[发明专利]基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法

权利要求书

1.一种基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，包括步骤：

(1)根据接收天线周围的环境状态，选定方位角和高度角范围；

(2)利用二次拟合方法剔除信噪比序列的趋势项；

(3)建立影响截至高度角的参数与风速之间的关系；

(4)确定影响截止高度角变化的因素，建立截至高度角变化量与风速之间的关系；

(5)利用小波分析处理残余信噪比序列，获得截至高度角；

(6)根据小波谱图进行信噪比数据检查，选取可用信噪比序列；

(7)计算截至高度角变化量；

(8)根据步骤(7)中得到的截至高度角变化量推算风速。

2.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(1)中，根据接收机天线周围的环境状态选择高度角和方位角区间，确保区间内的信号反射区是海面。

3.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(2)中，利用二次拟合方法获取信噪比序列的趋势项，并从中剔除趋势项；在不考虑噪声的情况下，剔除趋势项后的残余项为：

其中，h为反射面到天线相位中心的高度；λ为信号波长；k＝2π/λ；d是衰减因子；e为高度角，Amp为振幅。

4.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(3)中，根据截至高度角e_cutoff与海面粗糙度σ_h相关，建立关系式为：

其中，T是反射表面的相关长度；i表示第i个散射分量；A为散射区域面积；θ_d是入射角，θ_r是反射角；

G(e_cutoff,σ_h)表示与截至高度角e_cutoff、海面粗糙度σ_h相关的函数表达式；

当e＜e_cutoff，相干分量更显著，SNR存在振荡；当e＞e_cutoff，非相干分量更显著，SNR振荡消失。

5.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(4)中，确定粗糙度是影响截止高度角变化的唯一因素，选取同一卫星同一信号同一轨迹的截至高度角的均值作为基准，来计算δe_cutoff：

δe_cutoff＝e_{cutoff，wind_speed＝3}-e_cutoff

其中，e_{cutoff,wind_speed＝3}是风速为3m/s时推算获得的截至高度角e_cutoff。

6.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(5)中，设ψ是基本小波函数，对于输入SNR序列δS(sin(e))，其小波变换为：

其中，a为尺度缩放因子；b为平移因子；通过小波分析获得信噪比序列的频率随时间的变化；e为高度角；当频率突然上升时，为噪声信号主导，对应的频率上升时的高度角为截至高度角。

7.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(6)中，根据小波谱图，选择能量区连续的信噪比序列数据。

8.根据权利要求1所述的基于测量型GNSS接收机的海面风速测量方法，其特征在于，步骤(7)中，将第i个GPS卫星、第j个GPS信号，在第n天、第k轨迹获得的截至高度角写为则定义该截至高度角对应第i个GPS卫星、第j个GPS信号、第n天、第k轨迹的为：

其中，为第i个GPS卫星、第j个GPS信号、第k轨迹在共N天里的信噪比截至高度角的平均值，为该卫星、该信号、该轨迹截至高度角的基准。