基于GPS反射信号反推求取水波波形的研究

将GPS的卫星接收仪与左旋与右旋极化天线结合,接收来自水面微弱的GPS反射信号,并对该信号进行提取和分析。同时应用右旋圆极化及左旋圆极化天线分别接收GPS发射和反射信号,并微调接收天线提高GPS正、反信号的分辨率,获得天线的有效接受频率范围及近似的方位,根据几何方法,进一步利用各卫星与接收仪天线所在位置形成的投影,反推计算所接收各组微弱反射信号的虚拟地面及水面发射点。通过对比信号强度、时间修正延迟量、大气修正延迟量,完成求解反射点的位置与高度,在利用这些精确的高度数据,反推波形模式、波浪特性与形态,为河海与港湾工程及潮汐观测提供有效依据。     

海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究

GNSS海面反射信号的建模对全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)遥感应用具有重要意义.针对海面GNSS反射信号建模问题，本文采用Z-V模型研究了GNSS反射信号的时延一维相关功率和时延-多普勒二维相关功率特征，分析了不同风速下一维相关功率的变化情况，讨论了时延间隔和多普勒间隔对时延-多普勒图(delayDoppler map,DDM)的影响.数值结果表明：海面GNSS反射信号的相关功率对海面风速具有敏感性，在DDM波形仿真中，应选择合适的时延与多普勒间隔参数.该模型可模拟不同海况下海面GNSS反射信号的相关功率，为GNSS-R反射信号模拟及海洋遥感应用提供理论模型支撑.     

利用GPS反射信号遥感Michael飓风海面风场研究

对GPS反射信号的功率波形以及GPS信号在海面的散射区域进行了阐述，并对海面风场反演的原理和方法作了具体的介绍。处理了NASA在Michael飓风中机栽实验的数据，反演得到的风速精度为2m／s左右，从而验证了通过GPS反射信号反演海面风场在理论和实践上的可行性。     

GPS反射信号软件接收机设计与实现

针对利用GPS反射信号进行反射面的物理参数和特性反演的需要,设计了一种可通用于各种反演环境的软件接收机.该软件接收机具有灵活性和可配置性强的特点,能满足海面测风、海浪高度、海洋盐度和土壤湿度等遥感探测领域的应用需求.     

GNSS-R地基实验

讨论了GNSS-R地基实验。计划在海岸附近选择一个固定观测平台，利用GPS单频接收机接收从GPS到观测点的直接和海面反射信号，从接收信号分析得到海面平均高度、有效浪高和潮位等海洋参数。并讨论实验原理，观测设备、以及从0级到2级的数据反演。     

星载GNSS-R监测海面目标技术进展

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.     

GPS-R技术中信号反射点位置计算

GPS-R技术是一种全新概念的遥感方式,是人们在使用GPS时为了克服多路径效应问题而发现目标物对GPS的反射信号也可以被接收和利用,从而开辟了这个新的研究领域。人们把基于GPS-R反射信号的遥感技术,简称全球定位系统反射信号遥感技术(Global Position System-Reflection,GPS-R)。本文主要研究GPS-R反射信号的反射点位置,为相关技术研究提供技术支持。     

GNSS-R航空遥感海面风场仿真技术

研究了机载GNSS-R遥感海面风场的仿真原理和技术,以KA-GO相关功率模型为基础,分析海浪谱,海面坡度和风速风向的关系,并针对不同风速、风向、接收机高度和飞行速度海面散射信号相关功率开展了数值仿真分析研究,并建立了仿真软件。仿真研究结果表明,以上因素对海面反射信号的相关功率波形的峰值和后沿斜率均有影响。本文的仿真结论为GNSS-R海面风场反演打下了理论基础,建立的仿真软件为GNSS-R海面风场反演提供研究平台。     

