《GNSS-R衛星星座設計及其測高數據處理系統仿真研究》是依託山東大學，由高凡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：GNSS-R衛星星座設計及其測高數據處理系統仿真研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高凡
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
利用低軌衛星上的GNSS-R設備所接收到的經海水面反射的GNSS信號，能獲取準確的全球海洋測高信息。由於目前GNSS衛星眾多，利用多顆低成本的GNSS-R衛星構成星座，可以獲得高時空解析度、高精度的海面高信息，以期監測和研究中小尺度海洋現象。鑒於山東大學正在與航天東方紅公司合作計畫發射我國的GNSS-R微小衛星星座，本項目圍繞這一任務展開下列研究：（1） GNSS-R低軌衛星星座設計與反射點時空解析度的計算方法研究；（2）基於GNSS-LEO精密星曆和實際海水面精確尋找反射點位置的算法研究；（3）模擬星載GNSS-R載波相位和時延觀測值，並開發解算海面高的相關算法。本課題最終形成一套完整的GNSS-R低軌衛星軌道設計與GNSS-R測高數據處理的理論方法，並開發相應的仿真軟體平台。研究成果能推動我國海洋衛星事業的發展，提高我國維護海洋權益的能力。
結題摘要
近年來，GNSS衛星無論在數量還是在導航信號的質量上都得到了較大的提升，因此地球空間中可用的L波段測距信號越來越豐富。通過收集和分析經海面反射的GNSS信號，能獲取海面粗糙度和海面高度等海洋動力環境參數。在本項目開始之前，英美等國就已經成功發射了多顆GNSS-R LEO衛星用於此項研究。值得慶幸的是，在2019年6月5日，由中國航天科技集團五院研製的我國首顆GNSS-R衛星——捕風一號也成功發射。本項目針對GNSS-R 低軌衛星星座設計和測高數據處理算法進行了深入研究，完成了以下四個方面的工作：（1）GNSS-R低軌衛星星座設計與觀測能力評估；（2）與國內航天優勢部門聯合研製GNSS-R地面實驗設備；（3）GNSS-R碼相位延遲測高軟體接收機設計（4）GNSS-R海面測高反演算法研究。通過仿真分析得出當四個主要的GNSS系統均可用時，該技術的空間採樣率和重訪間隔都將大幅提高，利用由8顆GNSS-R LEO衛星組成的星座可以使平均重訪間隔縮短至2.8小時左右。另外，利用與國內航天部門聯合研製的GNSS-R地面實驗設備（其原理與星載GNSS-R設備一致），開展了船載和岸基實驗，基於GPS C/A碼和BDS B1I碼的碼相位延遲信息反演得到了海面高度信息，結果表明其精度在0.7 m左右。若採用未來更高精度的測距碼信號，其測量結果有望提升至厘米級。本項目的研究為我國將來實施星載GNSS-R測高計畫，打下了一定的理論和實踐基礎。隨著研究的進一步推進，GNSS-R測高技術有望在驗潮、海嘯預警、風暴潮預警以及海洋水面準精化等方面發揮作用。
