我国GNSS-R遥感技术的研究现状与未来发展趋势 被引量：33

1

作者 李黄 夏青 +1 位作者 尹聪 万玮 《雷达学报（中英文）》 CSCD 2013年第4期389-399,共11页

全球导航卫星系统(GNSS)不仅能够为空间信息用户提供全球共享的导航定位信息、测速、授时等功能,还可以提供长期稳定、高时间和高空间分辨率的L波段微波信号源。近年来利用其作为外辐射源的遥感探测技术,形成了一门新的全球导航卫星系... 全球导航卫星系统(GNSS)不仅能够为空间信息用户提供全球共享的导航定位信息、测速、授时等功能,还可以提供长期稳定、高时间和高空间分辨率的L波段微波信号源。近年来利用其作为外辐射源的遥感探测技术,形成了一门新的全球导航卫星系统气象学(GNSS/MET),其中GNSS-R反射信号遥感技术的兴起和发展格外引人注目。这是一种介于被动遥感与主动遥感之间的新型遥感探测技术,可以看作为是一个非合作人工辐射源、收发分置多发单收的多基地L波段雷达系统,从而兼有主动遥感和被动遥感两者的优点,越来越受到人们的关注和青睐,先后开展了许多利用GNSS系统进行大气海洋陆面遥感等领域研究工作。该文系统介绍了GNSS-R遥感技术的研究现状和发展趋势,并针对该技术给出了一个新的概念"外源助动遥感(Exogenous-Aided Remote Sensing,EARS)"。 展开更多

关键词 遥感 gnss-r 双基地雷达 主动 被动 助动

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SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法 被引量：20

2

作者 杨磊 吴秋兰 +3 位作者 张波 梁勇 洪学宝 邹文博 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1134-1141,共8页

提出了一种支持向量回归机(SVRM)辅助的北斗地球静止轨道(GEO)卫星反射信号土壤湿度反演方法。使用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线接收体制进行了地基实验,采集了北斗GEO卫星直射、反射... 提出了一种支持向量回归机(SVRM)辅助的北斗地球静止轨道(GEO)卫星反射信号土壤湿度反演方法。使用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线接收体制进行了地基实验,采集了北斗GEO卫星直射、反射信号原始数据,并从中提取直射、反射信号的相关功率,结合北斗GEO卫星的高度角与方位角信息作为输入,烘干称重法获取的土壤湿度作为输出对使用径向基(RBF)核函数的ε-SVRM进行了训练。独立测试集上的结果表明,SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与烘干称重法获取的土壤湿度参考值误差控制在3%以内,线性回归方程决定系数为0.8979,均方根误差RMSE为1.4926%,证明了该方法具有良好的泛化特性,实际应用中效果良好。 展开更多

关键词 北斗 地球静止轨道(GEO)卫星 全球导航卫星系统反射信号(gnss-r) 支持向量回归机(SVrM) 土壤湿度 遥感探测

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基于AIEM和实地观测数据对GNSS-R反演土壤水分的研究 被引量：9

3

作者 毛克彪 王建明 +2 位作者 张孟阳 唐华俊 周清波 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期295-301,共7页

介绍了用GPS反射信号反演土壤水分的原理及反演研究的进展,并用改进的积分方程模型(AIEM)和实地观测数据对利用GPS反射信号反演土壤水分的方法进行了分析,分析结果表明,由于单个频率的雷达信号受地表粗糙度、角度和地表类型(裸地和植被... 介绍了用GPS反射信号反演土壤水分的原理及反演研究的进展,并用改进的积分方程模型(AIEM)和实地观测数据对利用GPS反射信号反演土壤水分的方法进行了分析,分析结果表明,由于单个频率的雷达信号受地表粗糙度、角度和地表类型(裸地和植被类型)的影响比较大,很难提出一个实用的通用物理算法。利用美国2002年土壤水分实验(SMEX02)实测数据对上述的反演算法进行了分析,分析结果表明,采用经验统计算法对单个站点观测比较实用,平均相关系数达到0.85以上。整个分析表明,利用GPS前向散射信号与噪声之比反演土壤水分在单个站点能够取得比较高的精度。 展开更多

关键词 土壤水分 全球导航卫星系统反射(gnss-r) AIEM模型 2002年美国土壤水分实验(SEMXO2)