利用GPS反射信号遥感全球海态

最近几年，迅速发展一种新的空基海洋遥感技术。它在低轨卫星上接收经海面或地面反射的GPS信号，通过分析C／A或P码的相关函数波形及其后沿，荻得全球海面平均高度、浪高、海面风场以及土壤湿度等，提供海洋中尺度涡旋发展、演变信息，监测和分析高纬地区冰层厚度。它采用无源探测方法，具有成本低、荻取数据量多和快速等突出特点，是传统卫星高度计探测的重要补充和发展。该文讨论了这项技术发展现状、反射信号的时间延迟以及海态参数计算等关键技术；也给出作者利用掩星观测资料分析得到的海面反射回波一些重要结果。     

GNSS-R海面测高现状及其常用方法研究进展

全球卫星导航系统(GNSS)不仅具有导航定位、测速以及授时等功能,且因其反射信号能被接收,可用于海面风场、海面高度反演，由此开辟了一个新的研究领域GNSS反射(GNSS-R)技术，GNSS-R技术用于海洋遥感是一个新的研究领域；文中主要介绍了GNSS-R遥感技术和海面测高的研究进展,并从基于信噪比(SNR)数据测量法、基于 C／A码相位测量法、基于载波相位测量法及基于载波频率测量法等方面分析和总结了GNSS-R在海面高度测量的常用方法.      

基于GNSS-R的后续海冰观测实验

冬季海上浮冰的活动给海上生产和海上运输带来了严重的负面影响,需要对海冰进行全天候、大范围检测。此次实验根据海水与海冰电磁特性的差异,利用较为经济的导航卫星反射信号遥感方法,在天津渤海岸展开连续的观测和数据采集。对同一颗GPS卫星的不同极化类型的反射信号从能量的角度分析海冰分布情况,在误差最小的情况下得出分析结果：不同极化类型的导航卫星反射信号均可从不同角度表征海冰覆盖信息。     

星载GPS载波相位相对定轨方法研究

GPS被越来越多地装载在用于遥感、气象和海洋测高等应用的低轨卫星上进行精密定轨 ,低轨卫星星载GPS精密定轨的基本观测量为载波相位观测值 ,针对低轨卫星星载GPS的特点 ,给出了一种适合于星载GPS载波相位相对定轨的模糊度解算方法 ,及模糊度解算准确程度的检验方法。该方法应用于TOPEX/PO SEIDON卫星星载GPS实测数据 ,可得到分米级的定轨精度     

面向遥感的GNSS反射信号接收处理系统及实验

提出了一种新的GNSS-R信号接收处理系统（GNSS-Rreceiver system,GRrSv.2）的结构及信号处理方法。该系统可同时针对直射和反射的GNSS信号协同处理,并输出可配置延迟和多普勒的二维相关值矩阵。为了验证系统的性能,进行了针对海洋和陆地遥感的机载和岸基验证实验,并给出了初步的实验结果。     

GNSS-R土壤水分遥感的适宜性分析

利用GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)技术探测土壤水分是近年来一个新兴的研究方向。目前GNSS-R遥感观测中反射信号的接收与处理方式包括单天线与多天线两种模式,面向实际应用需求,GNSS-R遥感正在实现从最初的地基观测向空基、星载观测的转变。在推进GNSS-R土壤水分遥感技术业务化应用的过程中,必须首先进行适宜性分析,确定该技术探测的地理位置、空间分辨率与探测深度,然而目前对此尚未有系统、全面、定量的论述。本文针对适宜性分析中的3个关键因子分别进行理论分析与公式推导,明确相关概念的定义,并实现定量化描述,最终通过实际应用分析进一步诠释其应用价值。对于单天线模式地基观测,以美国板块边界观测计划PBO(Plate Boundary Observatory)土壤水分产品为例,分析镜面反射点的相对位置、第一级Fresnel反射椭圆簇的面积与时间序列土壤水分所代表的探测深度;对于多天线模式,以郑州上街区农田空基观测试验为例,得到基于航迹的栅格土壤水分空间分布并探讨其探测深度。本文能够为未来两种观测模式下地基、空基和星载GNSS-R遥感观测、北斗反射信号遥感,以及GNSS-R在农业、水文、生态等领域的实际应用提供理论指导。     

