卫星升降轨对GNSS-IR海面高度反演的影响

1

作者 卢晓鹏 贺凯飞 侯金华 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期36-43,69,共9页

针对在基于信噪比数据的全球卫星导航系统干涉反射测量(GNSS-IR)海面高度反演中,反演精度受多种因素影响,因卫星信号需要连续跟踪的特点,可能导致在低卫星高度角处的升轨与降轨信噪比数据质量不同的问题,探究卫星升降轨对GNSS-IR海面高... 针对在基于信噪比数据的全球卫星导航系统干涉反射测量(GNSS-IR)海面高度反演中,反演精度受多种因素影响,因卫星信号需要连续跟踪的特点,可能导致在低卫星高度角处的升轨与降轨信噪比数据质量不同的问题,探究卫星升降轨对GNSS-IR海面高度反演的影响:给出GNSS-IR原理,并分析卫星升降轨影响;然后通过SC02、AT01测站开展研究。实验结果表明,卫星升降轨的不同会直接导致信噪比振荡效果不同;降轨数据反演结果明显优于升轨数据;2测站因观测环境与设备不同,升降轨的影响也不同,SC02站降轨数据反演精度比升轨数据提升5 cm以上,AT01站降轨数据反演精度比升轨数据提升3 cm以上。因此,在处理GNSS-IR海面高度多频多模反演数据时,卫星升轨与降轨的影响不容忽视。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统干涉反射测量(GNSS-IR) 信噪比(SNR) 海面高度 升轨 降轨

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北斗系统在海风海浪探测中的应用研究 被引量：10

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作者 杨东凯 李伟强 杨威 《导航定位学报》 2014年第2期97-101,共5页

利用导航卫星的反射信号进行对地观测是一个新型的应用方向,北斗卫星导航系统的同步轨道、中轨道和倾斜轨道所构成的混合星座构成,使其在对地观测领域具有独特的优势,海风海浪观测是其重要应用之一。首先分析了国内外利用全球卫星导航... 利用导航卫星的反射信号进行对地观测是一个新型的应用方向,北斗卫星导航系统的同步轨道、中轨道和倾斜轨道所构成的混合星座构成,使其在对地观测领域具有独特的优势,海风海浪观测是其重要应用之一。首先分析了国内外利用全球卫星导航系统反射信号进行海风海浪探测的情况,然后介绍北斗卫星反射信号接收机的设计及北斗应用软件系统设计。使用所设计的北斗反射信号海风海浪探测系统,在广东省深圳市进行了近3个月的台风探测实验,验证了北斗反射信号进行海风海浪探测的可行性。 展开更多

关键词 北斗卫星导航系统 反射信号 全球卫星导航系统反射计 接收机

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不同采样间隔下GNSS-IR海面高度反演方法分析

3

作者 王硕 贺凯飞 +2 位作者 颜舒琳 侯金华 邹宗瑞 《导航定位学报》 北大核心 2025年第3期52-61,共10页

全球导航卫星系统反射干涉测量(GNSS-IR)可使用信噪比数据来反演海平面高度。不同测站全球卫星导航系统(GNSS)观测数据常用采样间隔不同,不同反演方法的适用性不同,为研究不同采样间隔在不同方法下的反演效果,利用美国SC02站、澳大利亚S... 全球导航卫星系统反射干涉测量(GNSS-IR)可使用信噪比数据来反演海平面高度。不同测站全球卫星导航系统(GNSS)观测数据常用采样间隔不同,不同反演方法的适用性不同,为研究不同采样间隔在不同方法下的反演效果,利用美国SC02站、澳大利亚SPBY站和非洲东海岸MAYG站GNSS观测数据,采用经典周期图(Lomb-Scargle)、变分模态分解及小波分解3种方法分别处理1、5、15、30 s常用采样间隔的GNSS观测数据。实验结果表明,采样间隔和反演精度整体上呈负相关,小波分解法在1、5、15 s采样间隔下反演结果最优,且受采样间隔影响最大;Lomb-Scargle法在30 s采样间隔下最优,其受影响最小;另外S5信号反演结果比S1信号受采样间隔影响更小。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射干涉测量(GNSS-IR) 信噪比 海平面高度 采样间隔 周期图(Lomb-Scargle) 变分模态分解 小波分解

