本发明属于gnss-r，具体涉及一种海面风场的gnss散射信号的仿真方法，用于实现ddm波形的生成。
背景技术：
1、现有的gnss-r（全球导航卫星系统反射信号）风场反演技术多采用单极化方式，存在导航信息信号无法有效捕获，进而影响后续反演算法开发和产品应用的问题。
2、在信号捕获层面，单极化接收会损失关键的极化散射信息。当gnss信号经海面散射后，其极化特性会随风致粗糙度的变化产生显著改变。在反演算法开发方面，单极化体制限制了特征参数的提取维度。对比全极化系统可获取的4个stokes参数，单极化系统仅能提供单一维度的功率信息（即stokes参数i）。在产品应用阶段，单极化系统的性能受限于海况动态范围。
3、而伴随着gnss-r技术的发展，需要发展简缩极化模式下的gnss-r技术，这样需要有相应的海面风场的前向gnss散射信号的ddm（延迟多普勒映射）仿真模型。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种海面风场的gnss散射信号的仿真方法，以在简缩极化模式下生成gnss散射信号的全极化的ddm波形，从而降低硬件复杂度，并保留足够全面的海面风场反演信息。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种海面风场的gnss散射信号的仿真方法，包括：
3、s1：建立延迟-多普勒域映射波形的仿真模型；
4、s2：建立基于微波散射模型的简缩极化模型，所述简缩极化模型设置为：利用全极化的微波散射模型来计算全极化散射系数矩阵的极化分量，并根据全极化散射系数矩阵的极化分量和简缩极化信号的stokes子向量来得到简缩极化信号的散射系数，作为ddm波形的仿真模型中的双站雷达散射系数；
5、s3：建立海浪谱模型，海浪谱模型用于得到海浪谱密度函数；
6、s4：利用海浪谱模型得到海浪谱密度函数，利用基于微波散射模型的简缩极化模型根据海浪谱密度函数来得到简缩极化信号的散射系数，随后利用延迟-多普勒域映射波形的仿真模型，根据gnss系统的信号参数和简缩极化信号的散射系数来仿真得到ddm波形。
7、在所述步骤s1中，延迟-多普勒域映射波形的仿真模型为：
8、，
9、其中，为ddm波形中码延迟为且多普勒频移为时的接收功率，是双站雷达散射系数；为机会信号卫星发射的能量；为机会信号卫星的波长；为相干积分时间；为机会卫星信号的天线增益；为反射信号接收机的天线增益；为接收机与地表反射率点之间的距离；为机会卫星信号与盐碱地表反射率点之间的距离；为自相关函数，为多普勒滤波函数，为码延迟，为多普勒频移，为面积元。
10、所述简缩极化信号是接收机实际接收的部分极化通道的信号。
11、在所述简缩极化模型中，通过将全极化的微波散射模型计算出的全极化散射系数矩阵的极化分量加权积分，来得到简缩极化信号的stokes子向量所对应的简缩极化信号的散射系数；全极化散射系数矩阵的极化分量包括不同极化通道下的散射系数、、、。
12、所述微波散射模型为改进的积分方程模型。
13、根据全极化的改进的积分方程模型，全极化散射系数矩阵为：
14、，
15、其中，、、、表示不同极化通道下的散射系数；为电磁波数，为电磁波数的波矢分量，其中为表面波数在电磁波数空间的投影，根据入射角θ计算得到；为海面均方根斜率，为极化耦合积分项，为海浪谱密度函数；n为阶数；
16、在步骤s4中，只计算简缩极化信号要求的极化通道下的散射系数。
17、所述极化耦合积分项为：
18、，
19、其中，为小扰动模型极化系数；为含曲率修正项的互补场系数；为电磁波数的波矢分量；n为阶数；p,q表示发射和接收的极化方向，p,q ∈ {h,v}，h,v为水平极化方向和垂直极化方向；极化耦合积分项根据简缩极化信号的极化通道计算其耦合效应。
20、所述海浪谱模型采用elfouhaily方向谱，elfouhaily方向谱的公式为：
21、，
22、其中，为二维海面波数方向谱；是波数；为长波谱密度函数，为短波谱密度函数；为方向分布函数。
23、所述elfouhaily方向谱中的波数的计算范围从到，是截止波数，，是峰值波数，。
24、长波谱密度函数为：
25、，
26、其中，为长波谱幅度系数，，无量纲，无需额外计算；为长波修正因子，无量纲；是截止波数，，为重力加速度，单位，为海面10米高处的风速，单位；
27、短波谱密度函数为：
28、，
29、其中，是峰值波数，，为短波谱幅度系数，无量纲；
30、方向分布函数是：
31、，
32、，
33、其中，为方向扩展函数，为经验系数，为截止波数，为波数，为方位角。
34、所述gnss系统包括gps、bds、galileo、glonass这些gnss系统，gnss系统的信号参数包括载频、调制方式、和码片长度信息。
35、以前的北斗gnss反射信号模型中，只考虑单一极化，本发明的模型可以考虑简缩极化，在本发明中，散射系数基于全极化的微波散射模型计算，但由于考虑到在实际接收时仅选择部分极化分量作为简缩极化信号，因此，本发明通过对全极化的微波散射模型计算出的全极化散射系数矩阵中的极化分量加权积分来得到简缩极化信号的stokes子向量所对应的简缩极化信号的散射系数，来将全极化散射系数矩阵压缩为简缩极化参数，生成包含简缩极化信号的stokes子向量的ddm波形，以在简缩极化模式下生成gnss散射信号的全极化的ddm波形，从而降低硬件复杂度，并保留足够全面的海面风场反演信息。
1.一种海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，在所述步骤s1中，延迟-多普勒域映射波形的仿真模型为：
3.根据权利要求1所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，所述简缩极化信号是接收机实际接收的部分极化通道的信号；
4.根据权利要求1所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，所述微波散射模型为改进的积分方程模型。
5.根据权利要求4所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，根据全极化的改进的积分方程模型，全极化散射系数矩阵为：
6.根据权利要求5所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，极化耦合积分项为：
7.根据权利要求1所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，所述海浪谱模型采用elfouhaily方向谱，elfouhaily方向谱的公式为：
8.根据权利要求7所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，所述elfouhaily方向谱中的波数的计算范围从到，是截止波数，，是峰值波数，。
9.根据权利要求7所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，长波谱密度函数为：
10.根据权利要求1所述的海面风场的gnss散射信号的仿真方法，其特征在于，所述gnss系统包括gps、bds、galileo、glonass这些gnss系统，gnss系统的信号参数包括载频、调制方式、和码片长度信息。