CN109946719B - 一种gnss-r综合海洋环境要素反演装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GNSS‑R综合海洋环境要素反演装置，包括反演主控模块、遥控遥测模块、数据收发模块、固存模块以及二次电源模块；遥控遥测模块对反演主控模块的工作模式进行配置；反演主控模块根据接收的GNSS‑R遥感数据，进入相应的工作模式，并对GNSS‑R遥感数据进行计算，得到反演处理结果，输出通道输出反演主控模块输出的反演处理结果，固存模块也能存储计算得到的反演处理结果，二次电源模块为反演主控模块、遥控遥测模块、数据收发模块以及固存模块供电。该反演装置能够实现实时反演数据计算，存储多种遥感数据以及反演结果的功能。
Description
技术领域
本发明属于探测装置设计领域，尤其涉及一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置以及方法。
背景技术
GNSS-R综合海洋环境要素反演装置是对GNSS-R载荷输出的多种遥感数据，采用综合处理的反演算法，进行实时反演并输出反演数据的装置，是一项崭新的、高效的、低成本的反演数据处理技术，通过将数据收发模块、反演模块、数据存储模块集成在一个单机里，可与传统GNSS-R载荷联合搭载，实现实时反演海态参数的功能，提升了GNSS-R遥感数据的可读性、时效性、实用性，提高了对海洋动力环境的监测能力，可应用于中尺度海面平均高度、海面风场、有效波高、海冰等战场环境要素的探测。
目前对于传统GNSS-R载荷来说，反演数据的处理都是在地面上进行的，在对遥感数据进行实时计算，输出反演结果的同时，不能保存多种遥感数据以及反演结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置以及方法，能够实现实时反演数据计算，存储多种遥感数据以及反演结果的功能。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，包括：
S1：反演主控模块判断是否接收到遥控指令，如否，则进入步骤S2，如是，则进入步骤S3；
S2：所述反演主控模块根据预设的参数进行工作，默认进入海面平均高度反演模式；
S3：遥控指令解析单元对所述遥控指令进行解析，所述反演主控模块根据解析后的遥控指令内容，进入相应的工作模式，工作模式包括海面平均高度反演模式、海面风场反演模式、有效波高反演模式、海冰覆盖率反演模式以及固存数据读取模式；
其中，
在所述海面平均高度反演模式中，数据收发模块接收L1级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理和校正，再基于校正后的数据确定得到镜面反射点位置，再基于所述镜面反射点位置确定得到海表面高度数据，再基于所述海表面高度数据确定得到海面平均高度反演结果；所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
在所述海面风场反演模式中，所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理和校正，再基于校正后的数据确定得到核心区域数据点特征值，再基于所述核心区域数据点特征值确定得到风速反演结果；
在所述有效波高反演模式中，所述数据收发模块接收L2级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块基于所述L2级GNSS-R遥感数据确定得到有效波高反演结果；所述L2级GNSS-R遥感数据为GNSS直射、反射-左旋信号的1ms相干积分时间序列；
在所述海冰覆盖率反演模式中，所述数据收发模块接收L3级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L3级GNSS-R遥感数据进行校正，再基于校正后的数据确定得到海冰覆盖率变化趋势；所述L3级GNSS-R遥感数据为在所述L2级GNSS-R遥感数据的基础上，再增加GNSS反射-右旋信号的1ms相干积分时间序列；
在所述固存数据读取模式中，所述反演主控模块停止接收所述数据收发模块的GNSS-R遥感数据，由遥控遥测模块发送读取指令至固存模块，所述固存模块发送所述GNSS-R遥感数据至所述反演主控模块，所述GNSS-R遥感数据通过所述数据收发模块输出。
根据本发明提供的实施例，所述海面平均高度反演模式具体工作流程为：
A301：所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据，所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
A302：利用GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
A303：所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
A304：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
