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中国气象局气象探测中心涂满红获国家专利权

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龙图腾网获悉中国气象局气象探测中心申请的专利一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法及芯片模组获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115144884B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210889142.2,技术领域涉及:G01S19/52;该发明授权一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法及芯片模组是由涂满红;曹云昌;王峰;雷勇;李肖霞;胡姮;梁宏;刘佳;刘艺朦;郭丰赫;赵盼盼设计研发完成,并于2022-07-27向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法及芯片模组在说明书摘要公布了:一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法,包括:接收卫星导航芯片模组发送的定位位置信息;接收卫星导航芯片模组的第一直射信号及经过海面反射的反射信号,并根据第一直射信号及反射信号获得第一直射信号及反射信号的相关序列;根据相关序列获取反射信号的海面风速敏感的相关时间及时延波形面积;根据相关时间、时延波形面积以及风速反演模型获取风速值;根据定位位置信息及风速值获取目标区域海面风速。本申请通过提取联合多颗GEO反射信号的特征观测量海面风速,利用岸基GEO卫星提供稳定几何构型,降低信号处理复杂度,提高风速测量的精度。同时岸基遥感平台观测区域固定、可长期稳定观测,具有信号源广、成本低,探测设备轻等优势。

本发明授权一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法及芯片模组在权利要求书中公布了:1.一种基于卫星反射信号的海面风速反演方法,其特征在于,包括: 接收卫星导航芯片模组发送的定位位置信息,所述卫星导航芯片模组为多颗北斗地球同步轨道卫星组成的北斗卫星导航芯片模组,包括: 北斗B1I和B3I双频右旋圆极化天线接收所述北斗卫星导航芯片模组发送的第二直射信号; 所述北斗B1I和B3I双频右旋圆极化天线发送所述第二直射信号至双频导航片上芯片模组; 所述双频导航片上芯片模组根据所述第二直射信号获取定位位置信息; 所述双频导航片上芯片模组发送所述定位位置信息至海面风速反演模块及海面风速监控模块; 接收所述卫星导航芯片模组的第一直射信号及经过海面反射的反射信号,并根据所述第一直射信号及所述反射信号获得所述第一直射信号及所述反射信号的相关序列,包括: 四通道射频前端中的两个通道接收所述北斗B1I和B3I双频右旋圆极化天线发送的所述第一直射信号,另外两个通道接收北斗B1I和B3I双频左旋圆极化天线发送的所述反射信号,并将所述第一直射信号及反射信号转换成四路数字中频信号; 所述四通道射频前端发送所述四路数字中频信号至直反射信号协同处理模块; 所述直反射信号协同处理模块根据所述四路数字中频信号处理所述第一直射信号及所述反射信号,并获取多颗北斗地球同步轨道卫星的直射和反射信号的相关序列; 根据所述相关序列获取所述反射信号的海面风速敏感的相关时间及时延波形面积,包括: 根据预设的接收机的固定中频频率值产生数字载波refcarrierit,将数字载波refcarrierit和第一直射信号及反射信号分别进行相乘,对所述第一直射信号及所述反射信号进行载波剥离,refcarrierit为所述直反射信号协同处理模块中的参考信号发生模块产生的第i通道的本地载波; 对载波剥离后的所述第一直射信号及所述反射信号进行快速傅里叶变换,得到所述第一直射信号和所述反射信号的第一频域形式; 对本地码进行快速傅里叶变换,得到所述本地码的第二频域形式,并对所述第二频域形式利用共轭算子求共轭; 所述第一频域形式与所述第二频域形式共轭相乘,并根据逆傅里叶变换得到所述第一直射信号及所述反射信号的多时延复数相关值和 所述直反射信号协同处理模块的直反射信号频域并行相关器的相干积分时间设置为北斗B1I和B3I信号伪码周期1ms,输出所述多颗北斗地球同步轨道卫星的所述第一直射信号及所述反射信号的所述多时延复数相关值和至所述海面风速反演模块; 根据所述相关时间、所述时延波形面积以及风速反演模型获取风速值,包括: 读取所述第i通道的数据,包括所述第一直射信号及所述反射信号的多时延复数相关值和以及对应地球同步轨道卫星的方位角及高度角; 当对应的地球同步轨道卫星方位角Ai满足Amin<Ai<Amax时,即认为该卫星发射的信号处于天线观测范围内,进行后续处理; 所述反射信号多时延复数相关值进行非相干累加得到反射信号的时延波形,即: 其中,Ycohimτ为Ncoh次相干累加的复数时延波形,即 , Nincoh为所述反射信号多时延复数相关值进行非相干累加的次数; 根据峰值信噪比求解所述反射信号的时延波形的信噪比,即: 其中,Ppeak和Pnoise为反射信号的时延的峰值功率和噪声功率: Ppeak=max{|Yiτ|2}, 其中,max{·}为最大值算子;E{·}为均值算子;表示时延小于Tτ的时延波形; 当所述信噪比大于预设阈值时,则进入后续风速反演的步骤; 利用归一化的反射信号时延波形计算波形面积,即: 其中,Th为给定阈值;|YNiτ|2为归一化的反射信号时延波形: 根据所述波形面积反演风速: 其中,aA和bA为反演模型参数; 根据所述第一直射信号和所述反射信号的所述多时延复数相关值计算干涉复数场: 其中,为所述反射信号和所述第一直射信号在时延波形峰值处的多时延复数相关值; 根据所述干涉复数场获取得到相关函数: ; 其中,M为干涉复数场样本个数,为Sicfj的共轭,计算相关时间: 根据所述相关时间计算海面风速: 其中,aicf和bicf为反演模型参数; 根据线性无偏最小方差估计器融合各通道独立反演的海面风速:u10=m·U10,其中,U10为各通道独立反演风速构成的风速矢量,即: U10=[UA1,Uicf1,…,UAN,UicfN] N表示为独立反演风速的通道数量,m为线性组合的加权矢量,在约束||m||=1的条件下,利用最小方差准则使最小可得: ; 其中,CWS为各独立特征参数反演风速的协方差矩阵,第i行,第j列的元素表示为:CWSij=ui-utrue)·uj-utrueT; 其中,ui和uj表示各通道独立反演的风速,utrue为同位真实风速;根据所述定位位置信息及所述风速值获取目标区域海面风速。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人中国气象局气象探测中心,其通讯地址为:100081 北京市海淀区中关村南大街46号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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