GNSS线极化天线干涉信号反演土壤湿度算法测试 被引量：1

1

作者 李杰 杨东凯 +1 位作者 洪学宝 王峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期874-885,共12页

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SN... 利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SNR波形和反射率随卫星高度角变化的结果。对于垂直极化分量,电磁波会在入射角65°~85°左右时发生全透射,导致干涉信号振荡效果消失,而水平极化不存在该现象。同时,分别仿真右旋圆极化(RHCP)直射和左旋圆极化(LHCP)反射天线采集的GNSS信号,并计算直反射信号的幅值比。在仿真基础上分别利用不同极化天线进行实验,结果表明:采用线性极化天线采集的GNSS干涉信号振荡效果几乎不受卫星高度角的限制,可以为土壤湿度反演提供更多的有效数据,并且反演得到的土壤湿度与同位数据具有良好的一致性,两者的相关性达到0.95。使用搭载圆极化天线的双通道接收机采集北斗系统卫星数据进行对比,相关性达到0.91。对于不同的设备,智能手机采集的GNSS数据占用空间相对比于双通道接收机降低1%,且反演结果相关性接近,由于干涉信号提取直反射信号需要一定的振荡周期,故反演结果的时间分辨率要低于双通道接收机。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统干涉信号 线性极化 信号幅值比 土壤湿度 圆极化

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星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

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作者 王峰 李建强 +2 位作者 张国栋 张琦 杨东凯 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1418-1427,共10页

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量... 该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演,并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明:所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向;多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解,但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2~25 m/s的风速内,当信噪比(SNR)大于11 dB时,3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s,风向的均方根误差优于15°。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射计 极大似然估计 海面风矢量 遥感

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星载GNSS-R检测太湖水华可行性分析

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作者 张云 王雨 +3 位作者 周绍辉 孟婉婷 韩彦岭 杨树瑚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期695-705,共11页

星载全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)属于被动遥感技术,具有数据重访周期高、全天时、全天候、信号源丰富等优势。基于此,研究星载GNSS-R检测太湖水华的可行性。星载GNSS-R可以有效检测反射面的粗糙程度,通过使用相干反射表征反射面... 星载全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)属于被动遥感技术,具有数据重访周期高、全天时、全天候、信号源丰富等优势。基于此,研究星载GNSS-R检测太湖水华的可行性。星载GNSS-R可以有效检测反射面的粗糙程度,通过使用相干反射表征反射面的粗糙度,研究不同风速区间内相干反射与蓝藻水华的关系。利用2020年4—8月美国气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)数据,计算CYGNSS镜面反射点的时延多普勒图(DDM)功率比。以“哨兵-3”卫星水色遥感仪器(OLCI)影像最大特征峰高度(MPH)算法反演出的太湖叶绿素浓度作为参照,与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的风速产品进行时空间线性匹配,分析发现,在1~2.5 m/s风速区间内,叶绿素浓度达到0.1 mg/L以上时,极易引起镜面反射点发生相干反射,且功率比与叶绿素浓度的相关系数为0.84,具有良好的相关性。实验结果证明了利用星载GNSS-R的功率比及相关特性实现太湖水华检测的可行性。 展开更多

关键词 气旋全球导航卫星系统 全球导航卫星系统反射信号 功率比 水色遥感仪器 最大特征峰高度算法

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GNSS-R土壤水分反演研究进展

4

作者 覃湘栋 庞治国 +1 位作者 路京选 吕娟 《中国防汛抗旱》 2024年第4期22-27,共6页

土壤水分是陆地水循环中最活跃的部分,是影响水文、生物生态和生物地球化学过程的关键变量。全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术由于使用L波段的电磁波且具备高频观测的能力,是土壤水分监测的有效手段。北斗卫星导航系统(BDS)是我国... 土壤水分是陆地水循环中最活跃的部分,是影响水文、生物生态和生物地球化学过程的关键变量。全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术由于使用L波段的电磁波且具备高频观测的能力,是土壤水分监测的有效手段。北斗卫星导航系统(BDS)是我国自行研制的全球卫星导航系统,土壤水分监测也是其业务应用的重要组成部分。从观测平台、反演方法两方面对当前GNSS-R反演土壤水分的研究进行了总结分析,指出了不同反演方法的优势和劣势,并进一步阐明了BDS对GNSS-R土壤水分反演研究的主要贡献和优势。 展开更多

