雷达高度计海况偏差估计综合模型研究

摘要

雷达高度计用于测量海表面高度(SSH)、有效波高(SWH)和风速(U)等海况信息。测高过程中会有多种误差。海况偏差(SSB)是测高误差中的第一误差源，对海况偏差的估计模型有理论模型和经验模型。由于理论模型中所用参数无法获得，因此，实际采用经验模型，包括参数模型、非参数模型以及直接估计方法。
　　本文基于Jason-2第1-144cycle共8640万组卫星高度计数据，通过距离加权法对实测数据做共线处理并形成共线数据集。将众多全球范围内SSB直接估计结果作为真值，利用最小二乘方法拟合参数模型系数，得到32种参数模型并优选，确定最优参数模型。由于克服了利用海表面高度不符值最小二乘所带来的系数误差，故将此模型称为改进型参数模型，兼有直接估计的精度及参数模型外延性优良双重优势。
　　利用基于内核平滑统计技术的非参数方法可以更精确地获得与风速、有效波高相关的SSB估计。本文利用Jason-2第66～106共41个cycle交叉点数据集建立了非参数模型并对模型的有效性进行了检验。与Jason-2GDR自带的海况偏差结果做了对比分析，结果表明，本文所建立的非参数模型结果与GDR中的结果十分吻合，说明JASON-2海况偏差非参数模型算法得到复现，为我国HY-2高度计改善和提高测高精度奠定了工作基础。
　　通过分析，南北半球不同纬度区域的有效波高和风速存在较大差异。由于海况偏差与海况密切相关，全球范围采用一种SSB估计模型，会带来较大误差。通过计算拟合优度指标，分析不同区域参数模型和非参数模型各自优势，确定在北纬30°以上适宜采用非参数模型;在北纬30°以下直至南纬区域采用参数模型可以获得更高的SSB估计精度。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 卫星高度计简介

1．2 测高原理及误差分析

1．3 研究现状

1．4 主要研究内容

2 数据处理

2．1 GDR数据集简介

2．2 高度计原始数据的处理

2．2．1 高度计数据简介

2．2．1 高度计数据优选条件

2．3 高度计数据的共线处理

2．3．1 共线处理流程

2．3．2 正常点处海表面高度求算

2．4 高度计交叉点数据提取

2．4．1 交叉点位置确定方法研究

2．4．2 交叉点位置确定

2．4．3 交叉点数据提取

3 改进的海况偏差估计参数模型研究

3．1 建模原理

3．1．1 海况偏差信号噪声的处理

3．1．2 海况偏差估计参数模型建模依据

3．1．3 海况偏差直接估计方法

3．1．4 模型参数的优选及改进

3．2 海况偏差直接估计

3．2．1 直接估计方法

3．2．2 有效性分析

3．3 改进参数模型的建立和优选

3．3．1 参数模型的建立

3．3．2 改进参数模型优选

3．4 模型应用与分析

3．4．1 模型应用

3．4．2 模型分析与评价

3．5 小结

4 海况偏差估计非参数模型研究

4．1 海况偏差非参数估计原理

4．2 基于JASON-2高度计的海况偏差估计非参数模型建立

4．2．1 数据集

4．2．2 非参数模型建立

4．3 非参数估计模型评价

4．3．1 模型结果稳定性检验

4．3．2 与JASON-2 GDR发布的SSB值比对分析

4．4 小结

5 海况偏差综合估计模型

5．1 综合模型建模依据

5．2 有效波高和风速全球分布

5．2．1 有效波高分布

5．2．2 风速分布

5．3 两种模型分段运用的分析与评价

5．4 海况偏差估计综合模型的构建

5．5 小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文和研究成果

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