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申请/专利权人：自然资源部第一海洋研究所

摘要：基于风向区间限定的船载地波雷达无模糊风向估计方法，包括提取一阶回波谱展宽范围内有效频点信息，建立风向与扩展因子曲线关系模型，提取谱图风向，通过分析风向与雷达波束的关系来初步估计风向区间，利用风向区间限定风向‑扩展因子曲线及其交点的位置关系来提取真实风向。该方法将风速、噪声、船速、海流等因素考虑在内，充分利用船载地波雷达一阶回波谱展宽范围内频点幅值信息随风向规律变化的特点，结合风向与雷达波束方位的关系来初步估计风向区间，实际风向必定落在风向区间内，进而将消除风向模糊问题转换为判断风向区间与两个相邻频点的风向‑扩展因子曲线的位置关系，实现船载地波雷达海洋表面风向的大范围测量。

主权项：1.基于风向区间限定的船载地波雷达无模糊风向估计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：提取一阶回波谱展宽范围内有效频点信息首先根据船载平台的船速和探测海域内的海流信息提取船载地波雷达一阶回波谱的展宽范围；提取正、负一阶回波谱展宽范围内有效频点信息；然后根据最大类间、类内方差比法确定的最佳阈值Th来区分一阶回波谱展宽范围内有效频点和背景噪声；最后利用形态学滤波提取一阶回波谱展宽范围内的有效频点信息；步骤2：建立风向与扩展因子曲线关系模型基于步骤1获得的有效频点信息，确定有效频点对应的回波方位角及幅值信息，利用正、负一阶Bragg布拉格峰的相对强度建立有效频点对应的风向与扩展因子的对应关系，并提取关于雷达波束对称的模糊风向；步骤3：提取一阶回波谱对应的风向基于步骤1，提取任一个距离单元下的正、负一阶回波谱展宽范围内有效频点的归一化幅值及多普勒频率信息；将正、负一阶回波谱展宽边界频点及与其左或右相邻的2个频点作为边界有效频点，分别建立正、负一阶回波谱左、右边界有效频点归一化幅值差随风向变化的关系模型；通过计算并比较正、负一阶回波谱左、右边界有效频点的归一化幅值差的大小关系即可提取一阶回波谱对应的风向，即谱图风向；步骤4：初步估计风向区间假设小片海域内风向是不变或者缓慢变化的，认为雷达探测海域中前10个距离元以内的海域满足假设条件，基于步骤3，提取前4～10个距离单元中任一个距离单元对应的谱图风向；基于步骤1和步骤2，提取该距离单元下的一阶回波谱展宽范围内全部有效频点对应的模糊风向，筛选与谱图风向最接近的风向，并建立该距离单元下的风向与雷达波束方位的关系模型，确定最小风向估计误差对应的雷达波束方位；统计该雷达波束方位4～10个距离单元内的频点的风向估计结果来初步估计风向区间，雷达探测海域内的实际风向必定落在风向区间内；步骤5：利用风向区间限定风向-扩展因子曲线及其交点的位置关系来提取真实风向基于步骤4，从步骤2中的模糊风向提取真实风向的过程转换为判断风向区间与两个相邻频点——所求风向频点A和相邻频点B——的风向-扩展因子曲线的位置关系，进而实现船载地波雷达的无模糊风向估计；风向区间与两组风向-扩展因子曲线的位置关系有四种情况：1两组风向-扩展因子曲线有唯一交点，若交点位于风向区间内，则交点对应的风向为真实风向，否则风向为异常值，剔除；2两组风向-扩展因子曲线有两个或以上交点，若其中只有一个交点位于风向区间，则该交点对应的风向为真实风向；若无交点位于风向区间，则为异常值，剔除；若有多个交点位于风向区间内，其中只有一个交点对应的风向为真实风向，此时利用相邻频点的风向相关性来提取真实风向；3若两组风向-扩展因子曲线无交点，但风向区间与频点A的曲线相交，此时频点A在风向区间内的曲线上只有一个点对应的风向为真实风向，由于相邻频点风向变化缓慢或者不变，设置风向误差，利用同一距离单元下多个相邻频点的风向相关性来提取真实风向；4若两组风向-扩展因子曲线无交点，且风向区间与频点A的曲线不相交，此时风向为异常值，需剔除；步骤6：重复上述步骤1～步骤5，最终得到不同距离单元下风向的方位和大小信息。

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