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GNSS反射测量技术在水位变化探测中的应用 被引量：4

4

作者 窦邵华 何骞 +2 位作者 龚春龙 刁锦通 程铭宇 《导航定位学报》 CSCD 2021年第1期94-101,共8页

为进一步研究全球卫星导航系统(GNSS)反射测量技术(R)在不同水域环境中水位变化监测的精度,提出利用GNSS R技术对大坝、航道以及海域等3种水域环境进行水位变化探测反演。结果表明:在3种水域环境下,大坝水位反演精度最高,北斗卫星导航系... 为进一步研究全球卫星导航系统(GNSS)反射测量技术(R)在不同水域环境中水位变化监测的精度,提出利用GNSS R技术对大坝、航道以及海域等3种水域环境进行水位变化探测反演。结果表明:在3种水域环境下,大坝水位反演精度最高,北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)的卫星信号反演水位变化量与实测水位变化量相关系数均达到0.99,并且在该环境下,BDS卫星信号反演水位变化量与实测水位变化量差值的均方根(RMS)值为0.09 m,GPS卫星信号反演得到的RMS为0.11 m;在航道环境中,反演精度最差,GPS卫星信号反演水位变化量与实测水位变化量相关系数达0.94,二者差值的RMS值为0.58 m;在海域环境中,GPS卫星信号反演水位变化量与实测水位变化量相关系数达0.96,二者差值的RMS值为0.16 m。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统 反射测量 频谱分析 菲涅尔反射 卫星反射点轨迹 水位变化

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利用GPS卫星信号信噪比的土壤湿度反演方法 被引量：3

5

作者 黄志剑 王杰 《导航定位学报》 CSCD 2020年第1期59-64,共6页

为了进一步研究裸土区域表层土壤湿度的全球卫星导航系统反射信号干涉测量(GNSS-IR)遥感,提出1种利用GPS卫星信号信噪比数据的土壤湿度反演方法:建立振幅、相位、频率观测量与土壤湿度间的多元线性回归模型;并对振幅观测量取对数作非线... 为了进一步研究裸土区域表层土壤湿度的全球卫星导航系统反射信号干涉测量(GNSS-IR)遥感,提出1种利用GPS卫星信号信噪比数据的土壤湿度反演方法:建立振幅、相位、频率观测量与土壤湿度间的多元线性回归模型;并对振幅观测量取对数作非线性变换,以提升性能。实验结果表明:多元回归模型预测结果对比原位数据,平均均方根误差(RMSE)为2.43%;非线性变换后平均均方根误差为1.23%,比线性变换前降低49.27%。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射信号干涉测量 信噪比 多元线性回归模型 土壤湿度

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无人机GNSS-R时延多普勒计算关键技术

6

作者 刘原华 刘张文 牛新亮 《导航定位学报》 CSCD 2021年第6期90-95,共6页

针对海面风场反演中,采用不同的镜面反射点估计算法计算结果存在较大差异,导致等延迟环和等多普勒带的大小和分布不同,从而使得散射信号二维时延-多普勒相关功率计算的不一致等问题,提出在机载场景下,利用接收机相对于卫星发射机的仰角... 针对海面风场反演中,采用不同的镜面反射点估计算法计算结果存在较大差异,导致等延迟环和等多普勒带的大小和分布不同,从而使得散射信号二维时延-多普勒相关功率计算的不一致等问题,提出在机载场景下,利用接收机相对于卫星发射机的仰角,来计算二维相关值参考点的时延和多普勒的方法。实验结果与实测数据对比表明,机载条件下,采用该方法计算真实有效,且无需计算镜面反射点的位置,简化了计算过程。 展开更多

关键词 镜面反射点 时延 多普勒 卫星高度角 全球卫星导航系统反射信号

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顾及河流流向的GNSS-R流速反演

7

作者 关昕 柯福阳 +7 位作者 王萍 黄炜 郝建强 周勃 刘淼 包瑾 林宜旻 王笑蕾 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期132-138,共7页

针对传统的河流流速测量方法存在价格昂贵、维护困难或不准确等问题,提出一种顾及河流流向的GNSS-R流速反演方法:指出河流流向和反射几何构型会对GNSS-R流速反演造成影响,并利用GNSS信号相对反射面运动产生的多普勒效应进行流速测量;然... 针对传统的河流流速测量方法存在价格昂贵、维护困难或不准确等问题,提出一种顾及河流流向的GNSS-R流速反演方法:指出河流流向和反射几何构型会对GNSS-R流速反演造成影响,并利用GNSS信号相对反射面运动产生的多普勒效应进行流速测量;然后引入声学多普勒流速剖面仪(ADCP)实测数据对反演结果进行验证,分析不同几何构型下,散射效应对于多普勒频移的影响,并完善GNSS-R河流流速反演方法。实验结果表明,后向构型时,反演的河流流速值一般大于前向构型;基于后向构型的多普勒频率差对河流流速进行反演的结果与实测流速值变化趋势相近,但由于多普勒频率难以准确捕获的原因,反演中误差较大。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射测量(GNSS-R) 流速测量 散射几何构型 河流流向 多普勒频率

