北斗反射信号海冰厚度检测与海面粗糙度误差分析
发布时间：2020-12-04 11:34
北斗卫星导航系统（BeiDou Satellite Navigation System,BeiDou System）是我国自建的独立卫星导航系统,是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的重要组成部分,是我国最重要的空间基础设施之一。当北斗卫星信号传播到地球表面时,导航信号会与地球表面发生相互作用产生随机散射,从而携带了反射面的物理信息。根据北斗卫星反射信号的信噪比、伪随机码延迟、载波相位和多普勒频率等信息可以反演地球表面的各物理参数,这种技术被称为北斗卫星反射信号（BeiDou-R）遥感技术。海冰是地球冰冻圈的重要组成部分,随着全球温室效应加剧,海冰研究受到广泛关注。许多方法用于海冰检测的研究,其中也包括全球导航卫星系统反射信号（GNSS-R）遥感技术。GNSS-R海冰检测技术的热点主要集中在海冰厚度探测和海冰密集度检测两个大方向上。而将BeiDou-R海面测高技术与海冰静力平衡模型结合起来反演海冰厚度的方法在国内外未见类似研究。岸基BeiDou-R海面测高的误差源主要来自海面粗糙度,国内外很少有学者定性分析海冰表面粗糙度对...
【文章来源】：上海海洋大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北斗反射信号海面厚度检测技术路线
图 2-1 北斗 B1 频点信号生成原理图Fig. 2-1 BeiDou B1 Frequency Signal Generation Schematic1 频段信号可以表示为：1 1 1 1 1 1( ) ( ) ( )cos(2 )j j j jB B I B I B I B IS t A C t D t ft 1 1 1 1 1( ) ( )sin(2 )j j jB Q B Q B Q B Q A C t D t ft 卫星号，B 1IA 和B 1QA 分别表示 I、Q 支路上的信号振幅，支路的信号测距码，B 1ID 和B 1QD 分别表示调制在 I、Q 支示载波频率，1jB I 和1jB Q 分别表示 I、Q 支路载波初相的捕获与跟踪的卫星信号接收机是兼容 GPS 和北斗信号的软件接收
图 2-2 软件接收机工作原理Fig. 2-2 Software Receiver Working Principle Diagram卫星信号捕获的主要目的是识别用户所有的可见卫星，在捕获过程中必须北斗信号的两个特性：频率、码相位。捕获的过程就是以搜索频率和码相位的进行的。因此，软件接收机中常用的捕获方法有三种：包括并行频率捕获、并相位捕获、串行码相位捕获。我们使用的软件接收机采用了并行码相位捕获的对卫星信号进行捕获处理。在图 2-3 展示了并行捕获算法的结构与数据处理流程，在捕获处理前需要按的信号强度设置捕获门限值，只有当卫星信号的相关值超过捕获门限值时，软收机才能成功捕获该卫星信号。图 2-4 是信号捕获成功的结果图。射信号处理反射信号相关通道计算反射信号参数估计反射信号载波序列 码序列多普勒
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载GNSS-R海冰边界探测方法[J]. 张国栋,郭健,杨东凯,王峰,高洪兴. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(05)
[2]一种使用卫星反射信号探测海冰分布新方法[J]. 朱勇超,邹进贵,余科根. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(10)
[3]基于北斗GEO卫星反射信号的渤海海冰检测[J]. 张云,谢向芳,孟婉婷,杨树瑚,高强,王炜. 北京航空航天大学学报. 2018(02)
[4]全球导航卫星系统反射测量（GNSS+R）最新进展与应用前景[J]. 金双根,张勤耘,钱晓东. 测绘学报. 2017(10)
[5]GNSS-R应用于海冰厚度的遥感模拟[J]. 张玄黎,高洪兴,杨东凯. 导航定位学报. 2017(03)
[6]基于GNSS卫星反射信号的海冰厚度探测[J]. 高洪兴,杨东凯,张波,王强,王峰. 电子与信息学报. 2017(05)
[7]2004年以来中国渤海海冰灾害时空特征分析[J]. 武浩,夏芸,许映军,陶军,顾卫,李倩. 自然灾害学报. 2016(05)
[8]GNSS-R海冰遥感的模拟和试验验证[J]. 尹聪,曹云昌,朱彬,杨东凯,柯福阳,王炜,高强. 华中师范大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]我国海冰灾害风险评估和区划研究[J]. 袁本坤,曹丛华,江崇波,郭可彩,黎舸,商杰,刘钦政. 灾害学. 2016(02)