A305：所述反演主控模块对校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据进行一阶求导，得到导数最大点，并根据经验公式，结合轨道高度、海面风速以及海面盐度环境变量，计算出精确的镜面反射点的位置；
A306：结合几何关系以及大地椭球面，在WGS84坐标系下计算出海表面高度数据；
A307：根据不同伪随机噪声码的卫星数据，对镜点距离较近、时间接近的海表面高度数据进行多源信息融合，求平均，去除海表噪声影响，得到海面平均高度反演结果。
根据本发明提供的实施例，所述海面风场反演模式具体工作流程为：
B301：所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据，所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
B302：利用所述GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
B303：所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
B304：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
B305：所述反演主控模块提取校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据核心区域的数据点的特征值，即DDMA和LES；
B306：所述反演主控模块根据拟合公式对风速反演方程进行参数训练；
B307：待系数收敛稳定后，进入海面风速数据反演输出模式，所述反演主控模块根据已得到的方程系数，利用风速反演方程计算风速反演结果。
根据本发明提供的实施例，所述有效波高反演模式具体工作流程为：
C301：所述数据收发模块接收所述L2级GNSS-R遥感数据，所述L2级GNSS-R遥感数据为GNSS直射、反射-左旋信号的1ms相干积分时间序列；
C302：ICF函数记为其中，FD(t)为GNSS直射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列，FR(t)为GNSS反射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列；
C303：计算干涉式复信号的自相关函数，计算ICF函数的相关时间τF；
C304：计算得到有效波高的反演结果。
根据本发明提供的实施例，所述海冰覆盖率反演模式具体工作流程为：
D301：所述数据收发模块接收所述L3级GNSS-R遥感数据，所述L3级GNSS-R遥感数据为在所述L2级GNSS-R遥感数据的基础上，再增加GNSS反射-右旋信号的1ms相干积分时间序列；
D302：利用所述GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
D303：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
D304：所述反演主控模块提取极化比，得到海冰覆盖率的变化趋势。
一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，采用上述实施例所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，包括反演主控模块、遥控遥测模块、数据收发模块、固存模块以及二次电源模块；
所述遥控遥测模块对所述反演主控模块的工作模式进行配置；
所述数据收发模块包括输入通道以及输出通道，所述输入通道接收外部GNSS-R接收机输出的GNSS-R遥感数据，所述输出通道输出所述反演主控模块输出的反演处理结果；
所述反演主控模块根据接收的GNSS-R遥感数据，进入相应的工作模式，并对所述GNSS-R遥感数据进行计算，得到所述反演处理结果；
所述固存模块存储计算得到的反演处理结果；
所述遥控遥测模块采集所述反演主控模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至所述反演主控模块，所述遥控遥测模块采集所述固存模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至所述固存模块；
所述二次电源模块为所述反演主控模块、所述遥控遥测模块、所述数据收发模块以及所述固存模块供电。
根据本发明提供的实施例，所述GNSS-R遥感数据包括L1级GNSS-R遥感数据、L2级GNSS-R遥感数据以及L3级GNSS-R遥感数据。
根据本发明提供的实施例，所述反演主控模块包括遥控指令解析单元、海面高度算法单元、海面风场算法单元、有效波高算法单元以及海冰覆盖率算法单元。
