gps海面風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)

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1、GPS海面風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心報(bào)告內(nèi)容研究背景GPS海面風(fēng)場(chǎng)遙感機(jī)理與仿真分析GPS海面風(fēng)場(chǎng)反演方法結(jié)論與展望一研究背景海洋風(fēng)場(chǎng)是海洋與大氣作用的重要參數(shù)之一，海洋風(fēng)場(chǎng)直接影響著大氣與大洋環(huán)流以及海氣相互作用，也是研究風(fēng)驅(qū)海流運(yùn)動(dòng)規(guī)律和海面油污擴(kuò)散的必要條件。海洋風(fēng)場(chǎng)是海洋研究不可缺少的部分。微波遙感是獲取全球海面風(fēng)場(chǎng)的重要手段，其中星載散射計(jì)是遙感測(cè)量全球海面風(fēng)場(chǎng)的主要傳感器，SAR高分辨力海面風(fēng)場(chǎng)遙感技術(shù)已漸趨成熟，GNSS-R海面風(fēng)場(chǎng)遙感是一種從全球?qū)Ш叫l(wèi)星前向散射微波信號(hào)中提

2、取海面風(fēng)場(chǎng)的新技術(shù)。二GPS海面風(fēng)場(chǎng)遙感機(jī)理與仿真GPS海面風(fēng)場(chǎng)遙感系統(tǒng)GPS信號(hào)特征GPS信號(hào)相關(guān)功率模型及其散射區(qū)GPS信號(hào)相關(guān)功率模型仿真GPS海面風(fēng)場(chǎng)遙感系統(tǒng)海面散射示意圖遙感系統(tǒng)幾何關(guān)系GPS海面回波信號(hào)特征GPSL1波段（頻率1575.42MHz）對(duì)應(yīng)海面的菲涅爾反射系數(shù)與衛(wèi)星高度角的關(guān)系GPSC/A碼相關(guān)函數(shù)曲線GPSC/A碼相關(guān)函數(shù)與自相干函數(shù)表達(dá)式GPS海面回波信號(hào)特征經(jīng)過(guò)粗糙海面散射，信號(hào)發(fā)生擴(kuò)散GPS信號(hào)相關(guān)功率模型遙感器采集的相關(guān)功率信號(hào)是時(shí)間延遲和多普勒頻率的函數(shù)。海面

3、坡度分布的概率密度函數(shù)閃耀區(qū)類(lèi)比圖（圖片摘自http://www.bizhi5.com）散射區(qū)－閃耀區(qū)散射區(qū)－等延遲區(qū)等延遲區(qū)的形狀與GPS遙感系統(tǒng)的幾何關(guān)系有關(guān)（如衛(wèi)星高度角、接收機(jī)高度）接收機(jī)高度5km，接收機(jī)速度0.34km/s，航向0°散射區(qū)－等多普勒區(qū)等延遲線與等多普勒區(qū)的形狀與接收機(jī)速度有關(guān)，發(fā)射機(jī)狀態(tài)的影響不大等延遲區(qū)與等多普勒區(qū)（摘自A.Komjathy,2001）散射區(qū)－等多普勒區(qū)海面回波信號(hào)采集分辨單元是等多普勒和等延遲區(qū)的交叉區(qū)散射區(qū)－天線覆蓋區(qū)天線視場(chǎng)角波束寬度天線天線增

4、益覆蓋區(qū)的大小與天線的高度、天線視場(chǎng)角有關(guān)海面風(fēng)速7m/s，風(fēng)向0°，海面海水溫度25°C，海水鹽度35psu，GPS衛(wèi)星高度角90°，接收機(jī)高度6km，相干積分時(shí)間10ms，接收機(jī)速度大小150m/s，航向0°GPS海面回波信號(hào)相關(guān)功率模型仿真－三維曲面GPS信號(hào)相關(guān)功率模型仿真－三維曲面相關(guān)功率曲面由多參數(shù)決定，其中包括海面風(fēng)帶來(lái)的曲面變化，可利用這種特征來(lái)反演風(fēng)速風(fēng)向海面風(fēng)速7m/s，風(fēng)向0°，海面海水溫度25°C，海水鹽度35psu，GPS衛(wèi)星高度角90°，接收機(jī)高度6km，相干積分時(shí)間

5、10ms，接收機(jī)速度大小150m/s，航向0°。GPS海面回波信號(hào)相關(guān)功率模型仿真－二維曲線相關(guān)功率曲線由多參數(shù)決定，其中風(fēng)速對(duì)相關(guān)功率曲線峰值影響大，風(fēng)向僅影響相關(guān)功率曲線的后沿GPS海面回波信號(hào)相關(guān)功率模型仿真－二維曲線GPS海面回波信號(hào)相關(guān)功率模型仿真－二維曲線風(fēng)速改變1m/s對(duì)相關(guān)功率曲線峰值的影響比風(fēng)向?qū)ζ涞挠绊懜咭粋€(gè)數(shù)量級(jí)，因此風(fēng)向反演難度不風(fēng)速反演難度大三GPS海面風(fēng)場(chǎng)反演方法通過(guò)比較實(shí)測(cè)和理論波形后沿斜率實(shí)現(xiàn)風(fēng)速反演直接匹配整個(gè)波形進(jìn)行風(fēng)速反演海面坡度方差主成分分析法多衛(wèi)星平均坡

6、度方差估計(jì)法四結(jié)論與展望1.GPS海面風(fēng)場(chǎng)的遙感未實(shí)現(xiàn)成像，其海面風(fēng)場(chǎng)反演方法和SAR有所差異。通過(guò)仿真分析和比較其反演方法，總結(jié)得到它的反演流程是先通過(guò)相關(guān)功率確定風(fēng)速（忽略風(fēng)向的影響），然后在風(fēng)速確定的情況下再確定風(fēng)向。風(fēng)向的反演難度比風(fēng)速反演難度大。2.GPS海面風(fēng)場(chǎng)遙感是一種從前向散射微波信號(hào)中提取海面風(fēng)場(chǎng)的新技術(shù)，尚處于起步階段，具有廣闊的應(yīng)用前景。謝謝！