题目：基于GNSS反射信号的海面风场探测技术研究

GNSS-R技术作为全球卫星导航定位系统发展潜力最大的前沿技术之一，具有成本低、覆盖宽、全天候、全天时等特点。该项技术学科交叉性之深、探索性之强、发展空间之大、应用范围之广、待解决的关键问题之多，得到了相关机构的高度重视，其关键技术在于如何实现反射信号的高增益接收、数据处理、接收机研制和实际目标物理状态参数的反演，围绕着该领域的关键技术，国内外相关学者已经普遍关注并已在GNSS、对地观测、海洋遥感、信号处理等领域成为研究的热点。1.本文较全面的描述了GNSS-R的主要应用技术，包括：海面风场探测、海洋测高和移动目标探测的应用。分析了相关应用的基本原理组成和关键技术，提出了移动目标探测定位新算法，并给出了本课题组针对土地湿度监测应用的相关试验分析。2.通过数值仿真分析手段系统地研究了能量谱模型、电磁散射模型及相关功率模型，给出了海面散射信号相关功率计算方法和瞬时场理论，分析了不同卫星高度角下、天线照射区下的等延迟区和等多普勒区在海面的二维空间分割特点。3.设计并实现了我国首台具有自主知识产权的时延多普勒映射接收机和导航卫星反射信号原始数据采集系统，按照信号流的方向对每个核心组件进行详细设计论述。提出并实现了基于多码生成和多载波生成的时延多普勒二维相关功率计算算法和反射信号开环跟踪控制算法等多个创新点。4.开展了我国首次利用自主研究成果（DDMR）及原始数据采集系统的海空静态采集和动态实时联合观测试验。获得了宝贵的试验数据和实验海区的同比数据，对试验结果进行了反演前预处理和初步分析，表明试验获得数据满足反演要求，能为风场反演提供了优质的数据源和比对源。5.通过仿真分析不同海态条件、不同卫星参数和不同接收机状态对时延多普勒相关功率的影响。得出了不同风速风向下对时延相关功率或多普勒相关功率的敏感区域，为风场反演方法中的曲线拟合提供了理论支撑，同时，还给出了风场反演的基本流程和方法，提出了多维空间滤波手段的风矢量参数校核和修正的反演过程。6.首次利用自主设备获取的实时二维观测数据实现南海三亚海域风场反演，通过时延及多普勒曲线拟合、迭代计算、多维空间滤波等手段，得到最后的反演结果更加接近同比数据，效果明显，风速和风向的平均误差分别达到0.6m/s和19°，其中风速反演精度远远高于其他手段风速反演的精度，对导致反演精度误差的因素进行了详细分析。