根据本发明提供的实施例，所述反演主控模块的工作模式包括海面高度探测模式、海面风场探测模式、有效波高探测模式以及海冰覆盖率探测模式。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明一实施例中的遥控遥测模块对反演主控模块的工作模式进行配置，反演主控模块根据数据收发模块接收的GNSS-R遥感数据，进入相应的工作模式，并对GNSS-R遥感数据进行计算，得到反演处理结果，反演结果既可以存储在固存模块，也可以通过数据收发模块的输出通道输出，遥控遥测模块采集反演主控模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至反演主控模块，遥控遥测模块采集固存模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至固存模块，二次电源模块为反演主控模块、遥控遥测模块、数据收发模块以及固存模块供电。该GNSS-R综合海洋环境要素反演装置能够实现实时反演数据计算，存储多种遥感数据以及反演结果的功能。
2)本发明一实施例中的反演主控模块的工作模式包括海面高度探测模式、海面风场探测模式、有效波高探测模式以及海冰覆盖率探测模式。反演主控模块能够根据GNSS-R遥感数据的内容，选择相应的工作模式。
附图说明
图1为本发明的一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置的结构示意图；
图2为本发明的一种GNSS-R综合海洋环境要素反演方法的流程图；
图3为本发明一实施例的海面平均高度反演模式的流程成图；
图4为本发明一实施例的海面风场反演模式的流程成图；
图5为本发明一实施例的有效波高反演模式的流程成图；
图6为本发明一实施例的海冰覆盖率反演模式的流程成图。
附图标记说明：
1：数据收发模块；2：反演主控模块；3：遥控遥测模块；4：固存模块；5：二次电源模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置以及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1
参看图1，一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，包括反演主控模块2、遥控遥测模块3、数据收发模块1、固存模块4以及二次电源模块5；遥控遥测模块3对反演主控模块2的工作模式进行配置，数据收发模块1包括输入通道以及输出通道，输入通道接收外部GNSS-R接收机输出的GNSS-R遥感数据，输出通道输出反演主控模块2输出的反演处理结果，反演主控模块2根据接收的GNSS-R遥感数据，进入相应的工作模式，并对GNSS-R遥感数据进行计算，得到反演处理结果，固存模块4存储计算得到的反演处理结果，遥控遥测模块3采集反演主控模块2的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至反演主控模块2，遥控遥测模块3采集固存模块4的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至固存模块4，二次电源模块5为反演主控模块2、遥控遥测模块3、数据收发模块1以及固存模块4供电。
可以理解，本实施例中的遥控遥测模块3对反演主控模块2的工作模式进行配置，反演主控模块2根据数据收发模块1接收的GNSS-R遥感数据，进入相应的工作模式，并对GNSS-R遥感数据进行计算，得到反演处理结果，反演结果既可以存储在固存模块4，也可以通过数据收发模块1的输出通道输出，遥控遥测模块3采集反演主控模块2的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至反演主控模块2，遥控遥测模块3采集固存模块4的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至固存模块4，二次电源模块5为反演主控模块2、遥控遥测模块3、数据收发模块1以及固存模块4供电。该GNSS-R综合海洋环境要素反演装置能够实现实时反演数据计算，存储多种遥感数据以及反演结果的功能。
反演主控模块2采用通用PC板卡作为硬件结构，包括遥控指令解析单元、海面高度算法单元、海面风场算法单元、有效波高算法单元以及海冰覆盖率算法单元；遥控遥测模块3包括单片机以及遥测采集电路，可以接收地面的遥控指令，对反演主控模块2的工作模式进行配置。通过地面遥控指令，遥控遥测模块3对反演主控模块2的工作模式进行配置，使得载荷可工作在海面高度探测模式或者海面风场探测模式或者有效波高探测模式或者海冰覆盖率探测模式中，数据收发模块1的输入通道接收外部GNSS-R接收机输出的L1级GNSS-R遥感数据、L2级GNSS-R遥感数据以及L3级GNSS-R遥感数据，反演主控模块2根据不同的GNSS-R遥感数据内容，进入相应的工作模式，进入不同的海态参数反演流程，计算得出的反演结果既能存储至固存模块4，也能通过数据收发模块1的输出通道输出。
可以理解，本实施例中的反演主控模块2的工作模式包括海面高度探测模式、海面风场探测模式、有效波高探测模式以及海冰覆盖率探测模式。反演主控模块2能够根据GNSS-R遥感数据的内容，选择相应的工作模式。
