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      基于有理函數(shù)模型的GNSS?R岸基海面風(fēng)速反演算法

      2019-01-10 01:48:14劉原華魏偉牛新亮
      現(xiàn)代電子技術(shù) 2019年1期
      關(guān)鍵詞:理論模型岸基

      劉原華 魏偉 牛新亮

      關(guān)鍵詞: 岸基; 理論模型; 相關(guān)時間; 冪函數(shù)模型; 海面風(fēng)速反演; 有理函數(shù)模型; 數(shù)據(jù)擬合

      中圖分類號: TN911.1?34; TP7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼: A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號: 1004?373X(2019)01?0065?03

      Abstract: Under the shore?based condition, the waves can′t fully grow. The theoretical model of wave spectrum is not enough to fully describe the relationship between relevant time and wind speed. The empirical model with power function form is generally used to invert the wind speed of the sea surface. In this paper, a new empirical model with rational function form is proposed to replace the traditional empirical model with power function form for sea surface wind speed inversion. The experimental data shows that the correlation coefficient between wind speed inversed by the new empirical model with rational function form and actual wind is 0.986 2, and the root mean square error is 0.45 m/s. In comparison with the traditional exponential model with power function form, the correlation coefficient is increased by 0.80%, and the root mean square error is decreased by 20.19%.

      Keywords: shore base; theory model; correlation time; power function model; sea surface wind speed inversion; rational function model; data fitting

      0 ?引 ?言

      全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)反射信號(GNSS?R)是20世紀(jì)90年代逐漸發(fā)展起來的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的一個分支,利用GNSS?R技術(shù)反演海面風(fēng)速是一種新的海風(fēng)觀測方法[1?4]。

      岸基條件下,由于海浪不能充分生長,海浪譜的理論模型將不能準(zhǔn)確地描述相關(guān)時間與海面風(fēng)速的關(guān)系[5],故需要針對海域特點建立相應(yīng)的經(jīng)驗?zāi)P?,目前一般使用的是冪函?shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速。

      本文提出有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速。首先介紹了傳統(tǒng)冪函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速的方法,在此基礎(chǔ)上提出有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速的方法,經(jīng)過試驗證明,有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱萁Y(jié)果相比冪函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱萁Y(jié)果其相關(guān)系數(shù)提高了0.80%,均方根誤差降低了20.19%。

      1 ?傳統(tǒng)冪函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P?/h3>

      岸基條件下,海面風(fēng)速一般可以通過干涉復(fù)數(shù)場(ICF)相關(guān)時間反演得到。

      將[FRt]定義為GNSS反射信號最大相關(guān)值對應(yīng)的復(fù)數(shù)相關(guān)時間序列,[FDt]定義為GNSS直射信號最大相關(guān)值對應(yīng)的復(fù)數(shù)相關(guān)時間序列,干涉復(fù)數(shù)場函數(shù)為[6]:

      通過有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱蒿L(fēng)速值與實測風(fēng)速對比,得到有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速的均方根誤差為0.450 6 m/s。

      4 ?結(jié) ?語

      本文提出有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P腿〈鷥绾瘮?shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱莺C骘L(fēng)速,并用試驗數(shù)據(jù)對冪函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P秃陀欣砗瘮?shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P瓦M行對比分析。有理函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱萁Y(jié)果與冪函數(shù)形式的經(jīng)驗?zāi)P头囱萁Y(jié)果相比,其相關(guān)系數(shù)由0.978 4提升為0.986 2,提高了0.80%;均方根誤差由0.564 6 m/s降低為0.450 6 m/s,降低了20.19%,證明了本文模型的可行性,為岸基海面風(fēng)速反演提供了一種新的經(jīng)驗?zāi)P汀?/p>

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