《GNSS海面高度反演技術研究》是依託北京航空航天大學，由張波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：GNSS海面高度反演技術研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：張波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目主要研究GNSS反射信號海面高度反演技術。通過跟蹤國內外對導航衛星反射信號研究方向的技術進展，同時結合本單位現有的衛星導航定位技術和已開展的基於導航衛星反射信號遙感技術的相關研究基礎，建立起導航衛星反射信號源仿真系統，建立相應的海面測高模型，解決低信噪比情況下反射信號的有效接收問題，確定反射信號捕獲、跟蹤及路徑延遲的高精度算法，推算海面高度信息。根據反射信號與直射信號協同處理算法，建立海面高度計算反演系統。利用開發的導航衛星反射信號源仿真系統，以及延遲映射接收機等硬體系統構成半實物仿真環路，進行硬體環境仿真試驗，分析、驗證並最佳化基於GNSS導航衛星反射信號的海面高度反演算法各項設計指標和技術參數。
結題摘要
GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflection)被廣泛套用於地球物理特徵的遙感反演中，如海面高度測量、有效波高測量等方面。基於GNSS-R的海面測高技術可以用來監控由於全球變暖所引起的海平面的升高，對於人類的生產以及社會活動具有重要意義。本課題研究海面高度測量模型和反射信號接收處理平台以實現海面高度測量。本報告首先介紹了GNSS反射信號測高技術原理，分析了GNSS信號組成，論述了GNSS海面反射信號特性，接著研究分析了基於GNSS反射信號的測高方法，包括基於碼延遲，載波相位以及載波頻率的三個模型，並給出了原理論述。然後，本報告根據海面反射區域的幾何關係、天線覆蓋區以及時延都卜勒區域建立了基於GNSS反射信號的海面測高模型，詳細研究分析了基於GNSS反射信號的測高精度模型，並對反射信號測高精度進行了需求分析。本報告重點研究了基於碼相位和基於干涉處理技術的海面測高關鍵技術與方法，並根據之前測高精度需求分析提出了岸基和星載條件下，幾種不同的測高精度增強方法。接著，本報告設計了基於GNSS反射信號的海面測高反演接收處理平台，包括信號實時處理後端和信號後處理軟體，利用上述測高反演模型設計和實現了測高軟體反演界面，並對其進行了詳細的描述。而後，本報告利用實測數據對提出的測高模型及設計的海面測高反演平台進行了實驗驗證，包括岸基條件下基於碼相位的海面測高關鍵技術驗證、基於干涉處理技術的海面測高關鍵技術驗證，以及基於星載條件下UK-DMC數據驗證。實測數據處理結果表明，傳統方法的測高精度為1m，基於干涉處理技術得到的測高精度可達0.5m，基於干涉處理技術的海面測高模型對於增強測高精度具有一定的意義。最後，本報告研究了海洋反射信號建模方法，在此基礎上設計、初步實現了海洋反射信號軟體模擬器，並利用反射信號接收機驗證了反射信號模擬軟體產生的信號的正確性。測試結果表明，Z-V模型仿真結果和模擬器產生的反射信號處理結果相吻合，相關係數優於0.99。