关键词 土壤水分 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R) 北斗卫星导航系统(BDS) 土壤反射率

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基于北斗/GNSS-R的厘米级水位测量

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作者 张光霁 匡翠林 +2 位作者 戴吾蛟 李新刚 包泽宇 《中国防汛抗旱》 2024年第4期34-40,共7页

水位变化监测是防洪抗旱的重点工作之一,全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectome‐try,GNSS-R)技术已被证明可进行高精度、全天候、全天时的水位变化监测。我国北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Sa... 水位变化监测是防洪抗旱的重点工作之一,全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectome‐try,GNSS-R)技术已被证明可进行高精度、全天候、全天时的水位变化监测。我国北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)拥有丰富的频段数据,在GNSS-R遥感应用领域中具有广阔的应用前景。基于湖南省浏阳河流域建设的GNSS-R实验观测站数据,进一步研究了BDS在水位反演中的性能,分别采用频谱分析法和非线性拟合法对站点水位变化进行测量,并将实验结果与附近水文站的实测数据进行对比分析。结果表明,非线性拟合法相较于频谱分析法,水位测量精度大幅提升,均方根误差(RMSE)平均降低了66%,且多频数据融合后RMSE达到了1.8 cm,整体上BDS的水位反演性能与GPS相当。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R) 水位测量 北斗卫星导航系统 湖南省

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基于GNSS双天线测姿的水位监测方法

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作者 张朋杰 庞治国 +2 位作者 路京选 江威 孙铭涵 《中国防汛抗旱》 2024年第4期17-21,共5页

水位监测是雨水情监测预报“第三道防线”中的重要内容,精确、实时的水位监测在洪涝灾害防御中至关重要。水位计是最常见的水位测量工具,其能有效测量特定区域的相对水位信息,但往往存在成本较高、空间分辨率较低等问题。由于全球导航... 水位监测是雨水情监测预报“第三道防线”中的重要内容,精确、实时的水位监测在洪涝灾害防御中至关重要。水位计是最常见的水位测量工具,其能有效测量特定区域的相对水位信息,但往往存在成本较高、空间分辨率较低等问题。由于全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)技术具有低成本、高时空分辨率的优势,因此提出了一种基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)双天线测姿的实时水位监测新方法。该方法通过双差观测组合,消除了卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟等误差。为了验证该方法的稳定性和可靠性,在北京市东沙河站开展现场试验。2023年6月5日至7月10日的实验结果表明该方法可以实现1 Hz的水位监测,与现场水尺数据相比,均方根误差为2.88 cm。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R) GNSS双天线测姿 水位监测

