《基於北斗/GPS信號的多星聯合成像及土壤濕度監測研究》是依託武漢大學，由嚴頌華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於北斗/GPS信號的多星聯合成像及土壤濕度監測研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：嚴頌華
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在全球導航系統蓬勃發展，特別是我國的北斗系統已經為亞太地區提供服務的今天，採用GNSS-R成像技術實現對大範圍地表土壤濕度時空分布信息的監測，具有成本低、覆蓋範圍廣的優點，對於農業、氣候、防災減災套用以及北斗系統產業化都具有重要的意義。但是該技術面臨三大挑戰：1）如何顧及發射衛星和接收平台的運動，構建高精度的含幾何參數的雙站前向散射成像模型；2）如何建立圖像特徵量與土壤濕度之間的函式關係，利用成像法準確反演土壤濕度；3）如何在弱信號條件下增強信號信噪比，探索提高GNSS-R成像的距離解析度和方位向解析度的信號處理方法。本項目擬建立基於衛星、地表與接收機三者空間位置的成像模型，研究針對反射信號的高分辨處理方法，並發展基於像元要素和圖像特徵反演土壤濕度的技術。項目最後將建立地基觀測平台，進行無人機搭載實驗，對所提出的方法進行質量評估。
結題摘要
項目背景： 利用導航信號作為信號源的對地成像以及實現地面土壤濕度的遙感理論近年來成為研究熱點，它具有成本低、覆蓋範圍廣的特點，目前各宇航大國都逐漸投入較大力量，例如歐洲空間局ESA發射了實驗小衛星TDS-1，而美國NASA則發射了CYGNSS的衛星星座，開展了利用導航反射信號遙感地球的研究。我國在這方面的研究還剛剛起步，與國際相關研究的技術差距很大。不過我國自主發展的北斗系統發展迅猛，為導航反射信號的研究提供了很好的機遇。本項目針對利用GNSS反射信號的成像以及土壤濕度監測問題的迫切需要，提出了一系列相關的新理論、新方法和新技術，完成了基於GNSS反射信號的土壤濕度監測理論和實驗研究，並且完成了基於GNSS反射信號的成像理論和實際實驗，解決了GNSS成像和土壤濕度監測等理論難題，取得了系列理論研究和關鍵技術創新。 主要研究內容和關鍵數據包括： （1）建立了基於北斗系統的成像模型。針對GEO衛星（靜止衛星）和IGSO衛星（運動衛星）的不同情況，提出了成像理論，給出了實現算法，並通過了實驗驗證；（2）提出了成像超分辨方法，以及運動補償和能量累積方法，提高了成像解析度和圖像信噪比；（3）研究了多種利用GNSS-R信號提取土壤濕度的方法，包括地基和星基的數據，並通過長期的實驗驗證了其有效性；（4）研究了利用GNSS信號反演大氣參數的方法，研究成果套用於國家重點項目中。科學意義： 1、利用GNSS估計大氣參數的成果成功套用於“雲海星座計畫”等國家級重大項目，解決重要問題。 2、利用北斗信號反演濕度的研究成果成功套用於青藏高原濕地監測計畫中，取得良好的社會經濟效益。 3、研發了GNSS-R處理系統；發表研究論文近20篇，獲批相關專利4項，以項目成果為基礎獲得多項省部級獎勵，同時為我國衛星導航領域培養大批高素質科技人才。
