本發(fā)明涉及海冰監(jiān)測。

背景技術：

1、海冰對海洋運輸、海洋資源開發(fā)以及海洋環(huán)境安全構成嚴重威脅，傳統(tǒng)的海冰監(jiān)測方法主要依賴人工觀測和衛(wèi)星遙感，但這些方法存在監(jiān)測范圍有限、數(shù)據(jù)更新不及時、精度不足等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有的海冰監(jiān)測方法監(jiān)測范圍有限、數(shù)據(jù)更新不及時、精度不足等問題，本發(fā)明提供了一種雷達海冰監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：一種雷達海冰監(jiān)測方法，包括以下步驟：

3、s1、使用雷達系統(tǒng)向海面發(fā)射和接收雷達信號，得到目標海冰樣本的海冰回波信號；

4、s2、對目標海冰樣本的海冰回波信號進行預處理，提取目標海冰樣本的海冰的特征信息；

5、s3、采用統(tǒng)計模式分類方法，基于既有海冰特征數(shù)據(jù)庫，利用貝葉斯準則的逐步判別算法，對目標海冰樣本的海冰的特征信息進行分析，識別海冰冰型，得到目標海冰樣本的海冰分類結果及海冰要素信息。

6、優(yōu)選地，步驟s1中，雷達系統(tǒng)為x波段雷達系統(tǒng)。

7、優(yōu)選地，步驟s1中，實時監(jiān)測風速、風向、氣溫、濕度和氣壓這些氣象數(shù)據(jù)，將氣象數(shù)據(jù)作為校正參數(shù)提供給雷達系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)根據(jù)校正參數(shù)校正因氣象因素導致的信號發(fā)射和接收誤差。

8、優(yōu)選地，步驟s1中，海冰回波信號為雷達系統(tǒng)向海面發(fā)射的電磁波信號在遇到目標海冰樣本后，被目標海冰樣本散射或反射回來的信號，海冰回波信號攜帶著目標海冰樣本的特征信息。

9、優(yōu)選地，步驟s2中，對提取到的海冰的特征信息進行數(shù)據(jù)反演，得到更精確的海冰特征信息。

10、優(yōu)選地，步驟s2中，對目標海冰樣本的海冰的特征信息進行分析，選出21個特征，組成21維特征向量，21維特征向量分別為：矩形窗的功率譜特征、parzen窗的功率譜特征、漢明窗的功率譜特征、海明窗的功率譜特征、自相關函數(shù)特征、歸一化中位數(shù)、均值、方差、標準差、極差、均差、偏度系數(shù)、峰度系數(shù)、時相關系數(shù)、標準均差、標準偏度系數(shù)、標準峰度系數(shù)、標準時相關系數(shù)、中位數(shù)、中值和隱含周期；基于貝葉斯準則的逐步判別算法，將21維特征向量中具有統(tǒng)計顯著性的特征量挑選出來，得到一組新的特征量，運用訓練迭代法計算出每組新的特征量的判別函數(shù)。

11、優(yōu)選地，步驟s3中，依據(jù)判別函數(shù)：

12、gi(x)＝f(p(wix)；

13、其中，f()是單調遞增函數(shù)，p(wi|x)表示樣本x屬于海冰冰型wi的概率，

14、通過判別函數(shù)量化目標海冰樣本與既有海冰特征數(shù)據(jù)庫中的海冰樣本之間的相似度或差異度，進而判斷出目標海冰樣本的海冰冰型屬于既有海冰特征數(shù)據(jù)庫中的哪一種海冰冰型。

15、優(yōu)選地，步驟s3中，海冰冰型包括初生冰、冰皮、尼羅冰、蓮葉冰、灰冰、灰白冰和白冰；海冰要素信息包括冰表面狀態(tài)、冰厚、流速、冰量、浮冰密集度和最大浮冰塊尺度；冰表面狀態(tài)包括平整冰、重疊冰和覆雪冰。

16、一種雷達海冰監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

17、雷達模塊，用于向海面發(fā)射和接收雷達信號，得到目標海冰樣本的海冰回波信號；

18、數(shù)據(jù)采集與處理模塊，用于與雷達模塊連接，以采集目標海冰樣本的海冰回波信號數(shù)據(jù)并進行預處理，提取目標海冰樣本的海冰的特征信息；

19、海冰識別模塊，用于對目標海冰樣本的海冰的特征信息進行分析，識別海冰冰型，得到目標海冰樣本的海冰分類結果及海冰要素信息。

20、優(yōu)選地，還包括：

21、數(shù)據(jù)反演模塊，用于對預處理后的目標海冰樣本的海冰回波信號數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)反演，以獲取更精確的目標海冰樣本的海冰的特征信息；