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星载GNSS-R辅助海洋盐度探测方法 被引量：8

7

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1期108-116,共9页

全球导航卫星系统反射计(GNSS-R)是近年来兴起的一种被动式遥感手段,可用于提高海洋盐度(SSS)反演精度。首先,在回顾辐射计亮温模型和GNSS-R散射功率模型,并建立星载仿真场景的基础上,研究了GNSS-R辅助辐射计探测海洋盐度的性能,使辐射... 全球导航卫星系统反射计(GNSS-R)是近年来兴起的一种被动式遥感手段,可用于提高海洋盐度(SSS)反演精度。首先,在回顾辐射计亮温模型和GNSS-R散射功率模型,并建立星载仿真场景的基础上,研究了GNSS-R辅助辐射计探测海洋盐度的性能,使辐射计工作于GPS L1频点1575.42 MHz时,通过共用天线和射频前端可以降低星载设备的质量和功耗,但对海洋盐度大于25 psu的条件下,垂直和水平极化的亮温对海洋盐度的灵敏度分别下降约0.1和0.08 K/psu;其次,分析了GPS L1反射信号对辐射计的干扰,发现在仿真场景下当辐射亮温变化1 K时,GPS L1反射信号引入了小于2.5×10^(-4)K的误差;再者,讨论了不同入射角情况下定义的垂直和水平极化的GNSS-R观测量对亮温校正量的灵敏度,结果表明随入射角增大,水平、垂直极化信号的观测量对亮温校正量的灵敏度分别呈现下降和上升趋势;最后,分析了定义的GNSS-R观测量对亮温校正量的灵敏度与空间分辨率之间的关系,得出了高灵敏度、高空间分辨率反演算法的研究对星载GNSS-R辅助辐射计海洋盐度探测至关重要的结论。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射计(GNSS-R) 海洋盐度(SSS) 辅助探测 灵敏度 空间分辨率

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星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析 被引量：1

8

作者 王峰 杨东凯 张波 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期760-766,共7页

针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道... 针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及天线波束对星载GNSS反射信号时-空性能的影响。结果表明:单颗卫星无法满足全球探测的任务需求,当轨道高度为1300 km,倾角为98.7°,天线波束为40°时,平均覆盖次数、平均覆盖面积百分比和平均回访时间分别为1.6,36.5%和8 h;通过单一轨道的卫星组网可有效提高星载GNSS反射信号的时-空性能,当卫星数目为4,高度为635 km,倾角为98.7°,波束宽度为40°时,星载GNSS反射信号的时-空性能指标高于单颗ASCAT卫星24 h覆盖地球65%的指标;当卫星数目增加至8颗时,星载GNSS反射信号可在平均4.5 h内观测地球88.9%的区域。 展开更多

关键词 星载GNSS反射信号 平均空间覆盖次数 平均覆盖面积百分比 回访时间 卫星组网

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GNSS遥感技术在智慧水利建设中的应用展望 被引量：7

9

作者 朱德军 李浩博 王晓明 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第10期33-57,共25页

智慧水利建设作为新阶段水利现代化与高质量发展的重要实施路径之一,已成为快速提升水资源效能及水旱灾害防御能力、改善水环境及水生态现状的强力抓手和必然选择,而其扎实推进则需要综合利用各类先进的空间信息技术。随着我国北斗系统... 智慧水利建设作为新阶段水利现代化与高质量发展的重要实施路径之一,已成为快速提升水资源效能及水旱灾害防御能力、改善水环境及水生态现状的强力抓手和必然选择,而其扎实推进则需要综合利用各类先进的空间信息技术。随着我国北斗系统的全面建成以及新一代GNSS系统的飞速发展,GNSS技术与其他学科不断融合,应用领域也得以不断扩展。多频多模多卫星系统的GNSS遥感技术作为一种融合了GNSS卫星导航与遥感技术的新型遥测手段,主要包括GNSS折射遥感及GNSS反射遥感两部分,对该技术的有效利用能够为水利领域各项应用及智慧水利建设提供有力支撑。首先介绍了智慧水利建设的发展沿革,并从政策指引、实践需求以及现实意义等层面充分揭示了推动智慧水利建设的重要性、必要性及迫切性,系统总结了GNSS折射遥感与反射遥感技术在水旱灾害防护、水工建设监管、水循环过程监测及水文参数反演等水利领域各项应用中的研究进展。最后,面向GNSS遥感技术在新时期智慧水利建设中的应用提出了一些建议和想法,以期借此综述,使领域内专家学者对GNSS遥感的技术优势、在水利领域应用中的研究现状以及在智慧水利建设中的应用展望形成一个较为系统的了解。 展开更多

关键词 GNSS 北斗 GNSS折射遥感 GNSS反射遥感 智慧水利

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基于北斗导航卫星反射信号探测海浪的实现与分析 被引量：2