[10]基于GNSS-R的后续海冰观测实验[J]. 杨明华,曹云昌. 全球定位系统. 2014(04)
博士论文
[1]基于卫星测高技术的北极海冰厚度时空变化研究[D]. 季青.武汉大学 2015
[2]海洋灾害影响我国近海海洋资源开发的测度与管理研究[D]. 冯有良.中国海洋大学 2013
硕士论文
[1]北斗卫星导航系统仿真研究[D]. 邹佩.西安电子科技大学 2017
[2]基于RFID的圆极化天线的研究[D]. 李静.西安电子科技大学 2009
本文编号：2897530
【文章来源】：上海海洋大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北斗反射信号海面厚度检测技术路线
图 2-1 北斗 B1 频点信号生成原理图Fig. 2-1 BeiDou B1 Frequency Signal Generation Schematic1 频段信号可以表示为：1 1 1 1 1 1( ) ( ) ( )cos(2 )j j j jB B I B I B I B IS t A C t D t ft 1 1 1 1 1( ) ( )sin(2 )j j jB Q B Q B Q B Q A C t D t ft 卫星号，B 1IA 和B 1QA 分别表示 I、Q 支路上的信号振幅，支路的信号测距码，B 1ID 和B 1QD 分别表示调制在 I、Q 支示载波频率，1jB I 和1jB Q 分别表示 I、Q 支路载波初相的捕获与跟踪的卫星信号接收机是兼容 GPS 和北斗信号的软件接收
图 2-2 软件接收机工作原理Fig. 2-2 Software Receiver Working Principle Diagram卫星信号捕获的主要目的是识别用户所有的可见卫星，在捕获过程中必须北斗信号的两个特性：频率、码相位。捕获的过程就是以搜索频率和码相位的进行的。因此，软件接收机中常用的捕获方法有三种：包括并行频率捕获、并相位捕获、串行码相位捕获。我们使用的软件接收机采用了并行码相位捕获的对卫星信号进行捕获处理。在图 2-3 展示了并行捕获算法的结构与数据处理流程，在捕获处理前需要按的信号强度设置捕获门限值，只有当卫星信号的相关值超过捕获门限值时，软收机才能成功捕获该卫星信号。图 2-4 是信号捕获成功的结果图。射信号处理反射信号相关通道计算反射信号参数估计反射信号载波序列 码序列多普勒
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载GNSS-R海冰边界探测方法[J]. 张国栋,郭健,杨东凯,王峰,高洪兴. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(05)
[2]一种使用卫星反射信号探测海冰分布新方法[J]. 朱勇超,邹进贵,余科根. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(10)
[3]基于北斗GEO卫星反射信号的渤海海冰检测[J]. 张云,谢向芳,孟婉婷,杨树瑚,高强,王炜. 北京航空航天大学学报. 2018(02)
[4]全球导航卫星系统反射测量（GNSS+R）最新进展与应用前景[J]. 金双根,张勤耘,钱晓东. 测绘学报. 2017(10)
[5]GNSS-R应用于海冰厚度的遥感模拟[J]. 张玄黎,高洪兴,杨东凯. 导航定位学报. 2017(03)
[6]基于GNSS卫星反射信号的海冰厚度探测[J]. 高洪兴,杨东凯,张波,王强,王峰. 电子与信息学报. 2017(05)
[7]2004年以来中国渤海海冰灾害时空特征分析[J]. 武浩,夏芸,许映军,陶军,顾卫,李倩. 自然灾害学报. 2016(05)
[8]GNSS-R海冰遥感的模拟和试验验证[J]. 尹聪,曹云昌,朱彬,杨东凯,柯福阳,王炜,高强. 华中师范大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]我国海冰灾害风险评估和区划研究[J]. 袁本坤,曹丛华,江崇波,郭可彩,黎舸,商杰,刘钦政. 灾害学. 2016(02)
[10]基于GNSS-R的后续海冰观测实验[J]. 杨明华,曹云昌. 全球定位系统. 2014(04)
博士论文
[1]基于卫星测高技术的北极海冰厚度时空变化研究[D]. 季青.武汉大学 2015
[2]海洋灾害影响我国近海海洋资源开发的测度与管理研究[D]. 冯有良.中国海洋大学 2013
硕士论文
[1]北斗卫星导航系统仿真研究[D]. 邹佩.西安电子科技大学 2017
[2]基于RFID的圆极化天线的研究[D]. 李静.西安电子科技大学 2009
本文编号：2897530
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