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岸基GNSS单天线潮位高度小波分析反演 被引量：7

4

作者 苏晓容 张云 +2 位作者 韩彦岭 洪中华 杨树瑚 《导航定位学报》 CSCD 2019年第4期87-93,共7页

针对当前利用信噪比(SNR)数据反演海面高度的方法比较单一且有一定的局限性的问题,提出了使用小波分析的方法进行岸基全球卫星导航系统(GNSS)单天线潮位高度反演。基于载波和SNR观测量的测高方法的内在联系,在中国浙江大洋山进行实验,... 针对当前利用信噪比(SNR)数据反演海面高度的方法比较单一且有一定的局限性的问题,提出了使用小波分析的方法进行岸基全球卫星导航系统(GNSS)单天线潮位高度反演。基于载波和SNR观测量的测高方法的内在联系,在中国浙江大洋山进行实验,采集了2018年4月至2018年5月近1个月的GNSS信号数据,对处理后获得的GNSS反射信号(GNSS-R)的SNR数据进行小波变换分析,提取出天线到海面的垂直高度。同时,针对复杂环境下收集到的含噪声源的信号进行了小波去噪处理。实验结果表明基于单天线GNSS-R信号SNR的测高方法能够有效的反演出潮位高度,其测高精度能够达到分米级。 展开更多

关键词 小波分析 单天线 全球卫星导航系统反射信号 信噪比 海面测高

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基于北斗卫星反射信号的海面溢油探测方法及试验 被引量：6

5

作者 吴军 张波 +2 位作者 洪学宝 杨东凯 汉牟田 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期193-199,共7页

为了监测小规模固定海域的溢油状况,针对岸基接收平台提出了一种基于北斗卫星反射信号的海面溢油探测方法,该方法将全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术应用于岸基条件下的海面溢油探测。进行了岸基试验,利用右旋圆极化(RHCP)天线和... 为了监测小规模固定海域的溢油状况,针对岸基接收平台提出了一种基于北斗卫星反射信号的海面溢油探测方法,该方法将全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术应用于岸基条件下的海面溢油探测。进行了岸基试验,利用右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线分别采集北斗卫星直射与反射信号,在信号同步的基础上提取卫星直射和反射信号的相关功率,并结合北斗卫星的高度角与方位角信息,反演目标海域的介电常数来判断海面有无溢油。试验结果表明探测表面为油面时,介电常数反演结果均值为3.6,标准差为2.13,这与油的真实介电常数范围2.0~4.5一致,远小于海水介电常数,证明将GNSS-R应用到岸基海面溢油探测中具有可行性。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号(gnss-r) 北斗卫星反射信号 岸基平台 海面溢油探测 介电常数

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岸基GNSS-R海上溢油探测方法 被引量：6

6

作者 贾紫樱 张波 +2 位作者 吴军 杨东凯 洪学宝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期383-390,共8页

从岸基角度出发,利用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术,同时结合电磁波的部分去极化现象以及反射率与海面粗糙度特征函数的映射关系,建立了三天线观测模式下的海上溢油探测模型,根据反演出目标水域的相对介电常数来判断有无溢油。... 从岸基角度出发,利用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术,同时结合电磁波的部分去极化现象以及反射率与海面粗糙度特征函数的映射关系,建立了三天线观测模式下的海上溢油探测模型,根据反演出目标水域的相对介电常数来判断有无溢油。通过2次实验分别采集污油和潮间带的GNSS直射信号以及反射信号中的左旋、右旋圆极化分量,依据反演模型处理数据并进行了总结与分析。从实验结果来看,当探测表面为油面时反演出的相对介电常数其均值为2.14,标准差为1.44,而海滩在历经潮水的涨落时所反演出相对介电常数值也存在明显的由小增大再减小的过程,油、水反演值差异明显,同时与理论相对介电常数值具有较好的一致性,说明此方法在岸基海上溢油遥感领域具有一定的可行性。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号(gnss-r) 海上溢油 岸基平台 介电常数 反射率极化比