GNSS-R信噪比信号在海面测高技术的研究综述

自全球卫星导航反射信号(GNSS-R)概念提出以来,GNSS-R被广泛应用于遥感方面. 如海面测高,海面风场反演,海冰检测等多个方面. 文中主要介绍了GNSS-R遥感技术在海面测高的应用和研究进展,着重介绍了基于信噪比(SNR)数据测量方法的研究进展,简述了SNR数据测量方法所涉及的理论和信号处理的办法,并根据现有的研究进展,对未来海面测高的发展方向进行展望.      

遥感理论模式研究的几个问题

本文简要地评论近年来微波遥感理论模式研究的进展,主要包括遥感对象理论模拟的随机离散散射粒子介质,连续随机介质,和随机粗糙表面的电磁散射和热辐射的理论,定量的数值求解方法,以及它们在地表植被、土壤、冰雪、大气云雨、海冰、风驱海面等主动和被动遥感中的应用。随着今后遥感技术的发展,要更为精细地模拟自然界中遥感对象及其环境,给出定量的数学物理学方法,进行定量的数据分析和遥感参数反演,还有大量的工作有待于研究。本文讨论了当今遥感理论模式研究中还存在的问题,提出了今后要予以研究的若干个方向性工作。     

GPS radio holography as a tool for remote sensing of the atmosphere, mesosphere, and terrestrial surface from space

GPS radio occultation (RO) signals are highly coherent and precise, and thus sufficient for holographic investigation of the atmosphere, ionosphere, and the Earth's surface from space. In principle, three-dimensional radio-holographic remote sensing is possible by using new radio holographic equations to retrieve the radio field within the atmosphere from a radio field known at some interface outside the atmosphere. A simplified two-dimensional form of the radio-holographic equations which are developed under an assumption of local spherical symmetry can be used to obtain two-dimensional radio images of the atmosphere and terrestrial surface. To achieve this, radio holograms recorded by a GPS receiver onboard a low earth orbit (LEO) satellite at two GPS frequencies can be used and focused synthetic aperture principle applied. Analysis of GPS/MET RO data is presented to show the effectiveness of a radio-holographic approach. It is shown that the amplitude of GPS radio signals (in addition to phase data) can be used to obtain detailed altitude profiles of the vertical gradient of refractivity in the atmosphere and electron density in the mesosphere. The results demonstrate the applicability of GPS radio holography for a detailed global study of the natural processes in the atmosphere and mesosphere. Electronic Publication     

Polarization of reflected light as a function in remote sensing of sea state

Polarizaton characteristics of completely diffuse light reflected from a wind roughened sea surface and its total reflectance are studied for various wind speeds on the assumption that distribution of wave slopes around their mean is Gaussian. The angular distribution of diffuse reflectance and polarization status of reflected light are also estimated with a view to exploring possibilities of using these parameters for remote sensing of sea state from a satellite, aircraft or an observation tower. The efficiency of Brewster’s angle technique in eliminating reflected light from the sea surface radiance for remote sensing of subsurface material is examined for non flat sea surface in the light of these results. the results show that the diffuse light reflected from the sea surface contains information on the sea state in the form of its status of polarization and can be used as an observational tool in remote sensing of sea state. The scope and limitations of the method proposed are discussed.     

90年代动态 GPS 遥感信息对地定位系统

从GPS的特点、发展趋势及应用分类,介绍了GPS的概况及应用趋势。动态GPS遥感信息对地定位系统是GPS技术在遥感方面的应用。文中充分分析了以往遥感信息对地定位存在的问题,预测了GPS在遥感信息对地定位方面应用前景,并提出了发展这一系统的试验研究总体框图。