【摘 要】
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由于速度聚束调制的非线性作用,单星SAR观测海浪存在方位向截断现象,这是SAR观测海浪的固有缺陷,也是该领域尚未解决的问题,该问题导致SAR无法观测到完整的海浪信息,观测海浪的精度受限,极大限制了SAR对海浪的观测能力和业务化应用的实现。SAR卫星组网技术是目前正在发展的一项新兴技术,为解决截断波长的影响提供了一条新的途径,通过多星协同观测的信息修正有望在一定程度上降低截断波长对海浪反演精度的影响
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由于速度聚束调制的非线性作用,单星SAR观测海浪存在方位向截断现象,这是SAR观测海浪的固有缺陷,也是该领域尚未解决的问题,该问题导致SAR无法观测到完整的海浪信息,观测海浪的精度受限,极大限制了SAR对海浪的观测能力和业务化应用的实现。SAR卫星组网技术是目前正在发展的一项新兴技术,为解决截断波长的影响提供了一条新的途径,通过多星协同观测的信息修正有望在一定程度上降低截断波长对海浪反演精度的影响,但是目前尚未见基于SAR卫星组网协同观测解决海浪截断波长问题的相关信息处理方法。论文以降低截断波长对海浪观测精度的影响为目标,深入研究了基于多星协同观测信息修正的截断波长补偿方法,并完成了以下具有创新性的工作:首先,基于SAR成像仿真技术,提出了一种多视向SAR海浪同步观测数据的仿真方法。该方法以海浪谱模拟、海面模拟、海面后向散射系数的计算、海面回波信号的生成、海面SAR成像为基础,模拟了包含多颗SAR卫星的虚拟组网。通过组网可以从多个角度获取同一海浪系统同一时刻的多视向观测信息,即多视向SAR海浪同步数据,实现了多星多视角对海浪的同步观测,解决了目前在轨SAR卫星无法获取多视向SAR海浪同步观测数据的问题,获取的多视向同步数据可作为后续研究的基础数据源。其次,基于上述模拟得到的多视向SAR海浪同步数据集,系统评估了SAR海浪谱反演的MPI方法对于不同输入海浪谱、不同海况的仿真SAR数据的反演能力。通过对各种情况下MPI反演方法反演海浪谱能力的评估,提出了MPI方法的适用范围同时为多星海浪谱反演提供了适用的方法,为后续多星海浪谱信息修正奠定了基础;此外,通过对反演精度的评价验证了SAR仿真数据的可用性和有效性。最后,从影响截断波长的相关因素出发,提出了一种基于方位角加权的多星信息修正的截断波长补偿方法。以多视向SAR海浪同步数据为基础,分析确定了截断波长与方位角之间的关系,从而建立了截断波长补偿方法。对截断波长补偿效果的验证表明:补偿之后截断波长平均降低了9.76%;有效波高、平均波周期更接近于实际值,有效波高误差平均降低了3.82%,平均波周期误差平均降低了2.72%。验证实验结果表明论文所提截断波长补偿方法是有效的。
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