星载 GNSS-R 海面风速反演方法对比与性能评估

来源：海洋技术学报杂志2025年第06期北京时间：

作者：郭圣斌,范陈清,万勇

单位：单位郭圣斌，范陈清，万勇中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院,自然资源部第一海洋研究所,自然资源部海上丝路海洋资源环境组网观测技术创新中心

摘要：利用全球导航卫星系统反射(Global Navigation Satellite System Reflectometry，GNSS-R)信号反演海面风速时，首先从时延-多普勒图(Delay-Doppler Map，DDM) 中提取归一化双基雷达散射截面 (Normalized Bistatic Radar Cross Section, NBRCS) 和前沿斜率(Leading Edge Slope,LES)，并分别构建与海面风速相关的地球物理模型函数(Geophysical Model Functions，GMF)，然后采用最小方差估计(Minimum Variance Estimator，MVE) 方法和粒子群优化(Particle SwarmOptimization，PSO) 方法对 NBRCS GMF和LESGMF反演结果进行组合，以期获得优于单一观测值反演精度的结果。对NBRCSGMF、LESGMF、MVE方法和 PSO方法的风速反演结果进行对比分析，结果显示MVE和PSO两种组合反演方法整体均方根误差和相关系数均为1.79m/s和0.75，但PSO方法的系统偏差略大于MVE方法;相较于NBRCS GMF和IESGMF，两种组合反演方法均方根误差分别降低了约53%和16.0%。结果表明：融合多个观测值的组合反演方法优于传统单一观测值GMF方法，能够提高GNSS-R风速反演的可靠性与反演精度。

关键词：全球导航卫星系统反射；海面风速反演；地球物理模型函数；最小方差估计方法；粒子群优化方法

基金资助：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（24CX02030A）