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应用卷积神经网络VGG16的星载GNSS-R海冰检测
1
作者 胡媛 华曦帆 +1 位作者 刘卫 江志豪 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2024年第2期28-35,共8页
针对全球卫星导航系统反射计(global navigation satellite system-reflection,GNSS-R)海冰检测中延迟-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)数据噪声大、消融期精度低等问题,提出将VGG16卷积神经网络模型应用于海冰检测。通过深层的网络结... 针对全球卫星导航系统反射计(global navigation satellite system-reflection,GNSS-R)海冰检测中延迟-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)数据噪声大、消融期精度低等问题,提出将VGG16卷积神经网络模型应用于海冰检测。通过深层的网络结构提取DDM多层次特征进行海冰海水分类,以提高海冰检测的精度和稳定性。实验结果表明,与美国国家海洋和大气管理局地表类型数据对比,所提出的基于VGG16海冰检测方法检测准确率为98.02%,有效提升了海冰检测的准确率和稳定性。 展开更多
关键词 海冰遥感 海冰检测 星载GNSS-R 卷积神经网络 延迟-多普勒图 NOAA
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基于多轨延迟-多普勒图的海面目标定位模糊去除
2
作者 张智君 严颂华 +1 位作者 马娅婕 田茂 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第33期14273-14280,共8页
随着导航反射信号技术在海洋遥感领域的发展,利用星载延迟-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)进行海面目标探测成为热门研究问题。但由于DDM上相同时延和多普勒点对应的空间区域具有不唯一性,导致出现真假目标定位模糊的问题。主要针对... 随着导航反射信号技术在海洋遥感领域的发展,利用星载延迟-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)进行海面目标探测成为热门研究问题。但由于DDM上相同时延和多普勒点对应的空间区域具有不唯一性,导致出现真假目标定位模糊的问题。主要针对海上平台等静态目标,利用多颗卫星下不同镜反射点(specular point,SP)对应的DDM联合处理去除假目标。首先,计算出目标相对各自SP的距离;其次,以某个SP为原点将所有目标全部统一到一个坐标系内,通过真目标聚集去除假目标;最后,通过经纬度与距离关系求得目标最终地理位置。采用Cyclone全球导航卫星系统(Cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)星座的DDM数据开展验证实验。结果表明:利用多星轨迹DDM的海面目标探测时,真目标会聚集,假目标会分散;计算的目标最终位置与同时间段下“南海四号”钻井平台工作地点变化规律一致,误差小于1.5 km,表明本文方法能有效解决海面目标定位模糊问题。 展开更多
关键词 导航反射信号 海面目标探测 延迟-多普勒图(DDM) 目标定位模糊
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星载GNSS-R海浪有效波高反演模型构建 被引量：6
3
作者 布金伟 余科根 韩帅 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1920-1930,共11页
海浪有效波高是描述海况的重要参数,在海浪和海洋动力学的预测中起着重要的作用。然而,卫星雷达高度计和浮标等传统方法难以实现高时空分辨率的SWH估计。星载GNSS-R为估计SWH提供了一种思路。本文提出了一种基于归一化积分延迟波形反演... 海浪有效波高是描述海况的重要参数,在海浪和海洋动力学的预测中起着重要的作用。然而,卫星雷达高度计和浮标等传统方法难以实现高时空分辨率的SWH估计。星载GNSS-R为估计SWH提供了一种思路。本文提出了一种基于归一化积分延迟波形反演星载GNSS-R海浪SWH的方法。首先,对星载GNSS-R延迟多普勒图进行去噪处理和数据过滤以便对DDM数据进行严格质量控制。然后,从DDM中提取NIDW,并基于NIDW计算4个GNSS-R观测值(即归一化积分时延波形的前沿斜率和前沿波形值之和,归一化积分时延波形的后沿斜率和后沿波形值之和)。随后,基于这4个观测值建立了星载GNSS-R海浪SWH反演经验模型。最后,分别将ERA5和AVISO SWH数据产品作为验证数据,并将反演模型的SWH估计结果与ERA5和AVISO SWH数据产品进行比较和分析。试验结果表明,当采用ERA5 SWH数据作为验证数据时,4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.66 m和0.65;当采用AVISO SWH数据作为验证数据时,4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.68 m和0.70。进一步表明了本文建模方法在星载GNSS-R SWH估计方面具有可行性和可靠性。 展开更多
关键词 GNSS-R 延迟多普勒图 归一化积分时延波形 有效波高 经验模型
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GNSS-R/IR监测地表冻融状态对延迟多普勒波形和多路径数据影响分析 被引量：7
4
作者 吴学睿 夏俊明 +1 位作者 白伟华 张兴刚 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1059-1066,共8页
将GNSS-R/IR技术的应用领域拓展到地表冻融状态的监测中,本文利用冻融土混合介质介电常数模型计算土壤介电常数,采用双站全极化相干反射率模型和随机粗糙面散射模型,分别计算了经冻融土反射的GPS相干反射量的镜像反射率,以及GPS非相干... 将GNSS-R/IR技术的应用领域拓展到地表冻融状态的监测中,本文利用冻融土混合介质介电常数模型计算土壤介电常数,采用双站全极化相干反射率模型和随机粗糙面散射模型,分别计算了经冻融土反射的GPS相干反射量的镜像反射率,以及GPS非相干反射分量的漫散射特性。模拟分析了冻融转换时,GPS多路径信息(GNSS-IR)以及包含漫散射信号的延迟多普勒图(GNSS-R)的变化特征。理论研究表明冻融转换过程中,地表介电常数的变化导致GPS多路径信息和延迟多普勒图的明显变化。本文从散射机理上揭示了利用GNSS-R和GNSS-IR遥感进行地表冻融特性监测的理论依据。 展开更多
