中分辨率机载海洋雷达高度计系统分析及接收系统的研制

本文简要介绍了海洋雷达高度计的工作原理，分析了定时抖动、时钟精度及回波中的固有噪声等因素对高度测量造成的影响，讨论了“全去斜坡”等接收系统的关键技术，研制出了中分辨率机载海洋雷达高度计接收系统，并且与发射系统联调取得了成功。系统分辨率达到了５ｎｓ的设计需求。     

高度计测距精度对沿轨迹重力异常反演的影响

应用求解沿轨迹重力异常的垂线偏差法以及求解空间分辨率的交叉谱分析法,建立了高度计测距精度与沿轨迹重力异常反演精度以及空间分辨率的关联性模型。首先依据卫星测高原理,给出了沿轨迹重力异常的误差传播公式,然后以此为基础通过推导交叉谱分析中一致性系数与信噪比的数学表达式,建立了高度计测距精度与空间分辨率的解析关系。数值仿真结果表明:雷达高度计测距精度与沿轨迹重力异常反演精度成正比关系,与空间分辨率成幂函数关系,即高度计测距精度提高m倍,沿轨迹重力异常反演精度提高m倍,全球海域平均空间分辨率提高m0.464 4倍。将数值仿真结果与相关文献中对实际测高数据的处理结果进行比较,验证了理论分析及模型的正确性。     

基于ICESat/GLAS高度计数据的SRTM数据精度评估——以青藏高原地区为例

为全面了解航天飞机雷达测图计划(shuttle Radar topography mission,SRTM)高程数据的精度及误差特征,利用精度更高的ICESat/GLAS激光高度计数据(简称ICESat高度计数据)为参照数据,以具有多种地貌类型的中国青藏高原地区为实验区,采用双线性插值算法分析了SRTM在中国青藏高原地区的高程精度,以及SRTM高程数据与地形因子(坡度和坡向)间的关系。实验结果表明:在青藏高原地区,ICESat高度计数据与相对应的SRTM高程数据高度相关,相关系数高达0.999 8;SRTM的系统误差为2.36±16.48 m,中误差(RMSE)为16.65 m;当坡度低于25°时,SRTM高程数据精度随坡度增大而显著降低。此外,相对于ICESat高度计数据,SRTM在青藏高原地区N,NW和NE方向的测量值偏高,在S,SE和SW方向的测量值偏低。     

GNSS技术在武汉市龙阳大道改造工程中的应用

结合武汉市二环线龙阳大道改造工程,介绍了GNSS测量技术中的控制网布设、施测、数据处理等,并对工程测量成果进行了分析,提出了提高GNSS控制测量精度及可靠性的方法.结果表明,采用GNSS测量技术进行城市道路工程施工具有更高的精度和稳定性.     

机载海洋雷达高度计的性能分析

该文简要介绍了海洋雷达高度计的工作原理。对机载海洋雷达高度计的性能进行了具体的分析 ,对海洋雷达高度计的试验结果的分析和讨论表明 ,其性能达到了设计要求 ,为星载高度计提供了可靠的技术先导     

SZ-4雷达高度计及其在轨测量结果

SZ-4雷达高度计搭乘神舟4号飞船（SZ-4）于2002年12月30日发射入轨,按预定模式工作,获得了大量有效的观测数据。SZ-4雷达高度计是中国第一个上星工作的实验性海洋雷达高度计,为中国海洋动力环境卫星的发展奠定了基础。本文系统地论述了SZ-4雷达高度计系统方案、系统实现和在轨测量结果。     

桥梁振动监测雷达的设计与实现

针对传统桥梁振动检测方法过程复杂、成本高、精度低、效率低等问题,利用调频连续波技术和干涉测量技术,设计了一个操作方便、精度高、系统小、成本低的桥梁振动监测雷达。利用该雷达对北京地铁某一桥梁在过车时的振动状态进行了监测。试验结果表明该雷达能够准确测量桥梁的强迫振动和自振。所提出的由雷达回波相位反演桥梁形变信息的方法能够有效地测量桥梁振动状态,从而提高桥梁振动状态检测的分辨率及效率。该系统可以应用于桥梁的监测、预警和维护,具有广阔前景。     

地基干涉雷达远程微变监测系统精度测试研究

地基干涉雷达远程微变监测系统利用InSAR技术,实现局域性、全天时、全天候、连续观测,是一种相对较新的形变监测技术。本文对北京理工雷科生产的地基InSAR系统进行精度测试分析,设计了不同的实验来验证其标称测量精度和空间分辨率。实验结果表明,该系统测量精度能达到0.1 mm,空间分辨率中方位向分辨率能达到3.53 mrad,距离向分辨能达到0.23 m,可实现高精度的目标微变形监测应用。     

利用外部DEM辅助山区SAR立体像对匹配及地形制图

SAR立体像对的匹配是利用雷达摄影测量技术提取地形高程信息的关键,匹配精度将直接影响结果 DEM的高程精度。针对山区SAR立体像对匹配过程中同名点选取困难的问题,引入外部粗分辨率DEM作为辅助数据,将该DEM高程转换为视差,为匹配提供初值,同时采用金字塔匹配策略,不仅可以缩小搜索范围,提高搜索效率,而且能够减少粗差的产生。试验结果表明,采用外部DEM辅助之后,匹配粗差点数量相对于传统的雷达摄影测量处理结果明显减少,从而有效地提高了高程信息提取重建的精度。     

