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北斗反射信号海风海浪反演系统与试验

杨东凯 王翔宇 刘建华 王峰

杨东凯, 王翔宇, 刘建华, 王峰. 北斗反射信号海风海浪反演系统与试验[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 317-323. doi: 10.11999/JEIT180397
引用本文: 杨东凯, 王翔宇, 刘建华, 王峰. 北斗反射信号海风海浪反演系统与试验[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 317-323. doi: 10.11999/JEIT180397
Dongkai YANG, Xiangyu WANG, Jianhua LIU, Feng WANG. BeiDou-reflectometry Sea Wind and Wave Retrieval System and Experiment[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 317-323. doi: 10.11999/JEIT180397
Citation: Dongkai YANG, Xiangyu WANG, Jianhua LIU, Feng WANG. BeiDou-reflectometry Sea Wind and Wave Retrieval System and Experiment[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 317-323. doi: 10.11999/JEIT180397

北斗反射信号海风海浪反演系统与试验

doi: 10.11999/JEIT180397
基金项目: 国家自然科学基金(41774028),国家重点研发计划(2017YFB050802)
详细信息
    作者简介:

    杨东凯:男,1971年生,教授,研究方向为卫星导航信号处理及应用技术、无线传输等

    王翔宇:男,1990年生,硕士生,研究方向为卫星导航信号及其在风浪遥感中的应用

    刘建华:男,1975年生,高级工程师,研究方向为油田安全生产管理

    王峰:男,1989年生,博士生,研究方向为卫星导航信号及其在海洋遥感中的应用

    通讯作者:

    王峰 wangf.19@163.com

  • 中图分类号: TN967.1; P237

BeiDou-reflectometry Sea Wind and Wave Retrieval System and Experiment

Funds: The National Natural Science Foundation of China (41774028), The National Key Research and Development Plan (2017YFB050802)
  • 摘要:

    该文设计并实现了一种小型低功耗的北斗反射信号海风海浪反演系统,针对反演精度受卫星高度角影响较大的问题,提出高度角正弦值幂指数修正方法,且为降低风速突变对风速反演的影响,对风速反演模型进行了延时修正,有效提高了有效波高和风速的反演精度。为了进一步提高反演精度,提出多星联合观测和单边滤波的方法。北斗反射信号海风海浪探测试验结果表明:设计和实现的反演系统具备长期稳定运行和观测的性能;提出的反演模型和精度提升方法可以有效提高反演精度,有效波高和风速反演精度分别可达0.14 m和1.28 m/s,相比于Soulat等人提出的反演模型,分别提高了0.13 m和0.78 m/s。

  • 图  1  系统整体框架

    图  2  基带信号处理流程

    图  3  试验期间天线架设情况

    图  4  幂指数模型海浪反演结果

    图  5  12月份东营港风浪归一化数值及变化曲线

    图  6  延迟幂指数模型海风反演结果

    图  7  试验期间北斗反射可见星分布

    图  8  邻域滤波效果

    表  1  接收机参数表

    设备名称尺寸(cm)功耗(W)工作电压(V)反演模块输出结果
    GOLD-RTR[14]48×48×3650220相关波形
    GRrSv.2[15]48×48×1850220相关波形
    Oceanpal[16]48×48×18100100~240PC机相关波形、风浪值
    本文反演系统24×24×181036, 220ARM, PC机相关波形、风浪值
    下载: 导出CSV

    表  2  不同反演方法对比

    反演模型优化算法有效波高误差
    (m)
    风速误差
    (m/s)
    反比例模型0.272.06
    0.211.43
    指数模型(对风速
    延时修正)
    多星观测0.191.36
    平滑滤波0.161.30
    多星&平滑0.141.28
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-27
  • 修回日期:  2018-09-10
  • 网络出版日期:  2018-09-21
  • 刊出日期:  2019-02-01

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