关键词 GNSS-R/IR 冻融地表 延迟多普勒图 多路径 双站全极化
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融合星载GNSS-R数据和多变量参数全球海洋有效波高深度学习反演法
5
作者 布金伟 余科根 +4 位作者 汪秋兰 李玲惠 刘馨雨 左小清 常军 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1321-1335,共15页
星载GNSS-R作为一种新兴的观测方法,最近被应用于有效波高反演。现有研究通常使用从延迟多普勒图中提取的特征值以构建经验地球物理模型函数反演SWH。然而,使用多个变量参数作为模型输入具有很大挑战。为此,本文提出了一个融合星载GNSS-... 星载GNSS-R作为一种新兴的观测方法,最近被应用于有效波高反演。现有研究通常使用从延迟多普勒图中提取的特征值以构建经验地球物理模型函数反演SWH。然而,使用多个变量参数作为模型输入具有很大挑战。为此,本文提出了一个融合星载GNSS-R数据和多变量参数反演全球海面SWH的深度学习网络模型(GloWH-Net)。为了验证本文模型的性能,ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH数据被用作广泛测试的参考数据,以评估GloWH-Net模型和先前模型(即经验模型和机器学习模型)的SWH反演性能。结果表明,当分别使用ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH作为参考值时,所提的GloWH-Net模型反演SWH的均方根误差分别为0.330、0.393和0.433 m,相关系数分别为0.91、0.89和0.84。相比基于最小方差估计器的经验组合模型反演SWH的均方根误差分别降低了53.45%、48.06%和40.63%;相比袋装树机器学习模型反演SWH的均方根误差分别降低了21.92%、18.72%和4.47%。表明了本文方法在反演全球海面SWH方面具有显著优势。 展开更多
关键词 GNSS-R 延迟多普勒图 海洋有效波高 经验模型 深度学习模型
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星载GNSS-R监测海面目标技术进展 被引量：2
6
作者 胡媛 顾世森 +2 位作者 刘卫 江志豪 袁鑫泰 《全球定位系统》 CSCD 2023年第1期125-132,共8页
全球卫星导航系统(GNSS)因其直射信号经海面反射后,反射信号会携带海面物理信息,由此开辟了一种在遥感应用中有巨大潜力的全球卫星导航反射信号(GNSS-R)技术,国内外在星载GNSS-R监测海面领域取得进展.本文总结了应用星载GNSS-R数据监测... 全球卫星导航系统(GNSS)因其直射信号经海面反射后,反射信号会携带海面物理信息,由此开辟了一种在遥感应用中有巨大潜力的全球卫星导航反射信号(GNSS-R)技术,国内外在星载GNSS-R监测海面领域取得进展.本文总结了应用星载GNSS-R数据监测海面目标的进展,然后针对星载GNSS-R监测海面目标技术从最初实验、基于延迟多普勒图(DDM)观测值监测、基于反演散射系数监测、应用神经网络监测四个方面进行了总结和归纳. 展开更多
关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 全球卫星导航反射信号(GNSS-R) 延迟多普勒图(DDM) 空间积分法 机器学习
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全极化GNSS-R陆面参数延迟多普勒图模型 被引量：1
7
作者 吴学睿 金双根 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第B12期101-108,共8页
目前,针对GNSS-R的研究多从观测角度出发,对其散射机理研究相对较少。本文针对GNSS-R(GNSS-reflectometry)反射信号陆面参数的延迟多普勒图理论模型展开研究,对于陆面参数(裸土、植被)的双站散射特性的计算采用修改后的随机粗糙面散射... 目前,针对GNSS-R的研究多从观测角度出发,对其散射机理研究相对较少。本文针对GNSS-R(GNSS-reflectometry)反射信号陆面参数的延迟多普勒图理论模型展开研究,对于陆面参数(裸土、植被)的双站散射特性的计算采用修改后的随机粗糙面散射模型和零阶/一阶辐射传输方程模型。通过该模型模拟分析了裸土、植被参数变化时,相应的延迟多普勒图的变化。同时为利用极化信息进行相应地物参数地后向反演,模型中增加全极化计算功能。全极化GNSS+R陆面参数延迟多普勒图理论模型的研究有助于星载数据的解释、地表试验设计、数据仿真和后向反演算法的开发。 展开更多
关键词 GNSS-R 延迟多普勒图 裸土 植被 极化
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基于GNSS+R裸土延迟多普勒图理论研究
8
作者 吴学睿 金双根 +1 位作者 张勤耘 董彦芳 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2017年第1期89-92,共4页
侧重散射机理研究,以GPS相关函数和相关功率模型为基础,主要通过对双站雷达散射截面计算模型进行修改,得到裸土的GPS散射信号模型。其中裸土的双站圆极化雷达散射截面采用双站随机粗糙面散射模型计算得到,利用极化合成的方法使模型具备... 侧重散射机理研究,以GPS相关函数和相关功率模型为基础,主要通过对双站雷达散射截面计算模型进行修改,得到裸土的GPS散射信号模型。其中裸土的双站圆极化雷达散射截面采用双站随机粗糙面散射模型计算得到,利用极化合成的方法使模型具备全极化计算功能。通过修改后的模型,模拟分析不同极化下裸土参数(土壤水分和地表粗糙度)对延迟多普勒图DDM(delay Doppler map)的影响。该理论模型研究有助于机载/星载GNSS-R接收机数据解释、GNSS-R实验设计以及后向反演算法的开发。同时,延迟多普勒图模型的研究结果也为GNSS+R土壤水分遥感研究提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 GNSS+R 极化 土壤水分 地表粗糙度 延迟多普勒图
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