[发明专利]一种基于最大似然估计的微波散射计风场反演方法及系统

权利要求书

1.一种基于最大似然估计的微波散射计风场反演方法，所述方法包括：

获取微波散射计接收的后向散射回波信号，经处理得到后向散射系数；

基于最大似然估计法结合地球物理模型函数，由后向散射系数计算得到对应的风矢量单元的风场反演残差和模糊风场解；

基于风矢量单元的风场反演残差，遍历预先建立的似然概率模型，得到对应的风矢量单元的模糊风场解的似然概率；

经过模糊去除和质量控制，得到L2B级风场数据产品；

所述对应的风矢量单元的风场反演残差MLE为：

其中，N为独立观测的次数，i为独立观测的序号，和分别表示第i视观测的后向散射系数和仿真的后向散射系数，kp_i为第i视观测的后向散射系数的归一化标准差；

所述方法还包括似然概率模型的建立步骤；具体包括：

对风场反演残差MLE进行归一化处理，得到归一化MLE值R_n为：

R_n＝MLE_n/＜MLE＞，

其中，n表示模糊风场解的阶数，MLE_n表示反演得到的第n阶模糊风场解对应的MLE值，＜MLE＞表示MLE的数学期望，通过查表获得；

建立似然概率模型的函数表达式，第x列刈幅风单元的任一个风单元第n阶模糊风场解对应的归一化MLE值的似然概率p(R_xn)为：

其中，k_x为第x列刈幅风单元的归一化因子，l_x为待推导得到的第x列刈幅风单元的风矢量单元参数；并得到对应刈幅风单元的第一阶模糊风场解的似然概率p(R_x1)和第二阶模糊风场解的似然概率p(R_x2)；

遍历每列刈幅风单元的所有风矢量单元，选择有两个模糊风场解的风矢量单元，根据下式计算第x列刈幅风单元的第一阶模糊风场解成为真实解的概率P_x1为：

第x列刈幅风单元的第二阶模糊风场解成为真实解的概率P_x2为：

根据(1)、(2)和(3)式，得到下式：

计算得到第x列刈幅风单元的风矢量单元参数l_x，从而得到似然概率模型。

2.根据权利要求1所述的基于最大似然估计的微波散射计风场反演方法，其特征在于，所述仿真的后向散射系数通过地球物理模型计算得到。

3.根据权利要求1所述的基于最大似然估计的微波散射计风场反演方法，其特征在于，所述模糊去除包括采用二维变分分析模糊去除的方法。

4.一种基于最大似然估计的微波散射计风场反演系统，其特征在于，所述系统包括：后向散射系数处理模块、风场反演残差及模糊风场解计算模块、似然概率计算模块和风场数据输出模块；其中，

所述后向散射系数处理模块，用于获取微波散射计接收的后向散射回波信号，经处理得到后向散射系数；

所述风场反演残差及模糊风场解计算模块，用于基于最大似然估计法结合地球物理模型函数，由后向散射系数计算得到对应的风矢量单元的风场反演残差和模糊风场解；

所述似然概率计算模块，用于基于风矢量单元的风场反演残差，遍历预先建立的似然概率模型，得到对应的风矢量单元的模糊风场解的似然概率；

所述风场数据输出模块，用于经过模糊去除和质量控制，得到L2B级风场数据产品；

所述对应的风矢量单元的风场反演残差MLE为：

其中，N为独立观测的次数，i为独立观测的序号，和分别表示第i视观测的后向散射系数和仿真的后向散射系数，kp_i为第i视观测的后向散射系数的归一化标准差；

所述似然概率模型的建立步骤具体包括：

对风场反演残差MLE进行归一化处理，得到归一化MLE值R_n为：

R_n＝MLE_n/＜MLE＞，

其中，n表示模糊风场解的阶数，MLE_n表示反演得到的第n阶模糊风场解对应的MLE值，＜MLE＞表示MLE的数学期望，通过查表获得；

建立似然概率模型的函数表达式，第x列刈幅风单元的任一个风单元第n阶模糊风场解对应的归一化MLE值的似然概率p(R_xn)为：

其中，k_x为第x列刈幅风单元的归一化因子，l_x为待推导得到的第x列刈幅风单元的风矢量单元参数；并得到对应刈幅风单元的第一阶模糊风场解的似然概率p(R_x1)和第二阶模糊风场解的似然概率p(R_x2)；

遍历每列刈幅风单元的所有风矢量单元，选择有两个模糊风场解的风矢量单元，根据下式计算第x列刈幅风单元的第一阶模糊风场解成为真实解的概率P_x1为：

第x列刈幅风单元的第二阶模糊风场解成为真实解的概率P_x2为：

根据(1)、(2)和(3)式，得到下式：

计算得到第x列刈幅风单元的风矢量单元参数l_x，从而得到似然概率模型。