制作时可将数据收发模块1、反演主控模块2以及遥控遥测模块3安装在1块印制板上，将固存模块4独立设计为1块印制板，二次电源模块5独立设计为1块印制板，印制板之间进行层叠式安装，层与层之间设有导热板。数据收发模块1与反演主控模块2相连，接口形式为通用IO口，以差分线传输GNSS-R遥感数据以及GNSS-R反演结果；遥控遥测模块3与反演主控模块2相连，通过RS422接口进行数据传输；固存模块4与反演主控模块2相连，通过LVDS接口进行数据传输；遥控遥测模块3与固存模块4相连，通过RS422接口进行数据传输。
实施例2
基于相同构思，参看图2，本实施例提供一种GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，包括上述任意一实施例的GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，包括以下步骤：
S1：反演主控模块2判断是否接收到遥控指令，如否，则进入步骤S2，如是，则进入步骤S3；
S2：反演主控模块2根据预设的参数进行工作，默认进入海面平均高度反演模式；
S3：遥控指令解析单元对遥控指令进行解析，反演主控模块2根据解析后的遥控指令内容，进入相应的工作模式，工作模式包括海面平均高度反演模式、海面风场反演模式、有效波高反演模式、海冰覆盖率反演模式以及固存数据读取模式。
可以理解，反演主控模块2对遥控指令进行解析，根据遥控指令内容，反演主控模块2可工作在海面平均高度反演模式或者海面风场反演模式或者有效波高反演模式或者海冰覆盖率反演模式或者固存数据读取模式中，满足用户的多种应用需求。
进一步地，海面平均高度反演模式具体工作流程为：
A301：数据收发模块1接收L1级GNSS-R遥感数据，L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
A302：利用GNSS-R接收机的底噪多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
A303：反演主控模块2对L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
A304：反演主控模块2对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的多普勒延迟互相关功率谱数据；
A305：反演主控模块2对校正后的多普勒延迟互相关功率谱数据进行一阶求导，得到导数最大点，记为镜面反射点ρ，并根据仿真模型，结合轨道高度、海面风速以及海面盐度环境变量，得出镜点偏移量Δρ；
A306：结合几何关系以及大地椭球面，卫星高度角ε，在WGS84坐标系下计算出海表面高度为
A307：根据不同伪随机噪声码的卫星数据，对镜点距离较近、时间接近的海表面高度数据进行多源信息融合，求平均，去除海表噪声影响，得到海面平均高度反演结果。
进一步地，海面风场反演模式具体工作流程为：
B301：数据收发模块1接收L1级GNSS-R遥感数据，L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
B302：利用GNSS-R接收机的底噪多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
B303：反演主控模块2对L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
B304：反演主控模块2对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的多普勒延迟互相关功率谱数据；
B305：反演主控模块2提取校正后的多普勒延迟互相关功率谱数据核心区域的数据点的特征值，即DDMA和LES，单个镜面散射点的特征值为：
其中，d(i,j)表示第(i，j)个延时多普勒像素的RCS(Radar-Cross Section雷达散射截面积)，xi表示时延窗口[-0.25，0.25]的第i个值，yi表示相应的IDW(Inverse DistanceWeighted空间插值)值。
在选定多普勒延迟映射窗口内，有效散射面积的计算表达式为：
ΔA(i，j)＝Aeff(i，j)-Aid(i，j)
DDMA和LES最终计算表达式为：
B306：反演主控模块2根据拟合公式对风速反演方程进行参数训练，
在成熟海域，利用FDS(Fully Developed Seas成熟海域)GMF模型，
低风速时，采用如下模型对风速数据进行拟合：
Obs＝a0+a1u-1a2u-2
高风速时，采用如下模型对风速数据进行拟合：
Obs＝b0+b1u-1b2u-2
在非成熟海域，利用YSLF(Young SeasLimited Fetch受限海域)GMF模型，
低风速时，采用如下模型对风速数据进行拟合：
Obs＝a0+a1u-1a2u-2
高风速时，采用如下模型对风速数据进行拟合：
Obs＝c0+c1u
B307：待系数收敛稳定后，进入海面风速数据反演输出模式，反演主控模块2根据已得到的方程系数，利用风速反演方程计算风速反演结果。
进一步地，有效波高反演模式具体工作流程为：
C301：数据收发模块1接收L2级GNSS-R遥感数据，L2级GNSS-R遥感数据为GNSS直射、反射-左旋信号的1ms相干积分时间序列；
