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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森林火灾期间GNSS-R信号反射率与PM_(10)的相关性研究

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作者 蔡王婷 张宁 《北京测绘》 2024年第5期745-749,共5页

本研究以2019年澳大利亚野火事件为例,利用悉尼和布里斯班两地气象站于2019年7月18日至12月31日观测的大气颗粒物(PM)浓度数据和全球卫星导航系统反射测量(GNSS-R)反演的地表反射率数据,采用滑动平均和滑动标准差的分析方法,探究了两种... 本研究以2019年澳大利亚野火事件为例,利用悉尼和布里斯班两地气象站于2019年7月18日至12月31日观测的大气颗粒物(PM)浓度数据和全球卫星导航系统反射测量(GNSS-R)反演的地表反射率数据,采用滑动平均和滑动标准差的分析方法,探究了两种数据之间的相关性。结果显示,火灾发生前,PM_(10)浓度与地表反射率的相关性低于30%;火灾后,该相关性显著增强,相关系数超过65%。从数据波动幅度角度分析,火灾前后两者的相关性分别在50%以上和80%以上,但存在明显的相位差异。本研究证明了PM_(10)浓度的变化对GNSS-R反演地表反射率有显著影响,尤其在PM_(10)浓度较高时。这一发现为火灾遥感监测提供了新的理论基础和实用方法,具有显著的创新意义。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射测量(gnss-r) 地表反射率 PM_(10) 相关性

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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

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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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GNSS-R水位监测研究进展与其在我国水利行业应用展望 被引量：3

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作者 张朋杰 庞治国 +3 位作者 路京选 江威 吕娟 孙铭涵 《全球定位系统》 CSCD 2024年第1期34-44,共11页

水位监测在水文学、水利工程、灾害防治等领域都具有非常重要的意义.传统的水位监测方法存在成本高、覆盖范围小等缺点,GNSS不仅具有导航、定位及授时的功能,还可以利用其反射信号获取反射面的特性信息并将其称为全球卫星导航系统反射测... 水位监测在水文学、水利工程、灾害防治等领域都具有非常重要的意义.传统的水位监测方法存在成本高、覆盖范围小等缺点,GNSS不仅具有导航、定位及授时的功能,还可以利用其反射信号获取反射面的特性信息并将其称为全球卫星导航系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R).近年来,GNSS-R技术以低成本、全天候、高时空分辨率等优势为水位监测提供了一种新方法.本文对GNSS-R水位监测的研究现状、不同方法的影响因素以及当前应用过程中存在的问题进行了总结归纳提出了下一步的发展趋势,最后对其在我国水利行业的应用进行了展望. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射测量(gnss-r) 水位监测 群延迟 载波相位 信噪比(SNR)

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顾及河流流向的GNSS-R流速反演

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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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GNSS-R土壤水分反演研究进展

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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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卫星升降轨对GNSS-IR海面高度反演的影响

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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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GNSS-R信噪比信号在海面测高技术的研究综述 被引量：6

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作者 胡媛 钟李程 +2 位作者 陈行杨 顾旺旺 刘卫 《全球定位系统》 CSCD 2021年第4期1-7,共7页

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,... 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. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 全球卫星导航反射信号 (gnss-r) 海面测高 信噪比(SNR) 海面遥感

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星载GNSS-R监测海面目标技术进展 被引量：2

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作者 胡媛 顾世森 +2 位作者 刘卫 江志豪 袁鑫泰 《全球定位系统》 CSCD 2023年第1期125-132,共8页

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... 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. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 全球卫星导航反射信号(gnss-r) 延迟多普勒图(DDM) 空间积分法 机器学习

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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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GNSS-R岸基平台海面溢油面积探测方法 被引量：3

11

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GPS卫星信号信噪比的土壤湿度反演方法 被引量：3

12

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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基于GNSS-R的移动目标探测技术研究

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作者 朱鹏飞 朱庆林 +1 位作者 董翔 孙明晨 《全球定位系统》 CSCD 2023年第3期57-61,134,共6页

全球卫星导航反射信号(GNSS-R)移动目标探测技术是一种针对目标区域进行遥感探测的新型探测手段.从技术机理上,GNSS-R移动目标探测技术为无源双基地雷达,具有与有源雷达截然不同的信号传播模型.通过分析GNSS信号传播的几何构型,对监测... 全球卫星导航反射信号(GNSS-R)移动目标探测技术是一种针对目标区域进行遥感探测的新型探测手段.从技术机理上,GNSS-R移动目标探测技术为无源双基地雷达,具有与有源雷达截然不同的信号传播模型.通过分析GNSS信号传播的几何构型,对监测区域特征进行分析,判断探测区域是否出现移动目标.经过实验验证,当移动物体经过监测区域,系统能够准确地探测到移动目标并计算出目标高度及位置信息. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 全球卫星导航系统反射信号(gnss-r) 移动目标探测 遥感

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GNSS载噪比反演船载气象要素传感器距水面高度 被引量：1

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作者 仇志金 胡桐 +2 位作者 邹靖 李志乾 王波 《全球定位系统》 CSCD 2022年第2期1-6,共6页