10

作者 涂满红 曹云昌 周丹 《安徽农业科学》 CAS 2016年第35期188-190,共3页

基于北斗卫星导航系统在亚太地区的良好覆盖能力,利用中国气象局、山东气象局及北京航空航天大学在威海联合开展的北斗反射信号海洋遥感试验所采集的海风海浪系统的探测数据与同址同期的浮标数据,着重对北斗GEO卫星反射信号(BDS-GEO-R)... 基于北斗卫星导航系统在亚太地区的良好覆盖能力,利用中国气象局、山东气象局及北京航空航天大学在威海联合开展的北斗反射信号海洋遥感试验所采集的海风海浪系统的探测数据与同址同期的浮标数据,着重对北斗GEO卫星反射信号(BDS-GEO-R)探测海面有效波高的可行性进行了分析和检定,并对比分析同期浮标数据。结果表明,北斗反射信号探测海浪结果与浮标数据具有良好的一致性,海面浪高的探测精度为10 cm。最终证明了利用北斗反射信号探测海洋浪高的可行性。 展开更多

关键词 全球导航卫星反射信号 海风海浪 有效波高 浮标数据

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地基北斗GEO卫星直反信号功率测量偏差分析

11

作者 阮宏梁 洪学宝 +2 位作者 王永宁 汉牟田 杨东凯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期825-831,共7页

针对接收天线方向性造成的北斗地球同步轨道(GEO)卫星直反信号功率测量偏差进行研究。给出地基场景下实际天线接收的直反信号及其功率表达式,讨论天线方向性造成的北斗GEO卫星直反信号功率测量相对偏差,设置具体观测场景进行仿真分析。... 针对接收天线方向性造成的北斗地球同步轨道(GEO)卫星直反信号功率测量偏差进行研究。给出地基场景下实际天线接收的直反信号及其功率表达式,讨论天线方向性造成的北斗GEO卫星直反信号功率测量相对偏差,设置具体观测场景进行仿真分析。理论与仿真结果表明:具体场景和时刻下的北斗GEO卫星直反信号功率测量偏差为固定偏差,由天线对干扰信号的抑制性能、天线架设高度和反射面介电常数共同决定;相对偏差的大小随着天线对干扰信号抑制性能的增强而减小,随着天线架设高度的变化在某一范围内波动,也会随着反射面介电常数的变化而变化。 展开更多

关键词 全球导航卫星反射信号测量技术 北斗卫星导航系统 地球同步轨道卫星 功率测量偏差 天线方向性

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基于VMD-MA的GNSS-MR雪深反演方法

12

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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基于GPS L5导频通道的GNSS-R SAR成像

13

作者 孙婷 焦瑞莉 +2 位作者 朱云龙 赵燕玲 邓睿娟 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2023年第1期62-69,共8页

为降低导航电文对利用全球导航卫星系统反射技术(global navigation satellite system-reflectometry, GNSS-R)进行合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像的影响,采用全球定位系统(global positioning system, GPS) L5导频... 为降低导航电文对利用全球导航卫星系统反射技术(global navigation satellite system-reflectometry, GNSS-R)进行合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像的影响,采用全球定位系统(global positioning system, GPS) L5导频通道即无数据通道的信号,通过后向投影(back projection, BP)算法进行成像。仿真和实验结果表明,与剥离导航电文的数据通道信号的成像相比,导频通道信号的使用无需考虑剥离电文操作,降低了信号处理复杂度;从图像对比上看,目标和背景得到更好的区分,信噪比提升,成像质量得到一定程度改善。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射技术(GNSS-R) 合成孔径雷达(SAR) 全球定位系统(GPS)L5 导航电文 导频通道 后向投影(BP)算法

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GNSS多径信号模型及测高方法 被引量：8

14

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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基于相关功率修正的地基GNSS-R土壤湿度反演 被引量：5

15

作者 洪学宝 张波 +3 位作者 阮宏梁 汉牟田 杨东凯 宋曙辉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1558-1564,共7页