C302：ICF函数记为其中，FD(t)为GNSS直射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列，FR(t)为GNSS反射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列；
C303：计算干涉式复信号的自相关函数，计算ICF函数的相关时间τF，
其中，τz表示表面相关时间，表面相关时间与有效波高的关系式为τz＝a+bXSWH,根据经验模型或者模式计算海域的表面相关时间，适用于远海海域，海浪可以充分生长的环境；
C304：计算得到有效波高的反演结果，
进一步地，海冰覆盖率反演模式具体工作流程为：
D301：数据收发模块1接收L3级GNSS-R遥感数据，L3级GNSS-R遥感数据为在L2级GNSS-R遥感数据的基础上，再增加GNSS反射-右旋信号的1ms相干积分时间序列；
D302：利用GNSS-R接收机的底噪多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
D303：反演主控模块2对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的多普勒延迟互相关功率谱数据；
D304：反演主控模块2提取极化比，得到海冰覆盖率的变化趋势。
进一步地，固存数据读取模式具体工作流程为：
反演主控模块2停止接收数据收发模块1的GNSS-R遥感数据，由遥控遥测模块3发送读取指令至固存模块4，固存模块4发送GNSS-R遥感数据至反演主控模块2，GNSS-R遥感数据通过数据收发模块1输出。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，包括：
S1：反演主控模块判断是否接收到遥控指令，如否，则进入步骤S2，如是，则进入步骤S3；
S2：所述反演主控模块根据预设的参数进行工作，默认进入海面平均高度反演模式；
S3：遥控指令解析单元对所述遥控指令进行解析，所述反演主控模块根据解析后的遥控指令内容，进入相应的工作模式，工作模式包括海面平均高度反演模式、海面风场反演模式、有效波高反演模式、海冰覆盖率反演模式以及固存数据读取模式；
其中，
在所述海面平均高度反演模式中，数据收发模块接收L1级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理和校正，再基于校正后的数据确定得到镜面反射点位置，再基于所述镜面反射点位置确定得到海表面高度数据，再基于所述海表面高度数据确定得到海面平均高度反演结果；所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
在所述海面风场反演模式中，所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理和校正，再基于校正后的数据确定得到核心区域数据点特征值，再基于所述核心区域数据点特征值确定得到风速反演结果；
在所述有效波高反演模式中，所述数据收发模块接收L2级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块基于所述L2级GNSS-R遥感数据确定得到有效波高反演结果；所述L2级GNSS-R遥感数据为GNSS直射、反射-左旋信号的1ms相干积分时间序列；
在所述海冰覆盖率反演模式中，所述数据收发模块接收L3级GNSS-R遥感数据并发送至所述反演主控模块，以使得所述反演主控模块对所述L3级GNSS-R遥感数据进行校正，再基于校正后的数据确定得到海冰覆盖率变化趋势；所述L3级GNSS-R遥感数据为在所述L2级GNSS-R遥感数据的基础上，再增加GNSS反射-右旋信号的1ms相干积分时间序列；
在所述固存数据读取模式中，所述反演主控模块停止接收所述数据收发模块的GNSS-R遥感数据，由遥控遥测模块发送读取指令至固存模块，所述固存模块发送所述GNSS-R遥感数据至所述反演主控模块，所述GNSS-R遥感数据通过所述数据收发模块输出。
2.如权利要求1所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，所述海面平均高度反演模式具体工作流程为：
A301：所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据，所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
A302：利用GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
A303：所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
A304：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
A305：所述反演主控模块对校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据进行一阶求导，得到导数最大点，并根据经验公式，结合轨道高度、海面风速以及海面盐度环境变量，计算出精确的镜面反射点的位置；
A306：结合几何关系以及大地椭球面，在WGS84坐标系下计算出海表面高度数据；