船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义.利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水... 船载气象要素传感器距水面高度是使用块体参数化方法预测近海面大气折射率廓线的必要参数,对于海面蒸发波导等无线电气象系统监测结果的准确性具有重要意义.利用全球卫星导航系统(GNSS)载噪比(CNR)时间序列反演船载气象要素传感器距水面高度.该方法提取船舶GNSS接收机输出的卫星信号CNR,采用Lomb Scargle周期谱分析GNSS直射信号与反射信号相干性,反演天线相位中心距水面高度.根据GNSS天线与气象要素传感器几何关系换算船载气象要素传感器距水面高度.利用趸船实验数据对该方法进行验证,统计有效反演次数,分析海况对反演结果的影响以及反演高度时均变化.结果表明:利用该方法反演船载气象要素传感器距水面高度是可行的. 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 全球卫星导航系统反射信号(gnss-r) 无线电气象 载噪比(CNR) 反演

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地基GNSS-R公路边坡形变监测实验及误差分析 被引量：1

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作者 严颂华 梅捷 +1 位作者 陈永谦 陈璨 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期100-108,共9页

目前,使用全球卫星导航系统反射测量技术进行形变监测存在未进行真实坡面实验、未分析卫星运动影响和未探究接收天线位置偏移对形变监测结果的影响等问题。针对实际公路边坡进行形变监测,分析了卫星运动和反射信号接收天线位置偏移两种... 目前,使用全球卫星导航系统反射测量技术进行形变监测存在未进行真实坡面实验、未分析卫星运动影响和未探究接收天线位置偏移对形变监测结果的影响等问题。针对实际公路边坡进行形变监测,分析了卫星运动和反射信号接收天线位置偏移两种因素对形变反演精度的影响,提出一种同时适用于中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)卫星运动和倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星微小位置偏差的校正方法。接收天线位置偏移情况下的形变监测实验结果表明,通过运动卫星校正,利用MEO卫星对28.0 cm和11.7 cm位移的形变反演误差分别低至1.97 cm和0.56 cm,相较于校正前误差分别减小3.03 cm和2.70 cm;通过接收天线位置偏移实验,得出当天线位置偏移镜面反射线分别处于垂直方向约±6°和水平方向约±5°范围内时,不会对形变估测与反演结果造成大的影响。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统反射测量技术 形变反演 相位误差补偿 北斗系统

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结合小波变换和WOA算法的GNSS-IR海面高度反演 被引量：2

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作者 刘鹏 陈天伟 +1 位作者 刘晋 贾相苹 《无线电工程》 北大核心 2023年第4期860-867,共8页

基于岸基全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)干涉反射测量(GNSS Interferometric Reflectometry, GNSS-IR)技术进行海平面高度估计已经成为海面高度监测的新兴方法。针对该方法存在的信号分离不佳和反演精度... 基于岸基全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)干涉反射测量(GNSS Interferometric Reflectometry, GNSS-IR)技术进行海平面高度估计已经成为海面高度监测的新兴方法。针对该方法存在的信号分离不佳和反演精度需提高的问题,提出利用小波变换改进直反射信号分离,结合三次样条函数和鲸鱼算法对改进反射模型进行海面高度反演。为了验证改进方法的有效性,对2个不同沿海GNSS测站的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)数据进行实验,并与验潮仪实测数据比较。实验结果表明,改进方法相较于非线性最小二乘法的海平面反演精度有明显提高,改进方法反演结果与验潮仪数据具有较好的一致性,瑞典Onsala的均方根误差达到了1.72 cm,相关系数为0.99;西班牙Barcelona的均方根误差达到了2.2 cm,相关系数为0.95。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统干涉反射测量 海平面高度 信噪比 WOA算法 小波变换

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基于BDS-3/GPS多频数据的GNSS-R海面高度反演方法研究 被引量：2

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作者 明眉 岳东杰 朱少林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第7期65-72,共8页

随着北斗三号(BDS-3)系统的完善与投入使用,本文基于BDS-3/GPS多频信噪比数据提出了两种全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)海面高度反演改进方法,即基于最高峰与次峰关系剔除粗差方法和最优频段改正方法。通过印度洋附近马约特岛的MAYG... 随着北斗三号(BDS-3)系统的完善与投入使用,本文基于BDS-3/GPS多频信噪比数据提出了两种全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)海面高度反演改进方法,即基于最高峰与次峰关系剔除粗差方法和最优频段改正方法。通过印度洋附近马约特岛的MAYG测站2020年年积日(DOY)333~337天连续5天观测数据验证该方法的有效性。结果表明,基于最高峰与次峰关系剔除粗差方法可以提高潮位反演精度,GPS频段总体提高了9.16%,BDS频段总体提高了17.34%,但是会导致反演结果数量降低。而最优频段改正方法可以在增加反演结果数量的同时提高精度,被改正的GPS S1C、S2W频段反演精度总体分别提高了26.54%、22.89%,BDS S1X、S2I、S6I和S7I 5天的潮位反演RMSE分别降低了61.36%、34.23%、47.68%和55.38%,并且精度提高程度较前者更高。 展开更多

关键词 海洋光学 全球卫星导航系统反射测量 BDS-3 多频数据 海面高度反演 信噪比

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