雷达干涉测量地表沉降和建筑物变形监测及分析

正近年来,雷达干涉测量技术作为一种新兴的空间大地测量技术,凭借其非接触式、高时空分辨率等优势,克服了常规方法空间分辨率低、作业成本高等缺点,应用广泛。但其也存在一定的局限性,如星载雷达干涉测量技术受重返周期长、大气延迟等影响,难以满足高时间分辨率、高精度形变提取;地基雷达干涉测量技术虽然可有效克服星载雷达干涉测量技术的不足之处,但采用高频数据采集时,受环境变化、仪器误差等影响,雷达信号中会存在白噪声与有色噪声,影响形变信息的精确估计;雷达     

Altimetry with GNSS-R interferometry: first proof of concept experiment

The Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS-R) concept was conceived as a means to densify radar altimeter measurements of the sea surface. Until now, the GNSS-R concept relied on open access to GNSS transmitted codes. Recently, it has been proposed that the ranging capability of the technique for ocean altimetric applications can be improved by using all the signals transmitted in the bandwidth allocated to GNSS, which includes open access as well as encrypted signals. The main objective of this study is to provide experimental proof of this enhancement through a 2-day experiment on the Zeeland Bridge (The Netherlands). In the experiment, we used a custom built GNSS-R system, composed of high gain GPS antennas, calibration subsystem, and an FPGA-based signal processor which implemented the new concepts, an X-band radar altimeter and a local geodetic network. The results obtained indicate that the new approach produces a significant improvement in GNSS-R altimetric performance.     

海洋卫星测高及其反演全球海洋重力场和海底地形模型研究进展

海洋卫星测高在全球和区域大地水准面建模、全球海洋重力场反演、海底地形探测、海平面变化监测、构造板块运动研究等大地测量领域至关重要。本文概述了海洋微波测高卫星的简要发展历程,重点梳理了卫星测高在全球海洋重力场和全球海底地形建模方面取得的丰硕成果,对比分析了主流的海洋重力场和海底地形模型;介绍了合成孔径雷达高度计、Ka频段雷达高度计、合成孔径雷达干涉仪3种先进微波测高技术,并分析了其各自的优缺点,表明它们将在未来若干年呈并驱发展趋势;较为系统地阐述了海洋卫星测高的另一新型技术,即GNSS反射信号测量技术的研究动态,给出了GNSS-R(GNSS reflectometry)类(试验)卫星的发展脉络和发展前景。卫星测高的发展趋势之一是多颗测高卫星的组网观测,本文概括了曾经提出的和拟议中的若干组网测高计划,扼要介绍了由我国提出并正在实施的双星跟飞测高模式;最后指出了卫星测高发展的几个主要关注点,包括双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)任务的2维海面高(差)测量、卫星测高反演海底地形与高级地形激光高度计观测数据及遥感卫星图像的结合、星载GNSS-R厘米级海面高的载波相位测量、人工智能技术在卫星测高中的潜在应用等。     

Towards a 1 mGal accuracy and 1 min resolution altimetry gravity field

Over the past three decades, radar altimetry has made a significant contribution to marine gravity field modeling. To improve the accuracy and resolution, we propose a new twin-satellite altimetry. Such a system has several advantages. Among others, it provides (i) twice the number of samples per time epoch, and (ii) information about the cross-track surface gradient with high accuracy because most of the environmental and tidal errors will be common to the simultaneous measurements and therefore cancel out when computing the cross-track gradient computation. We describe a rigorous procedure for the deduction of the sea surface gradient at each altimeter observation point (i.e., not only at the crossovers), from the twin-satellite altimetry system. The precision of the gradient will be slightly affected by orbit errors, instrument drift, and inaccuracies in the geophysical corrections to be applied. We also demonstrate that a 1 mGal accuracy and 1 min resolution marine altimetry gravity field can be obtained if certain conditions are met. To achieve the expected goal, we recommend an orbital configuration, phasing two satellites in 4-s time delay such that the Earth rotation creates a natural baseline between the two satellites, and a 18 kHz SAR altimeter.     

外军遥感测绘卫星现状与趋势研究

进入21世纪以来,遥感测绘卫星技术的飞速发展,以及在测绘领域的广泛应用,极大地改变了传统军事测绘的面貌。本文主要研究各军事强国遥感测绘卫星发展的现状,分别从高分辨率测绘卫星、雷达测绘卫星、重力测量卫星、雷达测高卫星以及地磁测量卫星进行分析比较,并总结其发展的趋势。     

合成孔径高度计的海面回波仿真

本文首先采用经验海浪谱仿真了三维海面,进而在此基础上根据镜面反射理论计算了海面小面元散射系数。然后根据雷达方程和合成孔径高度计的合成孔径处理计算了海面回波信号的矩阵,以便给出最终的功率回波。在目前国内外缺少相应试验数据的条件下,验证了合成孔径高度计工作方式的有效性,经验证其回波模型基本正确。同时,为了与传统高度计比较,给出了传统高度计在相同参数下的回波仿真结果。文章还通过展示合成孔径高度计在同种波高、不同涌浪和风浪方向情况下的回波,说明波浪方向也会影响合成孔径高度计回波。     

中分辨率机载海洋雷达高度计信号处理方法及其实现

该文简要地介绍了海洋雷达高度计的工作原理 ,分析了“全去斜坡”技术在高度计信号处理中的时域和频域的对应关系及其相关的控制技术。研制出了分裂门跟踪和全程搜索软件 ,该软件在飞行实验中获得了成功 ,在国内首次获得了海洋回波曲线。首次提出全程搜索的方法 ,在此基础上提出了“平滑归并”的方法进行数据复合处理 ,进而提高了系统的指标