1、全方位、實時監(jiān)測海洋動力環(huán)境對于人們認識、開發(fā)海洋具有重要的指導(dǎo)價值。航海雷達能夠獲取高時空分辨率的海雜波圖像，應(yīng)用相關(guān)的算法可以從中提取出海洋參數(shù)，實現(xiàn)對海面狀態(tài)的監(jiān)測，具有其它測量工具無法比擬的優(yōu)勢，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文結(jié)合實驗室在研項目，開展了海面風(fēng)場反演算法的研究，為航海雷達在海洋動力環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣奠定了基礎(chǔ)。
　　 在分析總結(jié)了國內(nèi)外航海雷達海洋遙感理論成果的基礎(chǔ)上，本文對海浪噪聲抑制，海面風(fēng)向、

2、風(fēng)速計算等關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，形成了一套完整的海面風(fēng)場反演技術(shù)方案，并應(yīng)用模擬圖像和真實雷達圖像驗證了其可行性。
　　 1、針對噪聲干擾問題，根據(jù)重力波符合的色散關(guān)系方程，設(shè)計了基于主導(dǎo)波長的色散關(guān)系帶通濾波器(LDRBF)。LDRBF的頻帶由主導(dǎo)波波長和最大相對速度確定，與傳統(tǒng)色散關(guān)系帶通濾波器相比，它不依賴實時海流信息，能夠獨立工作；與普通數(shù)字圖像濾波器相比，它根據(jù)信號特性抑制噪聲，不破壞海雜波的原始結(jié)構(gòu)。應(yīng)用兩次較大波浪

3、過程期間獲取的航海雷達圖像實驗，將LDRBF計算的有效波高與參考波高比對，結(jié)果顯示誤差低于0.26m，符合應(yīng)用要求，證明了該方法的有效性。
　　 2、應(yīng)用實時色散關(guān)系帶通濾波器可抑制海浪噪聲對海面風(fēng)場反演的干擾，而海流是濾波器的關(guān)鍵參數(shù)。針對傳統(tǒng)算法計算的海流存在較大誤差的問題，提出了海浪譜加權(quán)最小二乘法的海流反演算法(WS-LSM)。WS-LSM算法與傳統(tǒng)算法相比在噪聲抑制、最小二乘法權(quán)值選取方面進行了改進。通過長時間的實測實

4、驗，結(jié)果顯示：改進流速精度為0.11m/s，提高了64.5％，改進流向精度為16.33°，提高了57.87%。改進結(jié)果滿足應(yīng)用要求，驗證了WS-LSM算法的可行性。
　　 3、針對航海雷達圖像噪聲多、非線性強以及時間間隔長的特點，提出了基于圖像灰度和梯度不變模型的海面風(fēng)場反演算法。海面風(fēng)向計算方面，在圖像灰度值和梯度值不變模型的基礎(chǔ)上，考慮平滑項的影響，建立能量函數(shù)；然后應(yīng)用正則化法求解函數(shù)，得到歐拉-拉格朗日非線性系統(tǒng)；再根據(jù)

5、迭代方法計算出海面風(fēng)向。海面風(fēng)速計算方面，當(dāng)雷達單獨測量時，根據(jù)雷達散射截面、實測風(fēng)向和海浪信噪比，設(shè)計了具有三個輸入的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計算風(fēng)速；當(dāng)已知海氣邊界層參數(shù)時，將它們作為附加輸入，設(shè)計了超過三個輸入的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計算風(fēng)速。
　　 4、在理想情況下，為了研究海面風(fēng)場反演與各種環(huán)境要素的相關(guān)性以及檢驗海面風(fēng)場反演技術(shù)方案的可行性，為航海雷達遙測海面風(fēng)場提供依據(jù)，應(yīng)用模擬雷達圖像開展海面風(fēng)場反演實驗。首先根據(jù)海浪譜基本原理、

6、雷達幾何成像原理與調(diào)制機制，模擬出航海雷達圖像，值得一提的是本文首次在模擬圖像過程中加入天線旋轉(zhuǎn)的影響；然后詳細設(shè)計了海面風(fēng)場反演技術(shù)方案和流程，并應(yīng)用模擬的圖像，在理想情況下，通過實驗分析了風(fēng)速、測量面積、天線轉(zhuǎn)速等因素對于風(fēng)場結(jié)果的影響；最后應(yīng)用模擬圖像開展實驗，結(jié)果顯示風(fēng)速誤差低于0.26m/s，風(fēng)向誤差為2.76°，初步驗證了海面風(fēng)場反演技術(shù)方案的可行性。
　　 5、2010年下半年開展了岸基航海雷達遙測實驗，獲取了大量