空中目标探测系统信号处理增益分析

针对利用全球导航卫星反射信号(GNSS-R)进行空中目标探测时,信号微弱无法可靠接收的问题,该文提出了一种计算信号处理增益的方法。通过合理设置信号处理算法参数,保证了对微弱信号的后续处理。首先对GNSS-R信号接收链路进行了分析,计算得到了当目标的雷达散射截面(RCS)变化时对应的目标回波功率范围;然后对空中目标上升、平飞和下降三种飞行状态双基地雷达系统几何模型进行了研究,给出了3种飞行状态下对应的有效探测时间,为接收机后续相干/非相干累加算法的处理时间提供阈值限制;最后在阈值范围内,选定合适相关时间,分析了经过相干/非相干累加处理后的反射信号输出信噪比范围。结果表明:在有效探测时间的限制下,相关处理时间取0.6s时,处理后的信噪比在10dB左右,满足一般码跟踪环所需的门限要求,可以保证接收机后续数据处理的顺利进行。     

基于PCA算法的星载GNSS-R海面目标反演

提出使用主成分分析(principal components analysis,PCA)抑制时延多普勒图(delay Doppler map, DDM)中的海杂波,提高海面目标反演精度。以挪威Snøhvit采气平台作为海面目标,采用2016-11-13的DDM数据进行目标反演。结果显示,未使用PCA抑制海杂波前,反演位置平均误差为17.65 km;抑制海杂波后,反演位置平均误差为11.42 km,位置精度提升35.30%。     

GNSS-R Land Remote Sensing about Reflected Signal＇ s Polarization Characteristics

GNSS-R是利用导航卫星的反射信号对海面或：著陆面进行遥感的一种成本低、功耗小、时空分辨率相对较高的新型遥感手段。从机理上讲GNSS-R为双站雷达,以微波电磁散射模型为研究基础,对于右旋圆极化发射,右旋圆极化（RHCP）、左旋圆极化（LHCP）、H极化和V极化接收时,裸土和植被的散射特性进行了理论模拟。裸土散射特征的模拟采用镜像反射率模型和物理光学模型（PO）c对于植被部分,则采用镜像模型Spec-mimics（Specular-mimics）。在后向散射模型Mimics的基础上,加入散射角度（天顶角和方位角）,同时修改由于散射角度加入而导致的相位矩阵、消光矩阵和地表反射矩阵、散射矩阵等,可以得到双站散射模型Bi．mimics。在其基础上,将角度设置为镜像,得到Spec—mimics模型。模拟结果表明,在10°～70°的入射角范围内,接收为LI-ICP极化时,只有在大的入射角（小接收机仰角）下会有散射值。线极化（H极化和V极化）则在整个角度范围内都有响应。而V极化在此角度范围内动态响应最大。因此如果在小入射角时,采用LHCP天线接收地表反射信号,极化损失较为严重;线极化在该入射角度范围内均可接收到地表反射信号,V极化由于对角度响应较好,因此更有利于地物特征研究。该理论模拟对接收机天线的极性设计提供了一定的理论指导。     

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。     

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。     

Performance of GNSS-R GLORI data for biomass estimation over the Landes forest

The Above-Ground Biomass (AGB) is a key parameter used for the modeling of the carbon cycle. The aim of this study is to make an experimental assessment of the sensitivity of Global Navigation Satellite System (GNSS) reflected signals to forest AGB. This is based on the analysis of the data recorded during several GLORI airborne campaigns in June and July 2015, over the Landes Forest (France). Ground truth measurements of tree height, density and diameter at breast height (DBH), as well as AGB, were carried out for 100 maritime pine forest plots of various ages. The GNSS-R data were used to obtain the right-left (Γ_RL) and right-right (Γ_RR) reflectivity observables, which are geo-referenced in accordance with the known positions of relevant GPS satellites and the airborne receiver. The correlations between forest AGB and the GNSS-R observables yield the highest sensitivity at high elevation angles (70°-90°). In this case, for (Γ_RL) and the reflectivity polarization ratio (PR = Γ_RL/Γ_RR) estimated with a coherent integration time Tc = 20 ms, the coefficients of determination R² are equal to 0.67 and 0.51, with a sensitivity of −0.051 dB/[10⁶g (Mg) ha⁻¹], and −0.053 dB/[Mg ha⁻¹], respectively. The relationships between AGB and the observables are confirmed through the use of a 5-fold cross validation approach, with several different coherent integration times.     

利用GNSS-R反射信号估计土壤湿度

GNSS—R土壤湿度估计是利用接收直达波和土壤反射波的信号强度比值,通过反演得到土壤湿度参量。给出土壤反射波形的仿真结果,研究它们与土壤的介电常数和仰角的依赖关系。介绍了GNSS-R土壤湿度计的反演原理、观测设备和数据处理方法,并得出了初步的实验结果。GNSS—R反演得到的土壤湿度与同一地点用土壤湿度计测量值比较的结果显示,它们吻合得很好。     

GNSS-R研究进展及其关键技术

全面评述了GNSS-R技术的研究进展,主要包括海面测高、海面风场遥感、土壤湿度探测以及星载实验等几个主要方面,从软件接收机和反演模型两个方面分析了GNSS-R的关键技术,并指出了存在的问题和发展方向。     

GNSS-R技术在海冰反演中的应用

从海冰现状出发,全面评述海冰反演的研究进展,主要包括SAR观测技术、星载微波辐射计、高度计、雷达辐射计、多微波传感器及GNSS-R技术等,重点介绍当前GNSS-R反演海冰的关键技术,指出GNSS-R反演海冰存在的问题和发展方向。     

基于CyGNSS数据的土壤水分与植被光学厚度反演研究

本文提出了一种仅基于CyGNSS数据,能够同时反演土壤水分与植被光学厚度的方案,该方案使用了神经网络与暴力穷举算法.首先考察了2018年以及2020年的数据,并对结果进行了验证.通过分析发现反演结果与参考数据展现了良好的一致性.土壤水分的反演结果与2018年和2020年的测试数据比较,其相关系数分别高达0.86和0.84,均方根误差分别为0.064和0.071 cm³/cm³;对于植被光学厚度,2018年与2020年的相关系数均为0.98,均方根误差分别为0.079和0.084.研究结果表明,CyGNSS可作为一种新型且独立的泛热带土壤水分与植被光学厚度反演手段.