北京航空航天大学学报 ›› 2018, Vol. 44 ›› Issue (2): 257-263.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0149

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基于北斗GEO卫星反射信号的渤海海冰检测

张云1, 谢向芳1, 孟婉婷1, 杨树瑚1, 高强2, 王炜3   

  1. 1. 上海海洋大学 信息学院, 上海 201306;
    2. 天津市滨海新区气象局, 天津 300480;
    3. 天津市气象科学研究所, 天津 300074
  • 收稿日期:2017-03-04 修回日期:2017-06-16 出版日期:2018-02-20 发布日期:2016-02-18
  • 通讯作者: 张云,,E-mail:y-zhang@shou.edu.cn E-mail:y-zhang@shou.edu.cn
  • 作者简介:张云,男,博士,博士生导师。主要研究方向:导航系统的高精度定位原理研究、导航系统的反射信号的海洋遥感技术研究和导航遥感技术的海洋应用产品的研究与开发;谢向芳,女,硕士研究生。主要研究方向:GNSS-R海冰检测;孟婉婷,女,硕士,助理工程师。主要研究方向:基于GNSS-R技术的海冰反演和测高反演;杨树瑚,男,博士,讲师。主要研究方向:南极冰盖的电磁探测反演。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41376178,41401489,41506213)

Bohai coastal sea ice detection using BeiDou GEO satellite reflected signals

ZHANG Yun1, XIE Xiangfang1, MENG Wanting1, YANG Shuhu1, GAO Qiang2, WANG Wei3   

  1. 1. College of Information Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
    2. Tianjin Binhai New Area Meteorological Bureau, Tianjin 300480, China;
    3. Tianjin Institute of Meteorological Sciences, Tianjin 300074, China
  • Received:2017-03-04 Revised:2017-06-16 Online:2018-02-20 Published:2016-02-18
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China (41376178, 41401489, 41506213)

摘要: 随着全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)的提出,其在海冰检测领域的应用也越来越广泛。北斗地球同步轨道(GEO)卫星的角速度较小且仰角变化仅有3°~4°,因此在相同观测地点其镜面反射点的空间位置非常稳定,可以提高特定区域海冰检测的时间分辨率。对在中国渤海湾进行的2次岸基海冰检测实验(2015年1月24日和2016年1月30日至2月4日)进行分析,验证了北斗GEO B1反射信号对沿岸海冰进行长时间连续检测的可行性。第1个实验结果显示海冰密集度与2颗GEO卫星C01和C03的极化比值结果具有相关性;第2个实验结果显示3颗GEO卫星C01、C02和C03检测的海冰极化比值与大气温度存在正相关关系,其中C01、C02和C03的极化比值与大气温度的相关值分别为0.61、0.72和0.57。

关键词: 北斗卫星导航系统, 地球同步轨道(GEO)卫星, 反射信号, 极化比, 海冰探测

Abstract: With the development of global navigation satellite system reflected signals (GNSS-R), its application to sea ice detection has increased recently. The angular speed of BeiDou geostationary earth orbit (GEO) satellite is small and the angle of elevation varies for only 3-4 degrees. Therefore, the space position of the specular reflection point at the same observation site is stable. The stable elevation of BeiDou GEO satellite can increase the time resolution of sea ice detection. In this paper, two experiments were performed in Bohai Bay of China to detect coastal sea ice using BeiDou GEO satellite reflected signals on January 24, 2015 and from January 30 to February 4, 2016. This paper applies the feasibility of long time continuous detection of coastal sea ice by the Beidou GEO B1 reflection signal. The first experimental results showed that sea ice concentration is correlated with the polarization ratio of Beidou GEO satellites C01 and C03. The second experimental results show that there is a positive correlation between the sea ice polarization ratio detected by GPS GEO satellites C01 and C02 and C03, and the relative values of C01, C02 and C03 polarization ratio to atmospheric temperature are 0.61, 0.72 and 0.57, respectively.

Key words: BeiDou navigation satellite system, geostationary earth orbit (GEO) satellite, reflected signals, polarization ratio, sea ice detection

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