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不同极化方式天线对GNSS-IR高度反演的影响

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作者 刘续 王式太 +3 位作者 钟振华 殷敏 魏嘉林 姜新伟 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期139-148,共10页

为了进一步探讨不同极化方式的天线对低成本接收机全球卫星导航系统干涉反射技术(GNSS-IR)高度反演的影响,采用智能手机荣耀60、u-blox M8N GNSS模块搭载圆极化低成本天线及测量型接收机中海达V90分别进行高度反演。结果表明,不同的天... 为了进一步探讨不同极化方式的天线对低成本接收机全球卫星导航系统干涉反射技术(GNSS-IR)高度反演的影响,采用智能手机荣耀60、u-blox M8N GNSS模块搭载圆极化低成本天线及测量型接收机中海达V90分别进行高度反演。结果表明,不同的天线极化方式使接收机信噪比(SNR)呈现不同的特性,线极化天线SNR震荡幅度和震荡区间更大;智能手机和低成本接收机均可用于GNSS-IR高度反演,其精度和测量型接收机相当甚至更优;3种设备中,加载线极化天线的荣耀60高度角可用区间范围更大,反演结果数更多,反演精度最高;对于线极化天线,不同的天线方向反演精度也不相同,其中水平放置时反演精度最高。因此,在进行GNSS-IR高度反演时,选择合适的接收机、合适极化方式的天线及其放置方向可更好地兼顾成本和反演精度。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS)-干涉反射技术(IR) 低成本接收机 天线极化方式 圆极化天线 线极化天线

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一种星载GNSS-R海风反演的卡尔曼滤波模型 被引量：1

9

作者 李中奎 张波 +1 位作者 杨东凯 张国栋 《导航定位学报》 CSCD 2020年第4期31-38,共8页

针对传统星载全球卫星导航系统反射计(GNSS-R)测风,通过建立经验性的地球物理模型函数(GMF)进行风速反演时,会因反射信号数据质量较差而出现异常结果,若执行严格的数据质量控制,则会降低数据利用率,最终影响星载GNSS-R测风的空间覆盖率... 针对传统星载全球卫星导航系统反射计(GNSS-R)测风,通过建立经验性的地球物理模型函数(GMF)进行风速反演时,会因反射信号数据质量较差而出现异常结果,若执行严格的数据质量控制,则会降低数据利用率,最终影响星载GNSS-R测风的空间覆盖率的问题,提出1种基于卡尔曼(Kalman)滤波的风速反演算法:利用差分整合移动平均自回归模型(ARIMA)得到状态方程和观测方程,并将GMF反演的风速值作为观测值,从而建立Kalman滤波模型,实现星载GNSS-R风速反演的实时校正和优化。实验结果表明,该方法的风速反演均方根误差能够满足风速测量要求,并有效提升星载GNSS-R测风的空间覆盖率。 展开更多

关键词 星载全球卫星导航系统反射计 风速反演 卡尔曼滤波 地球物理模型函数经验模型 差分整合移动平均自回归模型

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利用GPS-MR技术监测石浦港潮位的研究分析 被引量：2

10

作者 张化疑 张双成 +3 位作者 贺正训 周东旭 刘焱雄 周兴华 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期689-695,共7页

目前基于GNSS-MR技术开展中国沿海区域潮位变化监测实验研究较少,本文利用浙江省宁波市象山县石浦镇石浦港验潮室屋顶的GPS测站数据开展了潮位变化研究分析工作。选取来自海面反射的石浦站GPS有效卫星数据,采用GPS-MR反演潮位算法处理,... 目前基于GNSS-MR技术开展中国沿海区域潮位变化监测实验研究较少,本文利用浙江省宁波市象山县石浦镇石浦港验潮室屋顶的GPS测站数据开展了潮位变化研究分析工作。选取来自海面反射的石浦站GPS有效卫星数据,采用GPS-MR反演潮位算法处理,获取得到石浦站的潮位变化,并与石浦港验潮站实测潮位数据进行对比分析。实验结果显示2010年第345天的GPS潮位数据与石浦港验潮站实测潮位数据之间的偏差均值为0.167 m,相关系数为0.99;2010-06两者偏差均值为0.231 m,相关系数为0.97;2010年全年两者偏差均值为0.238 m,相关系数为0.97。实验结果表明已有的石浦港GPS站存档数据可用于水位提取,且采用GPS-MR技术获取的潮位变化与验潮站具有较好的一致性和连续性。研究结果为充分利用国内沿海GNSS监测站开展潮位监测提供参考。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统 GNSS多路径反射 信噪比 潮位变化

