面风速和风向.利用论文提出的海面风场反演方法分别对仿真SAR数据和实测C波段机载SAR数据进行风向、风速的反演误差分析及试验验证.研究结果表明,该方法适用于机载SAR海面风场反演,可不依赖背景风向直接反演出精度较高的风速和风向;雷达后向散射系数误差是决定海面风速、风向反演精度的关键因素,辐射定标精度越高则反演误差越小;海面风速反演误差随着风速的提高而增大,当海面风速大于18m/s时,风速反演误差显著增加,而海面风向的反演误差与风速无明显关系.

关键词：机载合成孔径雷达海面风场多入射角

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合成孔径雷达反演海面风场变分模型分析

物理学报 2014年第14期63卷 378-388页

作者：姜祝辉周晓中游小宝易欣黄为权北京应用气象研究所北京100029

为考察合成孔径雷达反演海面风场变分模型精度,开展了误差分析试验.在背景场误差为极大值条件下分析场误差低于背景场误差,且随背景场风向增大呈周期性变化;在背景场误差逐渐变大条件下分析场误差逐渐增大,误差偏离方向与背景场误差偏... 详细信息

为考察合成孔径雷达反演海面风场变分模型精度,开展了误差分析试验.在背景场误差为极大值条件下分析场误差低于背景场误差,且随背景场风向增大呈周期性变化;在背景场误差逐渐变大条件下分析场误差逐渐增大,误差偏离方向与背景场误差偏离方向一致;在特定背景场条件下与直接反演模型相比,低风速时反演误差略高,中高风速时反演误差明显较低.总体来讲,变分模型误差小于背景场误差,风速反演误差小于1.60 m/s,风向误差小于17.15°.

关键词：合成孔径雷达海面风场变分模型

人工神经网络在星载散射计海面风场反演建模中的应用

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北京大学学报（自然科学版） 2007年第4期43卷 460-467页

作者：陈克海解学通黄舟方裕陈晓翔中山大学遥感与地理信息工程系广州510275 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871

地球物理模型函数(GMF)是散射计风场反演的基础及算法有效运行的前提条件。采用传统的统计方法建立GMF往往需要大量的、多种参数条件下的雷达后向散射测量数据。以圆锥扫描散射计SeaWinds为例,根据其特点,建立了一个两种极化方式下统一... 详细信息

地球物理模型函数(GMF)是散射计风场反演的基础及算法有效运行的前提条件。采用传统的统计方法建立GMF往往需要大量的、多种参数条件下的雷达后向散射测量数据。以圆锥扫描散射计SeaWinds为例,根据其特点,建立了一个两种极化方式下统一的神经网络模型函数(NNGMF),并对风速、相对风向采样间隔和测量值数目对模型精度的影响进行了详细分析。通过与Qscat-1模型进行比较,发现该神经网络模型在采样间隔较大或测量值数目较少的情况下,仍能较好地体现SeaWinds散射计的海面后向散射特性。

关键词：散射计海面风场地球物理模型函数(GMF) 神经网络

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SAR反演邻近岸海面风场方法

电子与信息学报 2013年第8期35卷 1800-1805页

作者：王珂洪峻张问一张月婷惠延波明峰河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001 微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190

该文对SAR反演邻近岸海面风场的有关问题进行了深入研究。首先提出了邻近岸海面风向估计方法,在最小距离准则下利用邻近海域的风向估计所需的邻近岸海面风向。然后给出了使用ENVISAT/ASAR的IM成像模式PRI数据反演邻近岸海面风速的方法,... 详细信息

该文对SAR反演邻近岸海面风场的有关问题进行了深入研究。首先提出了邻近岸海面风向估计方法,在最小距离准则下利用邻近海域的风向估计所需的邻近岸海面风向。然后给出了使用ENVISAT/ASAR的IM成像模式PRI数据反演邻近岸海面风速的方法,比较了地球物理模型函数(Geophysical Model Function,GMF)模型性能,提出了海面风速分段反演算法。它们组成了完整的SAR反演邻近岸海面风场方法。通过实验、比较,验证了上述方法的有效性和合理性。

关键词：合成孔径雷达反演邻近岸海面风场

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基于小波分析的近岸海面风场反演研究

高技术通讯 2011年第10期21卷 1056-1061页

作者：张毅蒋兴伟林明森宋清涛国家卫星海洋应用中心北京100081 中国科学院遥感应用研究所北京100101

提出了利用小波变换多尺度分析合成孔径雷达（SAR）影像获取海面风向信息并结合岛礁、船舶等物体背风面形成的风阴影进行风向模糊剔除的近岸海面风场反演算法。与二维傅里叶变换谱分析方法得到的风向反演结果相比，小波分析法可充分发... 详细信息

提出了利用小波变换多尺度分析合成孔径雷达（SAR）影像获取海面风向信息并结合岛礁、船舶等物体背风面形成的风阴影进行风向模糊剔除的近岸海面风场反演算法。与二维傅里叶变换谱分析方法得到的风向反演结果相比，小波分析法可充分发掘不同尺度影像中包含的风向信息，降低了对影像周期性线性纹理特征的依赖，提高了风场反演的分辨率和精度。由岛礁、船舶等形成的风阴影可以用来进行风向模糊剔除，使得反演算法摆脱了对外部风向初始信息的依赖。将反演结果与Seawinds散射计观测风场结果进行的对比分析验证了此方法的正确性。

