[发明专利]基于卫星导航信息的海面风场反演观测方法

权利要求书

1.一种基于卫星导航信息的海面风场反演观测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、以镜面反射点为原点建立本地坐标系，确定GNSS卫星、镜面反射点和GNSS-R接收机的几何关系；利用等时延线和等多普勒线将散射面在空间上进行划分，将各个划分区域的散射功率在空间上的分布映射到时延-多普勒域；

步骤2、建立包括Elfouhaily海浪谱模型和海面均方坡度的海洋遥感模型；

步骤3、建立包括KA-GO电磁散射模型和散射信号相关功率模型的海洋遥感相关数学模型；

步骤4、利用时延-多普勒二维相关功率模型，计算GNSS-R反射信号的相关功率，从而得到反射信号在不同反射面单元的反射强度。

2.根据权利要求1所述的基于卫星导航信息的海面风场反演观测方法，其特征在于：所述GNSS卫星、镜面反射点和GNSS-R接收机的几何关系为：

设T、O和R三点分别表示GNSS卫星、镜面反射点和GNSS-R接收机，H_T和H_R分别代表GNSS卫星和GNSS-R接收机的高度；e代表观测高度角；发射机、接收机到镜面反射点的距离为R_t，R_r，接收机到发射机的直射距离为R_d；R_e为地球半径；发射机和接收机到地心的距离分别为G、L；本地坐标系下发射机和接收机的坐标分别为(0，-R_tcos e，R_tsin e)和(0，R_rcose，R_rsine)；则：

G＝R_e+H_T；L＝R_e+H_R

3.根据权利要求1所述的基于卫星导航信息的海面风场反演观测方法，其特征在于：所述时延-多普勒域中任意散射单元处的多普勒频差为：

其中，f₀为镜面反射点处具有的多普勒频移，和分别发射机和接收机运动速度，和分别为散射单元处的入射向量和反射向量。

4.根据权利要求1所述的基于卫星导航信息的海面风场反演观测方法，其特征在于：所述Elfouhaily海浪谱模型为：

S_E(k，ψ)＝M_E(k)f_E(k，ψ)

该模型对应方位部分的函数为：

Elfouhaily谱的各向同性部分为：

v_g＝u₁₀/Ω，

Ω＝0.84tanh[(X/2.2×10⁴)^0.4]^-0.75

上式中，k表示波数矢量，ω、ψ分别表示海浪谱的角频率和波向，X为风区的长度，其他参数均为过程变量；所述海面均方坡度的计算方法为：

式中，分别代表顺风向/逆风向、侧风向的海面均方坡度，为总的海面均方坡度，且有如下关系式：