利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中,实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题,提出了基于多项式拟合的信号相关功率修... 利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中,实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题,提出了基于多项式拟合的信号相关功率修正方法。为了验证所提方法的有效性,开展了地基GNSS-R土壤湿度观测实验,结果表明:基于多项式拟合的相关功率修正可以消除信号相关功率的类余弦振荡,提升GNSS-R土壤湿度反演中的观测数据有效性和反演结果准确性。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R) 相关功率 振荡偏差 多项式拟合 土壤湿度

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GNSS-IR双频数据融合的土壤湿度反演方法 被引量：18

16

作者 荆丽丽 杨磊 +3 位作者 汉牟田 洪学宝 孙波 梁勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1248-1255,共8页

目前全球导航卫星系统反射信号干涉测量(GNSS-IR)土壤湿度反演研究仅针对单一频点展开,提出用熵值法将2个频点数据进行融合以改进土壤湿度反演精度。首先,利用频谱分析法分别解析出各频点的信噪比(SNR)序列的振荡频率,计算出对应的等效... 目前全球导航卫星系统反射信号干涉测量(GNSS-IR)土壤湿度反演研究仅针对单一频点展开,提出用熵值法将2个频点数据进行融合以改进土壤湿度反演精度。首先,利用频谱分析法分别解析出各频点的信噪比(SNR)序列的振荡频率,计算出对应的等效天线高度,并利用最小二乘法求解各频点信噪比序列相位;然后,通过熵值法进行2个频点的相位观测量融合;最后,利用融合结果与实测土壤湿度建立经验模型,实现土壤湿度反演。利用地基观测实验获得的全球定位系统(GPS) L1和L2信噪比数据对该方法进行了验证,结果表明:L1和L2双频融合反演结果平均标准差为0. 6%,比L1单频反演结果提高64. 73%,比L2单频反演结果提高32. 12%;均方根误差为0. 37%,比L1频点降低72. 8%,比L2频点降低73. 4%。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号干涉测量(GNSS-IR) 土壤湿度反演 双频数据融合 熵值法 全球定位系统(GPS)

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基于GA-SVM的GNSS-IR土壤湿度反演方法 被引量：16

17

作者 孙波 梁勇 +3 位作者 汉牟田 杨磊 荆丽丽 俞永庆 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期486-492,共7页

针对提高大范围土壤湿度测量精度的问题,研究了土壤湿度的全球卫星导航系统干涉测量法(GNSS-IR),提出了一种基于支持向量机(SVM)的土壤湿度反演模型,利用遗传算法(GA)的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数。结果表明,GA-SVM模型在测试集上... 针对提高大范围土壤湿度测量精度的问题,研究了土壤湿度的全球卫星导航系统干涉测量法(GNSS-IR),提出了一种基于支持向量机(SVM)的土壤湿度反演模型,利用遗传算法(GA)的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数。结果表明,GA-SVM模型在测试集上得到的土壤湿度反演值与实测值的平均绝对百分比误差(MAPE)仅为0.69%,最大相对误差(MRE)为1.22%,线性回归方程决定系数达到了0.9569。进一步与统计回归、粒子群优化的SVM模型(PSO-SVM)及反向传播(BP)神经网络方法进行对比,结果说明:在样本数目有限的情况下,GA-SVM方法更适用于土壤湿度的GNSS-IR技术反演,且反演精度较高,泛化性能良好。 展开更多

关键词 土壤湿度 全球卫星导航系统(GNSS) 干涉测量法(IR) 支持向量机(SVM) 遗传算法(GA)

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星载GNSS-R土壤湿度反演中开放水域的影响 被引量：5

18

作者 杨文涛 徐天河 +3 位作者 王娜子 高凡 荆丽丽 贺匀峤 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1779-1786,共8页