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GNSS-R岸基平台海面溢油面积探测方法 被引量：3

7

作者 孙启明 张波 +2 位作者 刘建华 王林峰 贾紫樱 《导航定位学报》 CSCD 2019年第2期88-95,共8页

为了进一步研究岸基溢油面积的探测方法,提出一种利用卫星主要反射信号接收区域(闪耀区)作为探测单元,对目标区域溢油面积进行探测的方法:通过建立相关功率、反射率与海面特征参数3者之间的映射关系,对卫星所对应的闪耀区内海面相对介... 为了进一步研究岸基溢油面积的探测方法,提出一种利用卫星主要反射信号接收区域(闪耀区)作为探测单元,对目标区域溢油面积进行探测的方法:通过建立相关功率、反射率与海面特征参数3者之间的映射关系,对卫星所对应的闪耀区内海面相对介电常数进行反演,来判断该闪耀区内是否存在溢油;并通过多颗卫星在一段时间内对应闪耀区的叠加计算来对溢油的面积进行计算。实验结果表明该方法可以有效探测目标海域的溢油分布情况,并对溢油面积进行计算。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射信号(gnss-r) 海上溢油 介电常数 岸基平台 卫星闪耀区

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两种海浪谱GNSS-R海面风场反演模型对比验证 被引量：3

8

作者 刘原华 巩淑俐 牛新亮 《西安邮电大学学报》 2017年第1期106-110,共5页

以风场信号仿真为出发点,分别利用Elfouhaily谱和Apel谱,结合GNSS-R电磁散射模型,进行海面风场反演,定量分析两种模型的组合方式,以及散射信号功率波形随接收机高度、卫星仰角和风场的变化规律。相关仿真结果与实测数据匹配良好。分析发... 以风场信号仿真为出发点,分别利用Elfouhaily谱和Apel谱,结合GNSS-R电磁散射模型,进行海面风场反演,定量分析两种模型的组合方式,以及散射信号功率波形随接收机高度、卫星仰角和风场的变化规律。相关仿真结果与实测数据匹配良好。分析发现Elfouhaily谱更适合于风场反演,而分析方法可用于现场实测数据处理,以提高反演精度。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号(gnss-r) Elfouhaily谱 Apel谱 散射信号功率

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微小型GNSS-R测高仪测高精度评估及地面验证 被引量：3

9

作者 秦瑾 孟婉婷 +2 位作者 杜璞玉 冯剑锋 周勃 《上海航天》 CSCD 2018年第2期103-109,共7页

GNSS-R是基于双基雷达散射机理的无源微波遥感技术,可同时接收多个镜面反射点的反射信号,实现海面高度、有效波高、海面风场、海冰等海态参数的宽刈幅探测。针对微纳卫星观测计划,研制国内首个星载微小型GNSS-R测高仪,开展外场实验,处... GNSS-R是基于双基雷达散射机理的无源微波遥感技术,可同时接收多个镜面反射点的反射信号,实现海面高度、有效波高、海面风场、海冰等海态参数的宽刈幅探测。针对微纳卫星观测计划,研制国内首个星载微小型GNSS-R测高仪,开展外场实验,处理实验数据,采用基于本地码相关的Clean replica算法、干涉式互相关的Interferometric算法,根据曲线平滑算法对相延多普勒测图(DDM)曲线进行拟合,进而通过最大倒数点法(DER)、峰值半功率法(HALF)等镜点跟踪算法得到测高误差,对实验结果的预期和实测值进行分析,并提出改进方法。 展开更多

关键词 gnss-r 相延多普勒测图 自相关 测高仪 海面高度反演 最大倒数点法 峰值半功率法 平滑算法

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GNSS-R石油平台溢油探测方法 被引量：1

10

作者 俞永庆 王林峰 《导航定位学报》 CSCD 2019年第4期80-86,共7页

针对海面溢油监测中常用的雷达监测功耗大、成本高,光学探测易受天气干扰,且2种方法的监测时间受限制、易受其他物质干扰等问题,提出以全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R)技术反演介电常数的岸基探测方法:通过污油池实验和海上抛油实验... 针对海面溢油监测中常用的雷达监测功耗大、成本高,光学探测易受天气干扰,且2种方法的监测时间受限制、易受其他物质干扰等问题,提出以全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R)技术反演介电常数的岸基探测方法:通过污油池实验和海上抛油实验对介电常数进行分析,总结介电常数的变化规律;并结合实际的实验场景,建立介电常数变化与油膜覆盖状态的初步关系,对介电常数是否适用于海面溢油探测进行分析。实验结果表明,GNSS-R探测方法能区分海面有无油膜,且介电常数的数值大小与油膜覆盖面占比存在负相关性,介电常数可以作为判断海面溢油的基准参量。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射信号 海上溢油 岸基 介电常数