A307：根据不同伪随机噪声码的卫星数据，对镜点距离较近、时间接近的海表面高度数据进行多源信息融合，求平均，去除海表噪声影响，得到海面平均高度反演结果。
3.如权利要求1所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，所述海面风场反演模式具体工作流程为：
B301：所述数据收发模块接收所述L1级GNSS-R遥感数据，所述L1级GNSS-R遥感数据为GNSS反射-左旋信号经过非相干累加后的多普勒延迟互相关功率谱；
B302：利用所述GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
B303：所述反演主控模块对所述L1级GNSS-R遥感数据进行归一化处理；
B304：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
B305：所述反演主控模块提取校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据核心区域的数据点的特征值，即DDMA和LES；
B306：所述反演主控模块根据拟合公式对风速反演方程进行参数训练；
B307：待系数收敛稳定后，进入海面风速数据反演输出模式，所述反演主控模块根据已得到的方程系数，利用风速反演方程计算风速反演结果。
4.如权利要求1所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，所述有效波高反演模式具体工作流程为：
C301：所述数据收发模块接收所述L2级GNSS-R遥感数据，所述L2级GNSS-R遥感数据为GNSS直射、反射-左旋信号的1ms相干积分时间序列；
C302：ICF函数记为其中，FD(t)为GNSS直射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列，FR(t)为GNSS反射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列；
C303：计算干涉式复信号的自相关函数，计算ICF函数的相关时间τF；
C304：计算得到有效波高的反演结果。
5.如权利要求1所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，所述海冰覆盖率反演模式具体工作流程为：
D301：所述数据收发模块接收所述L3级GNSS-R遥感数据，所述L3级GNSS-R遥感数据为在所述L2级GNSS-R遥感数据的基础上，再增加GNSS反射-右旋信号的1ms相干积分时间序列；
D302：利用所述GNSS-R接收机的底噪所述多普勒延迟互相关功率谱数据对反射信号功率谱进行降噪处理；
D303：所述反演主控模块对信噪比低于门限的波形进行剔除，形成校正后的所述多普勒延迟互相关功率谱数据；
D304：所述反演主控模块提取极化比，得到海冰覆盖率的变化趋势。
6.一种GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，采用如权利要求1至5中任意一项所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演方法，其特征在于，包括反演主控模块、遥控遥测模块、数据收发模块、固存模块以及二次电源模块；
所述遥控遥测模块对所述反演主控模块的工作模式进行配置；
所述数据收发模块包括输入通道以及输出通道，所述输入通道接收外部GNSS-R接收机输出的GNSS-R遥感数据，所述输出通道输出所述反演主控模块输出的反演处理结果；
所述反演主控模块根据接收的GNSS-R遥感数据，进入相应的工作模式，并对所述GNSS-R遥感数据进行计算，得到所述反演处理结果；
所述固存模块存储计算得到的反演处理结果；
所述遥控遥测模块采集所述反演主控模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至所述反演主控模块，所述遥控遥测模块采集所述固存模块的工作电压以及温度信息，并形成遥测量输出至所述固存模块；
所述二次电源模块为所述反演主控模块、所述遥控遥测模块、所述数据收发模块以及所述固存模块供电。
7.如权利要求6所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，其特征在于，所述GNSS-R遥感数据包括L1级GNSS-R遥感数据、L2级GNSS-R遥感数据以及L3级GNSS-R遥感数据。
8.如权利要求6所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，其特征在于，所述反演主控模块包括遥控指令解析单元、海面高度算法单元、海面风场算法单元、有效波高算法单元以及海冰覆盖率算法单元。
9.如权利要求6所述的GNSS-R综合海洋环境要素反演装置，其特征在于，所述反演主控模块的工作模式包括海面高度探测模式、海面风场探测模式、有效波高探测模式以及海冰覆盖率探测模式。
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