22、顯示與輸出模塊，用于在應用端的屏幕上顯示目標海冰樣本的海冰分類結果及海冰要素信息；

23、視頻聯(lián)動模塊，用于獲取海冰樣本的影響數(shù)據(jù)，結合光譜和色溫分析，實時監(jiān)測海冰樣本的變化情況；

24、氣象站模塊，用于實時監(jiān)測風速、風向、氣溫、濕度和氣壓，為雷達系統(tǒng)提供校正參數(shù)；

25、存儲系統(tǒng)，用于存儲數(shù)據(jù)；

26、網(wǎng)絡模塊，用于數(shù)據(jù)傳輸。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明實現(xiàn)了對海冰的實時、高效、精準監(jiān)測，為海洋運輸、海洋資源開發(fā)提供了重要數(shù)據(jù)支持，可以應用于渤海冰區(qū)油氣田勘探、冰區(qū)油氣管線防冰與生產(chǎn)、冰區(qū)油輪外輸作業(yè)、海冰預警與應急響應、渤海冰區(qū)港口、航道、錨地，海冰監(jiān)測與預報、渤海海冰監(jiān)測與工程海冰、海洋環(huán)境監(jiān)測、海冰科研與工程海冰設計等多個領域，提取了多種代表海冰特性的特征量，并采用統(tǒng)計模式分類方法進行海冰識別與分類，提高了分類的準確性和可靠性，同時結合氣象站系統(tǒng)和視頻聯(lián)動系統(tǒng)，提供了更加全面的全天候、連續(xù)、實時監(jiān)測海冰信息。

技術特征：

1.一種雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s1中，雷達系統(tǒng)為x波段雷達系統(tǒng)。

3.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s1中，實時監(jiān)測風速、風向、氣溫、濕度和氣壓這些氣象數(shù)據(jù)，將氣象數(shù)據(jù)作為校正參數(shù)提供給雷達系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)根據(jù)校正參數(shù)校正因氣象因素導致的信號發(fā)射和接收誤差。

4.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s1中，海冰回波信號為雷達系統(tǒng)向海面發(fā)射的電磁波信號在遇到目標海冰樣本后，被目標海冰樣本散射或反射回來的信號，海冰回波信號攜帶著目標海冰樣本的特征信息。

5.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s2中，對提取到的海冰的特征信息進行數(shù)據(jù)反演，得到更精確的海冰特征信息。

6.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s2中，對目標海冰樣本的海冰的特征信息進行分析，選出21個特征，組成21維特征向量，21維特征向量分別為：矩形窗的功率譜特征、parzen窗的功率譜特征、漢明窗的功率譜特征、海明窗的功率譜特征、自相關函數(shù)特征、歸一化中位數(shù)、均值、方差、標準差、極差、均差、偏度系數(shù)、峰度系數(shù)、時相關系數(shù)、標準均差、標準偏度系數(shù)、標準峰度系數(shù)、標準時相關系數(shù)、中位數(shù)、中值和隱含周期；基于貝葉斯準則的逐步判別算法，將21維特征向量中具有統(tǒng)計顯著性的特征量挑選出來，得到一組新的特征量，運用訓練迭代法計算出每組新的特征量的判別函數(shù)。

7.根據(jù)權利要求6所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s3中，依據(jù)判別函數(shù)：

8.根據(jù)權利要求1所述的雷達海冰監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s3中，海冰冰型包括初生冰、冰皮、尼羅冰、蓮葉冰、灰冰、灰白冰和白冰；海冰要素信息包括冰表面狀態(tài)、冰厚、流速、冰量、浮冰密集度和最大浮冰塊尺度；冰表面狀態(tài)包括平整冰、重疊冰和覆雪冰。

9.一種雷達海冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權利要求9所述的雷達海冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

技術總結
本發(fā)明涉及海冰監(jiān)測技術領域，具體公開了一種雷達海冰監(jiān)測方法及系統(tǒng)，使用雷達系統(tǒng)向海面發(fā)射和接收雷達信號，得到目標海冰樣本的海冰回波信號，對目標海冰樣本的海冰回波信號進行預處理，提取目標海冰樣本的海冰的特征信息，采用統(tǒng)計模式分類方法，基于既有海冰特征數(shù)據(jù)庫，利用貝葉斯準則的逐步判別算法，對目標海冰樣本的海冰的特征信息進行分析，識別海冰冰型，得到目標海冰樣本的海冰分類結果及海冰要素信息。本發(fā)明實現(xiàn)了對海冰的實時高效精準監(jiān)測，支持海洋運輸和資源開發(fā)，應用于多領域，提取海冰特征量，采用統(tǒng)計模式分類提高分類準確性，為渤海冰區(qū)及相關海洋環(huán)境監(jiān)測、科研與工程設計等提供重要數(shù)據(jù)支持。

技術研發(fā)人員：孫延維,孫陽,宋鵬遠,宋衛(wèi)東
受保護的技術使用者：大連海通海洋環(huán)境技術發(fā)展有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/22