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GNSS-R海面风场数据处理技术探讨

11

作者 刘原华 冯琳芳 牛新亮 《导航定位学报》 CSCD 2020年第3期76-80,共5页

为进一步提高海面风速反演精度,提出1种基于GNSS-R的海面风场数据处理技术:指出需要进行功率校准的原因是由于接收机增益随温度变化,使接收到的信号功率(校准前)受温度影响,导致在不同温度环境下,反演风速不一致;给出接收到的信号功率... 为进一步提高海面风速反演精度,提出1种基于GNSS-R的海面风场数据处理技术:指出需要进行功率校准的原因是由于接收机增益随温度变化,使接收到的信号功率(校准前)受温度影响,导致在不同温度环境下,反演风速不一致;给出接收到的信号功率、噪声功率以及当载荷信号源变为定标负载时的噪声功率随温度的变化规律,分析利用3者之间的关系,可消除温度对功率的影响,从而实现功率校准。实验结果表明,星载条件下应用该功率校准过程的反演精度可提高4.5158 m/s,能够有效消除温度对风速反演结果的影响。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射信号 风速反演 功率校准 噪声功率

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基于GNSS-R的海面风速探测技术研究 被引量：23

12

作者 周旋 叶小敏 +3 位作者 于暘 邵连军 刘书明 李紫薇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1575-1580,共6页

该文利用数值仿真手段分析了全球导航卫星系统海面反射(GNSS-R)信号的时延相关功率曲线特征,讨论了风速、风向、GNSS卫星高度角、接收机平台高度和速度等因素对海面散射信号相关功率的影响,给出了GNSS-R海面风速的反演方法和技术流程,... 该文利用数值仿真手段分析了全球导航卫星系统海面反射(GNSS-R)信号的时延相关功率曲线特征,讨论了风速、风向、GNSS卫星高度角、接收机平台高度和速度等因素对海面散射信号相关功率的影响,给出了GNSS-R海面风速的反演方法和技术流程,并进行了试验验证。结果表明,在中低风速条件(<20 m/s)下,GNSS-R测量的海面风速与实测风速的基本一致,说明GNSS-R探测海面风速的可行性以及该文给出的海面风速反演方法的正确性。当风速超过20 m/s时,由于受海浪谱模型的限制,其反演的结果明显低于实测风速。最后,根据试验结果,初步给出了GNSS-R测量海面风速的修正模型。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统海面反射信号(gnss-r) 海面风速 反演

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GNSS多径信号模型及测高方法 被引量：8

13

作者 李惟 朱云龙 +1 位作者 王峰 杨东凯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1239-1245,共7页

提出利用全球导航卫星系统反射信号的干涉方法(GNSS-IR)进行测高。深入分析全球导航卫星系统反射信号的多径信号模型(GNSS-MR),在此基础上提出单天线测高模型,旨在获取多径信号信噪比(SNR)频率信息,从而反演出高度信息。Lomb-Scargle(LS... 提出利用全球导航卫星系统反射信号的干涉方法(GNSS-IR)进行测高。深入分析全球导航卫星系统反射信号的多径信号模型(GNSS-MR),在此基础上提出单天线测高模型,旨在获取多径信号信噪比(SNR)频率信息,从而反演出高度信息。Lomb-Scargle(LS)谱分析方法是单天线测高模型中常用的频率提取方法;提出了基于解析模型拟合的方法对多径信号信噪比数据提取频率,同样可以准确获取频率信息,从而反演出天线到地面的高度。在此基础上,讨论了单天线测高的最大测量高度和接收机需要满足的最小输出率。由实验数据分析得出:传统LS谱分析方法和拟合法在反演效果最优时,即LS谱分析方法在高度角上限为17°时,均方根误差为0.028 75 m;拟合法在高度角上限为21°时,均方根误差为0.024 85 m。通过比较不同高度角上限的均方根误差,可以获得最优化的高度反演条件,同时也表明了拟合法的可行性。 展开更多

