本發(fā)明涉及極化干涉SAR(PolInSAR)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中利用極化散射特性解析海面高頻風(fēng)浪譜，即一種利用全極化SAR回波數(shù)據(jù)解析海面風(fēng)浪譜的方法，能解析出淹沒(méi)在低頻背景海浪中的高頻風(fēng)浪方向譜。
背景技術(shù)：
極化干涉SAR是同時(shí)發(fā)射和接收兩種(水平H和垂直V)極化的電磁波的合成孔徑雷達(dá)(SAR)，在相干時(shí)間內(nèi)獲取四種極化組合(HH/VV/HV/VH)的SAR回波信號(hào)，能捕著地球表面不同散射元的不同極化特性。在海面的海水背景波動(dòng)系統(tǒng)中，能夠在SAR傳感器上成像的是與電磁波發(fā)生Bragg共振散射的毛細(xì)波。毛細(xì)波又被長(zhǎng)波調(diào)制，因此，在SAR圖像上存在長(zhǎng)波對(duì)毛細(xì)波的傾斜調(diào)制、流體力學(xué)調(diào)制、以及速度聚束調(diào)制。由于長(zhǎng)波對(duì)毛細(xì)波的調(diào)制，導(dǎo)致SAR圖像與海面的波動(dòng)起伏是非線性的。因此，在SAR圖像上解析海面波浪，本質(zhì)上是在一個(gè)非線性的映射關(guān)系中，提取準(zhǔn)線性的部分。其中，毛細(xì)波作為風(fēng)海浪的主要成分，具有較高的瞬時(shí)徑向速度，非線性較強(qiáng)。1991年德國(guó)科學(xué)家Hasselmann等人利用氣象模式的海浪數(shù)據(jù)作為第一猜測(cè)譜，通過(guò)收斂迭代，從SAR圖像譜中解析了準(zhǔn)線性部分的海浪譜。1995年挪威科學(xué)家Engen等人利用SAR圖像的交叉譜，不需要?dú)庀竽Ｊ降南闰?yàn)參數(shù)便可解析準(zhǔn)線性部分的海浪方向譜。2004年美國(guó)科學(xué)家Schuler等人提出利用極化SAR圖像可以測(cè)量海面傾斜，進(jìn)而反演海浪譜的算法。該算法利用了極化參數(shù)α的圖像譜。
在海面散射特性方面，1999年法國(guó)科學(xué)家Quilfen等人提出將雷達(dá)后向散射系數(shù)分解為極化不變的貢獻(xiàn)與極化可變的貢獻(xiàn)。2007年法國(guó)科學(xué)家 Mouche等人在研究SAR后向散射系數(shù)在不同極化方式下的極化比特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，考慮單一Bragg散射比考慮整個(gè)海浪譜的貢獻(xiàn)能更好地解釋SAR回波的極化比(VV/HH)特性。因此，Bragg波可以理解為海面上能改變電磁波極化方式的散射元。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
1.要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的在于提供一種在合成孔徑雷達(dá)回波數(shù)據(jù)中解析高頻風(fēng)海浪的方法。該方法首先在海面進(jìn)行散射單元的極化分解，然后對(duì)單純的Bragg散射貢獻(xiàn)的回波分量進(jìn)行圖像譜分析，解決了傳統(tǒng)海浪譜反演算法無(wú)法解析非線性的高頻風(fēng)海浪的問(wèn)題。
2.技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種全極化SAR回波數(shù)據(jù)解析海面風(fēng)浪譜的方法。該方法基于極化SAR測(cè)量數(shù)據(jù)的海面散射機(jī)制的分解。首先對(duì)全極化SAR回波數(shù)據(jù)進(jìn)行極化分解。根據(jù)相干極化分解理論和海面散射理論，利用布拉格(Bragg)散射的理論模型，從全極化SAR回波數(shù)據(jù)中分離出單純的Bragg散射貢獻(xiàn)。將Bragg散射貢獻(xiàn)的回波分量用于圖像交叉譜的計(jì)算，能在海浪截止頻率之外解析到Bragg散射對(duì)應(yīng)的海面風(fēng)浪頻段的方向譜。
3.有益效果
本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)通過(guò)散射貢獻(xiàn)的分割，解決了海浪譜反演的非線性問(wèn)題；
(2)通過(guò)Bragg散射分量的譜分析，解析出風(fēng)海浪的方向與強(qiáng)度；
附圖說(shuō)明
說(shuō)明書(shū)附圖1是本發(fā)明的實(shí)施原理流程圖，圖1中標(biāo)記的具體含義參見(jiàn)具體實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參照說(shuō)明書(shū)附圖，本發(fā)明的具體實(shí)施方式分以下幾個(gè)步驟：
(1)全極化SAR海面回波數(shù)據(jù)的極化分解。SAR的海面回波信號(hào)可模擬為Bragg散射回波與非Bragg散射回波的矢量和，即
其中，來(lái)自每一個(gè)散射元的回波經(jīng)矢量疊加后，分別歸屬于Bragg散射貢獻(xiàn)分量與非Bragg散射貢獻(xiàn)分量。
(2)Bragg散射貢獻(xiàn)的譜特征分析。對(duì)于極化分解得到的Bragg散射貢獻(xiàn)Sb做交叉圖像譜，該譜對(duì)應(yīng)于頻率在截至頻率之外的高頻風(fēng)海浪。