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基于观测量校正的星载GNSS-R海面风速快速反演方法

谭承旦 罗瑞丹 李亚峰 袁超 杨光 田向伟

谭承旦, 罗瑞丹, 李亚峰, 袁超, 杨光, 田向伟. 基于观测量校正的星载GNSS-R海面风速快速反演方法[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 90-97. doi: 10.12265/j.gnss.2021071402
引用本文: 谭承旦, 罗瑞丹, 李亚峰, 袁超, 杨光, 田向伟. 基于观测量校正的星载GNSS-R海面风速快速反演方法[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 90-97. doi: 10.12265/j.gnss.2021071402
TAN Chengdan, LUO Ruidan, LI Yafeng, YUAN Chao, YANG Guang, TIAN Xiangwei. A fast spaceborne GNSS-R sea surface wind speed retrieval method based on observation correction[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 90-97. doi: 10.12265/j.gnss.2021071402
Citation: TAN Chengdan, LUO Ruidan, LI Yafeng, YUAN Chao, YANG Guang, TIAN Xiangwei. A fast spaceborne GNSS-R sea surface wind speed retrieval method based on observation correction[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 90-97. doi: 10.12265/j.gnss.2021071402

基于观测量校正的星载GNSS-R海面风速快速反演方法

doi: 10.12265/j.gnss.2021071402
基金项目: 国家自然科学基金 (41904033); 中国科学院青年创新促进会(E03314020D)
详细信息
    作者简介:

    谭承旦:(1996—),男,硕士研究生,主要研究方向:星载GNSS-R理论与应用

    罗瑞丹:(1987—),女,博士,副研究员,主要研究方向:导航信号体制及同步算法研究等

    李亚峰:(1985—),男,博士,副教授,主要研究方向:惯性导航系统(INS)及其组合导航技术、GNSS-R理论与应用等

    袁超:(1986—),男,硕士,工程师,主要研究方向:卫星导航接收机及应用技术、GNSS-R应用技术与设备、GNSS电离层探测技术与设备等

    通信作者:

    袁超 E-mail: yuanchao100918@aircas.ac.cn

  • 中图分类号: P228.4;TN961

A fast spaceborne GNSS-R sea surface wind speed retrieval method based on observation correction

  • 摘要: 快速反演(FDI)算法是一种典型的星载全球卫星导航反射技术(GNSS-R)海面风速反演方法,具有计算复杂度低、快速实时反演的特点,但是FDI算法中的反演观测量提取精度不高,导致风速反演精度低. 针对于此,提出基于观测量校正的改进FDI算法,用于实现海面风速的快速高精度反演. 该方法首先利用辅助测量信息对观测量进行校正以降低干扰因素的影响,然后基于统计分析方法对ASCAT卫星风速数据进行海面风速值提取,最后建立了海面风速与校正观测量的地球物理模型函数(GMF)关系式,实现对海面风速的反演. 与传统FDI算法相比,该方法的反演偏差值更小,均方根误差(RMSE)降低了29%.

     

  • 图  1  DDM与$R_{{\rm{SN}}}^0$观测量提取示意图

    注:数据来源于TDS-1L1b星载数据。

    图  2  GNSS-R几何示意图

    图  3  $R_{{\rm{SN}}}^0$在不同$G_{\rm{r}}^{sp}$值下与ASCAT风速的变化关系

    图  4  $R_{{\rm{SN}}}^0$平均值与$G_{\rm{r}}^{sp}$的变化关系

    图  5  $R_{{\rm{SN}}}^0$$R_{{\rm{SN}}}^1$的均值与标准差(误差条表示)随ASCAT风速的变化关系

    图  6  $R_{{\rm{SN}}}^\prime$$R_{{\rm{SN}}}^1$的标准差

    图  7  风速统计值$ W\left( n \right) $与正态分布模型的概率密度函数

    图  8  不同$R_{{\rm{SN}}}^1$下正态分布模型对统计值的拟合优度

    图  9  风速真值估计值$ {\hat W_\mu } $$R_{{\rm{SN}}}^1$的关系以及GMF关系式

    图  10  传统FDI算法与本文方法风速反演结果比对

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-14
  • 录用日期:  2021-07-14
  • 网络出版日期:  2021-12-29

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