关键词：小波变换多尺度分析海面风场风条纹合成孔径雷达(SAR)

一种新的SeaWinds散射计海面风场反演方法

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高技术通讯 2005年第10期15卷 98-104页

作者：解学通方裕陈晓翔陈克海北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871中山大学遥感与地理信息工程系广州510275 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 中山大学遥感与地理信息工程系广州510275

针对传统的最大似然法存在的主要缺点,在分析SeaWinds散射计模型函数表的基础上,根据雷达后向散射截面积(σ0)随风速和相对方位角的变化规律,提出了一种新的海面风场反演方法.然后利用SeaWinds散射计部分L2A实测数据对该方法进行了验证... 详细信息

针对传统的最大似然法存在的主要缺点,在分析SeaWinds散射计模型函数表的基础上,根据雷达后向散射截面积(σ0)随风速和相对方位角的变化规律,提出了一种新的海面风场反演方法.然后利用SeaWinds散射计部分L2A实测数据对该方法进行了验证,并在等风向间隔的条件下将该方法与传统的最大似然方法对同一实验数据的运行时间进行了比较.实验结果表明,与传统方法相比,该方法运行效率有明显提高,且反演结果与美国L2B反演结果十分接近.

关键词： SeaWinds散射计风场反演模型函数表查找表反演方法海面风场散射计最大似然法传统方法实验数据

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应用模拟海杂波图像反演海面风场算法研究

计算机辅助设计与图形学学报 2013年第1期25卷 55-61页

作者：袁赣南贾瑞才乔立伟范志超于磊磊哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 河北省卫星导航技术与装备工程技术研究中心石家庄050081 天津航海仪器研究所科技处天津300131

针对传统灰度模型光流法计算海面风场误差较大的问题,提出了改进海面风场反演算法,该算法包含2部分:一是根据航海雷达图像特点,提出了基于灰度和梯度不变模型光流法的海面风向反演算法,并应用直方图统计光流场计算主风向;二是应用BP网... 详细信息

针对传统灰度模型光流法计算海面风场误差较大的问题,提出了改进海面风场反演算法,该算法包含2部分:一是根据航海雷达图像特点,提出了基于灰度和梯度不变模型光流法的海面风向反演算法,并应用直方图统计光流场计算主风向;二是应用BP网络建立风速与雷达散射截面、电磁波方向与风向的非线性模型,据此计算风速.最后应用模拟、实测图像开展实验,对风向和风速反演结果进行比对、分析.实验结果表明,航海雷达具有很高测量风速、风向的能力,同时也验证了文中算法的可行性.

关键词：航海雷达图像海面风场光流法 BP网络

机载合成孔径雷达海面风场探测辐射定标精度要求研究

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物理学报 2012年第14期61卷 474-482页

作者：赵现斌孔毅严卫艾未华刘文俊解放军理工大学气象学院南京211101

复杂的机载合成孔径雷达系统使得探测精度要求研究难以系统有效.依据辐射定标精度在机载合成孔径雷达海面风场探测信息流程中的作用,提出通过辐射定标精度要求整体考察系统探测精度要求的研究方法,仿真研究了CMOD4地球物理模型函数的参... 详细信息

复杂的机载合成孔径雷达系统使得探测精度要求研究难以系统有效.依据辐射定标精度在机载合成孔径雷达海面风场探测信息流程中的作用,提出通过辐射定标精度要求整体考察系统探测精度要求的研究方法,仿真研究了CMOD4地球物理模型函数的参数关系,系统地确定出不同入射角和风向条件下机裁合成孔径雷达海面风场探测的辐射定标精度要求.研究结果表明,辐射定标精度要求随着入射角的增加而降低,且随着风向变化呈周期性变化,这一规律与CMOD4地球物理模型函数中由风速变化引起的后向散射截面变化值的变化规律一致.依据这一规律,研究发现通过采用有源定标器定标、设计载机做侧风飞行以及选择大入射角的探测图像作为反演图像区这三种手段,能够提高风速反演精度.

关键词：机载合成孔径雷达海面风场辐射定标精度要求仿真模式

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基于GPS散射信号的机载海面风场反演系统

航空学报 2006年第2期27卷 310-313页

作者：杨东凯张益强张其善李紫薇北京航空航天大学202教研室北京100083 北京时空港天地科技有限公司北京100038

提出了利用GPS散射信号构成机载海面风场反演系统,详细介绍了基于GPS散射信号的风场反演模型与散射信号相关功率的计算方法,给出了不同海面粗糙度下散射信号的相关功率曲线。分析了延迟映射接收机的工作模式,给出了某次飞行试验的数据... 详细信息

提出了利用GPS散射信号构成机载海面风场反演系统,详细介绍了基于GPS散射信号的风场反演模型与散射信号相关功率的计算方法,给出了不同海面粗糙度下散射信号的相关功率曲线。分析了延迟映射接收机的工作模式,给出了某次飞行试验的数据分析结果。试验结果表明,文中所设计的延迟映射接收机能够准确地接收到GPS卫星信号的海面反射信号,并给出与理论分析一致的结论。

关键词：全球定位系统延迟映射接收机散射信号海面风场反演