星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

来源：电子与信息学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：王峰, 李建强, 张国栋, 张琦, 杨东凯

单位：1.北京航空航天大学电子信息工程学院 北京 1001912.北京航空航天大学宇航学院 北京 1001913.上海航天技术研究院 上海 2011094.中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部 北京 1000945.上海埃依斯航天科技有限公司 上海 201109

摘要：该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题，分析非镜向海面散射信号特征，提出星下点非镜向观测模式，定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量，在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演，并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明：所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向；多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解，但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2～25 m/s的风速内，当信噪比(SNR)大于11 dB时，3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s，风向的均方根误差优于15°。

关键词：全球导航卫星系统反射计, 极大似然估计, 海面风矢量, 遥感

基金资助：博士后创新人才支持计划(BX20200039)，上海市产业协同创新项目(2021-cyxt2-kj05)