GNSS-R接收机及有效波高反演方法研究

发布时间：2017-04-11 09:25

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【摘要】：目前,全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite Systems Reflectometry,GNSS-R)技术是一门新兴的遥感技术。该技术具有无需发射机、信号源丰富、时空分辨率高、全天候、实时性强、成本低等众多优势,所以是当前GNSS应用领域的研究热点之一。主要应用在反演海面风速风向、海冰探测、有效波高等海面信息的获取,服务于海洋防灾减灾,对航海安全等具有重要意义。本文首先从GNSS系统的可用信号源的介绍出发,详细阐述了GNSS-R的技术原理及特性。在此研究基础上,重点论述了GNSS-R海洋反射接收机的整个系统的构成及各个功能模块。根据实际岸基实验数据设计实现了直射通道的捕获、跟踪算法和反射通道的相关信号处理。其次研究了基于GNSS-R技术的反演有效波高的方法。研究并详细分析了现有的利用DCF、干涉复数场ICF两种测量海面有效波高的技术原理及具体流程。通过研究反射信号功率特征及信噪比的研究,提出了一种利用反射信号信噪比反演有效波高的新方法,并详细的给出新方法的技术路线及具体流程。最后在完成以上研究的理论支撑下,通过岸基平台下,搭建GNSS-R接收机,部署和实施了反演有效波高的探测实验,并且对采集的实际数据进行预处理及相关算法处理得出了初步的实验结果。根据对实验结果的分析及对比,验证了给出方法的优越性及可行性,为后续的研究应用给予了实用价值及现实性意义。
【关键词】：GNSS-R 接收机 有效波高 干涉复数场 信噪比
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题背景及意义14-15
• 1.2 研究现状及发展趋势15-17
• 1.3 课题来源和立意17
• 1.4 本文研究内容和结构安排17-20
• 第二章 GNSS-R原理20-30
• 2.1 GNSS系统20-22
• 2.1.1 美国的GPS20
• 2.1.2 俄罗斯的GLONASS20-21
• 2.1.3 欧盟的Galileo系统21
• 2.1.4 我国的北斗卫星系统21
• 2.1.5 GNSS系统用于GNSS-R中的相似性21-22
• 2.2 GNSS-R几何关系22-23
• 2.3 GNSS-R信号特性23-26
• 2.3.1 反射信号概述23-24
• 2.3.2 极化特性24-26
• 2.4 GNSS-R信号相关函数26-28
• 2.4.1 时延一维相关函数26
• 2.4.2 多普勒一维相关函数26-27
• 2.4.3 时延-多普勒二维相关函数27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 GNSS-R接收机30-42
• 3.1 接收机总体结构30-31
• 3.2 直射通道信号处理31-38
• 3.2.1 捕获31-34
• 3.2.2 跟踪34-38
• 3.3 反射通道信号处理38-41
• 3.3.1 反射信号的码剥离、载波剥离39
• 3.3.2 影响反射信号的要素39-40
• 3.3.3 相干累加与非相干累加40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 基于GNSS-R的反演有效波高方法研究42-58
• 4.1 利用DCF反演有效波高方法42-43
• 4.2 利用ICF反演有效波高方法43-46
• 4.2.1 干涉复数场ICF43
• 4.2.2 干涉复数场函数的相关时间43-44
• 4.2.3 有效波高的反演模型44-45
• 4.2.4 反演整体流程45-46
• 4.3 利用反射信号信噪比反演有效波高方法46-56
• 4.3.1 反射信号功率46-47
• 4.3.2 反射信号信噪比SNRr47-51
• 4.3.3 有效波高反演模型51-52
• 4.3.4 反演整体流程52
• 4.3.5 反射信号信噪比的阈值对反演的影响52-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 有效波高反演实验及结果分析58-72
• 5.1 实验场景及平台58-60
• 5.2 采集数据及预处理60-62
• 5.3 反演实验设计及实现62-68
• 5.3.1 拟合实验63-66
• 5.3.2 反演结果66-68
• 5.4 反演结果分析68-71
• 5.4.1 一致性68
• 5.4.2 可行性68-70
• 5.4.3 优越性70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 研究工作总结72
• 6.2 后续工作展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 研究成果及发表的学术论文80-82
• 作者和导师简介82-84
• 北京化工大学专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢雄赳;付微;吴雄斌;林航;王立;马克涛;田云;;改进的非相参导航雷达探测有效浪高算法[J];科学技术与工程;2014年35期

2 张云;郭建京;洪中华;韩彦岭;;基于GPS反射信号的岸基海冰探测研究[J];极地研究;2014年02期

3 孔金凤;于德斌;;浅析我国北斗导航系统的发展[J];中国西部科技;2014年01期

4 周旋;叶小敏;于f，

本文编号：298819