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基于VMD-MA的GNSS-MR雪深反演方法

11

作者 胡媛 袁鑫泰 +2 位作者 刘卫 江志豪 洪学宝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2890-2897,共8页

针对利用全球卫星导航系统多径反射(GNSS-MR)技术反演雪深过程中信噪比(SNR)序列趋势项分离不佳和反演结果波动较大的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和移动平均(MA)的雪深反演方法。VMD算法通过自适应高通滤波有效分离SNR序列的趋... 针对利用全球卫星导航系统多径反射(GNSS-MR)技术反演雪深过程中信噪比(SNR)序列趋势项分离不佳和反演结果波动较大的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和移动平均(MA)的雪深反演方法。VMD算法通过自适应高通滤波有效分离SNR序列的趋势项,MA算法对初始反演结果进行平滑处理从而减少随机波动。选用瑞典KIRU站2021年前5个月GLONASS不同频段的SNR观测值开展实验,研究所提方法的可行性。结果表明:基于VMD算法的反演结果与气象站原位雪深相关系数超过0.95,均方根误差(RMSE)最低约5 cm,较传统算法减少近40%;经MA算法平滑处理后,反演精度进一步提高。考虑到GNSS站和气象站之间的差异性,选取GPS SNR反演结果作为参考数据源,不同参考数据源取得了一致的实验结论,验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统多径反射 GLONASS 雪深 变分模态分解 移动平均

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岸基GNSS单天线潮位高度小波分析反演 被引量：10

12

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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SVRM方法的单天线GNSS-R土壤湿度反演 被引量：19

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作者 段睿 张波 +1 位作者 汉牟田 杨东凯 《导航定位学报》 CSCD 2018年第1期34-39,共6页

针对单天线模式下GNSS-R土壤湿度反演中精度较差、稳定度不高的问题,提出一种SVRM辅助的土壤湿度测量方法:天线接收干涉信号的3个特征参量相位、幅度、频率均可用于土壤湿度反演,将三者同时作为SVRM的输入,土壤湿度实测值作为输出,对数... 针对单天线模式下GNSS-R土壤湿度反演中精度较差、稳定度不高的问题,提出一种SVRM辅助的土壤湿度测量方法:天线接收干涉信号的3个特征参量相位、幅度、频率均可用于土壤湿度反演,将三者同时作为SVRM的输入,土壤湿度实测值作为输出,对数据样本进行训练,并在独立测试集上进行验证。实验结果表明,利用SVRM能够有效提高土壤湿度反演的精度。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射信号 单天线 支持向量回归机 土壤湿度测量

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中国沿海GPS站用于潮波系数提取分析 被引量：6

14

作者 张双成 武慧琳 +4 位作者 张化疑 南阳 刘焱熊 周兴华 刘奇 《海洋测绘》 CSCD 2019年第3期1-5,15,共6页

首先给出了基于GNSS-MR技术提取潮波系数的原理与方法,然后利用布设在浙江省石浦港验潮室屋顶的GPS站DSPU实测数据对潮波系数进行了提取,并与验潮站实测潮位调和分析结果进行了对比分析。实验结果表明GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位值... 首先给出了基于GNSS-MR技术提取潮波系数的原理与方法,然后利用布设在浙江省石浦港验潮室屋顶的GPS站DSPU实测数据对潮波系数进行了提取,并与验潮站实测潮位调和分析结果进行了对比分析。实验结果表明GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位值吻合较好,相关系数优于0.97;GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位获取的潮波系数基本一致,除M2、S2外其它差异较小。两者获取的潮波系数差异主要因为DSPU测站观测环境极大地影响了GPS-MR提取潮位精度。沿海GNSS站用于潮位监测和潮波系数提取,将进一步拓展沿海GNSS监测站的应用领域,在一定程度上可弥补验潮站的不足。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统 GNSS多路径反射 信噪比 潮位变化 潮波系数

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GNSS-R岸基平台海面溢油面积探测方法 被引量：3

15

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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利用星载GNSS-R DDM反演土壤湿度可行性分析 被引量：3

16

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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GNSS-R海面风场数据处理技术探讨 被引量：1

17

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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GNSS-R石油平台溢油探测方法 被引量：1

18

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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