关键词 测高 全球导航卫星系统反射信号的干涉方法(gnss-Ir) 全球导航卫星系统反射信号的多径信号模型(gnss-Mr) Lomb-Scargle(LS)谱 拟合

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基于GNSS-R技术的实时潮位高度变化反演方法

14

作者 汪康乐 黄梦霞 《北京测绘》 2023年第11期1456-1461,共6页

潮位高度变化反演过程中易产生部分数据丢失情况,导致实时潮位高度变化反演精度不高,为了提高对潮位实时监测能力,研究基于全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术的实时潮位高度变化反演方法。通过信号采集设备采集GNSS-R原始信噪比(SNR... 潮位高度变化反演过程中易产生部分数据丢失情况,导致实时潮位高度变化反演精度不高,为了提高对潮位实时监测能力,研究基于全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术的实时潮位高度变化反演方法。通过信号采集设备采集GNSS-R原始信噪比(SNR)信号后,采用奇异谱分析(SSA)和经验模态分解(EMD)相结合的去噪方法去除原始SNR信号的噪声,保留有价值SNR信号;通过线性尺度变换得出线性化SNR信号,经多项式去掉直射信号分量,得出多径振荡分量;采用小波变换分析多径振荡分量提取实时潮位,完成实时潮位高度变化反演。试验结果表明,该方法应用效果较好,可实现实时潮位高度变化反演,SSA-EMD针对不同信号的去噪效果均较好,其中GNSS-R信号去噪最佳,在保留原信号趋势同时,可去除信号中多余噪声;该方法的海面高度反演结果和对比区域实际潮位高度基本一致,且可增强实时潮位反演结果时间分辨率。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号(gnss-r)技术 实时潮位 高度变化 反演研究 小波分析 经验模态分解

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利用星载GNSS-R DDM反演土壤湿度可行性分析 被引量：3

15

作者 涂晋升 张瑞 +1 位作者 洪学宝 汉牟田 《导航定位学报》 CSCD 2019年第4期105-109,117,共6页

针对目前全球卫星导航系统星载反射信号(GNSS-R)土壤湿度探测技术主要停留在地基以及机载观测研究,难以实现星载大范围探测这一难题,提出利用星载GNSS-R时延多普勒图(DDM)数据进行土壤湿度反演:首先建立了DDM信噪比(SNR)与土壤湿度数据... 针对目前全球卫星导航系统星载反射信号(GNSS-R)土壤湿度探测技术主要停留在地基以及机载观测研究,难以实现星载大范围探测这一难题,提出利用星载GNSS-R时延多普勒图(DDM)数据进行土壤湿度反演:首先建立了DDM信噪比(SNR)与土壤湿度数据相关性模型,然后利用英国技术演示卫星(UK TDS-1)的DDM以及欧洲航天局土壤湿度与海水盐度(SMOS)卫星的土壤湿度数据对模型进行了验证。结果表明,DDM SNR与土壤湿度数据具有较强的相关性:2者在植被覆盖度较高以及接近裸土的2块区域均呈现出较高的相关系数,说明利用星载GNSS-R DDM反演土壤湿度具有一定的可行性。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统星载反射信号 土壤湿度反演 时延多普勒图 信噪比 英国技术演示卫星 土壤水分和海洋盐度卫星

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基于GNSS-R的移动目标探测技术研究

16

作者 朱鹏飞 朱庆林 +1 位作者 董翔 孙明晨 《全球定位系统》 CSCD 2023年第3期57-61,134,共6页

全球卫星导航反射信号(GNSS-R)移动目标探测技术是一种针对目标区域进行遥感探测的新型探测手段.从技术机理上,GNSS-R移动目标探测技术为无源双基地雷达,具有与有源雷达截然不同的信号传播模型.通过分析GNSS信号传播的几何构型,对监测... 全球卫星导航反射信号(GNSS-R)移动目标探测技术是一种针对目标区域进行遥感探测的新型探测手段.从技术机理上,GNSS-R移动目标探测技术为无源双基地雷达,具有与有源雷达截然不同的信号传播模型.通过分析GNSS信号传播的几何构型,对监测区域特征进行分析,判断探测区域是否出现移动目标.经过实验验证,当移动物体经过监测区域,系统能够准确地探测到移动目标并计算出目标高度及位置信息. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(gnss) 全球卫星导航系统反射信号(gnss-r) 移动目标探测 遥感

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