通过星载全球导航卫星系统-反射测量(GNSS-R)技术可以获取高时空分辨率的土壤湿度(SM)信息,但开放水域会影响反演结果的精度。针对此问题,提出一种开放水域剔除的改进方法。校正其模拟功率得出反射率,结合掩膜数据精确剔除开放水域。为... 通过星载全球导航卫星系统-反射测量(GNSS-R)技术可以获取高时空分辨率的土壤湿度(SM)信息,但开放水域会影响反演结果的精度。针对此问题,提出一种开放水域剔除的改进方法。校正其模拟功率得出反射率,结合掩膜数据精确剔除开放水域。为验证改进方法的可行性,处理了2个开放水域比较密集的试验区内为期一年的飓风全球导航卫星系统(CYGNSS)1级数据。反演结果与主被动土壤湿度(SMAP)3级土壤湿度产品进行对比分析,其均方根误差为0.0521 cm^(3)/cm^(3),相关性为0.654。与开放水域剔除前的结果相比分别提升6.2%和9%;与CYGNSS官方发布的产品相比分别提升32%和24%。反演结果可以作为SMAP的SM补充,提供高时间分辨率的SM值。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统-反射测量 土壤湿度 开放水域 飓风全球导航卫星系统 主被动土壤湿度

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基于GPS多星三频数据融合的GNSS-IR土壤湿度反演方法 被引量：4

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作者 孙波 梁勇 +3 位作者 汉牟田 杨磊 荆丽丽 洪学宝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1089-1096,共8页

土壤湿度的监测是全球卫星导航系统干涉测量法(GNSS-IR)的关键应用之一。传统的GNSS-IR土壤湿度反演方法一般只针对单颗卫星的单一频段,未充分利用不同轨道、不同频率卫星信号的差异性与互补性。针对此问题,提出了一种将GPS多星的L1、L2... 土壤湿度的监测是全球卫星导航系统干涉测量法(GNSS-IR)的关键应用之一。传统的GNSS-IR土壤湿度反演方法一般只针对单颗卫星的单一频段,未充分利用不同轨道、不同频率卫星信号的差异性与互补性。针对此问题,提出了一种将GPS多星的L1、L2和L5频段数据加权融合进行联合反演的方法,该方法利用基于最小方差的自适应融合算法得到加权因子,并通过现场实验进行了方法验证。结果表明:在测试集上所提出的反演方法相比于传统的Larson方法,相关系数提高了24.69%,均方根误差下降了22.28%,与均值融合法相比,相关系数提高了26.77%,均方根误差下降了23.26%,证明了所提方法能有效提高反演精度。 展开更多

关键词 土壤湿度 全球卫星导航系统(GNSS) 干涉测量法(IR) 自适应融合 反演精度

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直反信号协同的GNSS-R BSAR距离多普勒成像算法 被引量：2

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作者 吴世玉 杨东凯 +1 位作者 王峰 苗铎 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期588-596,共9页

针对目前基于全球导航卫星系统反射信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-R BSAR)在一站固定模式下的大斜视,斜距历程复杂,回波信号方位空变导致回波信号难以处理的问题,提出改进的距离多普勒成像新算法。所提算法采用GNSS信号作为辐射源,根... 针对目前基于全球导航卫星系统反射信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-R BSAR)在一站固定模式下的大斜视,斜距历程复杂,回波信号方位空变导致回波信号难以处理的问题,提出改进的距离多普勒成像新算法。所提算法采用GNSS信号作为辐射源,根据一站固定模式下GNSS-R BSAR合成孔径时间长的特点,引入高阶等效斜视距离模型,得到导航卫星与目标斜距相对时间变化的精确描述。先通过直射信号与回波信号时域对消进行距离徙动校正,实现全场景目标距离徙动的精确校正;再通过方位向分块混合相关处理来克服回波信号方位向的移变性质,实现全场景高效精确成像。所提算法的成像效率优于传统后向投影时域(BP)算法,成像精度与BP算法相当,且可根据需要通过调整方位分块的宽度来提升聚焦效果。最后,用GPS-L5信号进行仿真和实验,仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和高效性。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统反射信号 双基地合成孔径雷达 方位空变处理 距离多普勒算法 距离徙动校正

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