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基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法

祁永强 张波 杨东凯 张彦仲 王强

祁永强, 张波, 杨东凯, 等 . 基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(8): 1610-1615. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0631
引用本文: 祁永强, 张波, 杨东凯, 等 . 基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(8): 1610-1615. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0631
QI Yongqiang, ZHANG Bo, YANG Dongkai, et al. GNSS sea surface reflection signal modeling method based on principle of bistatic radar[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(8): 1610-1615. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0631(in Chinese)
Citation: QI Yongqiang, ZHANG Bo, YANG Dongkai, et al. GNSS sea surface reflection signal modeling method based on principle of bistatic radar[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(8): 1610-1615. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0631(in Chinese)

基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0631
基金项目: 

国家自然科学基金 61171070

详细信息
    作者简介:

    祁永强   男, 博士研究生。主要研究方向:GNSS-R理论与应用

    张波   男, 博士, 讲师, 硕士生导师。主要研究方向:扩频通信、卫星导航及其应用

    杨东凯   男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:卫星导航信号处理及应用技术、无线数据传输

    张彦仲   男, 院士, 博士生导师。主要研究方向:近代航空电子系统

    王强   男, 博士研究生。主要研究方向:GNSS反射信号海洋遥感

    通讯作者:

    杨东凯, E-mail:yangdongkai@sina.com

  • 中图分类号: TN967.1

GNSS sea surface reflection signal modeling method based on principle of bistatic radar

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61171070

More Information
  • 摘要:

    全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术应用过程中接收机的测试验证需要反射信号产生源,以降低成本。信号的模型是GNSS-R信号产生源中的核心。针对缺乏相应模型的问题,提出了一种根据双基雷达原理建立GNSS海面反射信号模型的方法。首先,在分析GNSS海面反射信号特征的基础上,选取了恰当的海面反射点。然后,计算了雷达方程中的散射系数和散射面积,从而得到相应反射点的反射信号功率。最后,对所求得的反射信号参数进行仿真验证。验证的结果表明,反射信号的相关功率曲线与ZV模型理论曲线的相关系数优于0.98,能够有效地用于GNSS海面反射信号的生成。因此,该方法可为GNSS-R信号产生源的研制提供一定的理论支撑。

     

  • 图 1  GNSS海面反射信号传播示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of GNSS sea surface reflection signal propagation

    图 2  等延迟/等多普勒线

    Figure 2.  Iso-delay/iso-Doppler lines

    图 3  反射单元与时延-多普勒单元的对应关系

    Figure 3.  Correspondence between reflection unit and delay-Doppler unit

    图 4  整个闪烁区的散射系数

    Figure 4.  Scattering coefficient of whole glistening zone

    图 5  反射单元的散射面积

    Figure 5.  Scattering area of reflection units

    图 6  反射信号处理结果

    Figure 6.  Reflection signal processing result

  • [1] CAMPS A, MARCHAN-HERNANDEZ J F, BOSCH-LLUIS X, et al. Review of GNSS-R instruments and tools developed at the Universitat Politecnica de Catalunya-Barcelona tech[C]//2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS).Piscataway, NJ:IEEE Press, 2014:3826-3829.
    [2] SCHIAVULLI D, GHAVIDEL A, CAMPS A, et al. GNSS-R wind-dependent polarimetric signature over the ocean[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2015, 12(12):2374-2378. doi: 10.1109/LGRS.2015.2477685
    [3] YAN Q Y, HUANG W M.Spaceborne GNSS-R sea ice detection using delay-Doppler maps:First results from the U.K.TechDemo-Sat-1 mission[J].IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2016, 9(10):1-7. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2610658
    [4] KAINULAINEN J, RAUTIAINEN K, LEMMETYINEN J, et al.Detection of a sea surface salinity gradient using data sets of airborne synthetic aperture radiometer HUT-2-D and a GNSS-R instrument[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2011, 49(11):4561-4571. doi: 10.1109/TGRS.2011.2151864
    [5] LOWE S T, KROGER P, FRANKLIN G, et al.A delay/Doppler-mapping receiver system for GPS-reflection remote sensing[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2002, 40(5):1150-1164. doi: 10.1109/TGRS.2002.1010901
    [6] YOU H, GARRISON J L, HECKLER G, et al.The autocorrelation of waveforms generated from ocean-scattered GPS signals[J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2006, 3(1):78-82. doi: 10.1109/LGRS.2005.856704
    [7] CARDELLACH E, RUFFINI G, PINO D, et al.Mediterranean balloon experiment:Ocean wind speed sensing from the stratosphere, using GPS reflections[J].Remote Sensing of Environment, 2003, 88(3):351-362. doi: 10.1016/S0034-4257(03)00176-7
    [8] LI W Q, YANG D K, ZHANG B. Real-time processing of reflected GNSS signal for remote sensing:System and experiments[J].The Journal of Navigation, 2011, 64(S1):127-140. doi: 10.1017/S0373463311000403
    [9] 杨东凯, 王烨.全球导航卫星系统反射信号几何关系数值分析[J].电波科学学报, 2012, 27(4):637-643. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DBKX201204002.htm

    YANG D K, WANG Y.Numerical analysis on geometric relationship of the global navigation satellite system reflectometry[J].Chinese Journal of Radio Science, 2012, 27(4):637-643(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DBKX201204002.htm
    [10] GEORGE A H, ZUFFADA C.Theoretical description of a bistatic system for ocean altimetry using the GPS signal[J].Radio Science, 2003, 38(5):10-19. http://www.academia.edu/30793052/Theoretical_description_of_a_bistatic_system_for_ocean_altimetry_using_the_GPS_signal
    [11] 杨东凯, 张其善.GNSS反射信号处理基础与实践[M].北京:电子工业出版社, 2012:164-174.

    YANG D K, ZHANG Q S.GNSS reflected signal processing:Fundamentals and applications[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry, 2012:164-174(in Chinese).
    [12] 丁鹭飞, 耿富录.雷达原理[M].3版.西安:西安电子科技大学出版社, 2002:128-130.

    DING L F, GENG F L.Principle of radar[M].3rd ed.Xi'an:Xidian University Press, 2002:128-130(in Chinese).
    [13] MAURICE W L.Radar reflectivity of land and sea[M].Boston:Artech House, 2001:156-159.
    [14] ELFOUHAILY T, THOMPSON D R, LINDSTROM L.Delay-Doppler analysis of bistatical reflected signals from the ocean surface:Theory and application[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2002, 40(3):560-573. doi: 10.1109/TGRS.2002.1000316
    [15] ELFOUHAILY T, CHAPRON B, KATSAROS K, et al.A unified directional spectrum for and short wind-driven waves[J].Journal of Geophysical Research, 1997, 104(C7):15781-15796. http://citeseer.ist.psu.edu/showciting?cid=8265529
    [16] 杨东凯, 丁文锐, 张其善.软件定义的GNSS反射信号接收机设计[J].北京航空航天大学学报, 2009, 35(9):1048-1051. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8663.shtml

    YANG D K, DING W R, ZHANG Q S.Software defined GNSS reflections receiver design[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2009, 35(9):1048-1051(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract8663.shtml
    [17] ZAVOROTNY V, VORONOVICH A.Scattering of GPS signals from the ocean with wind remote sensing application[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38(2):951-964. doi: 10.1109/36.841977
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-28
  • 录用日期:  2016-09-02
  • 网络出版日期:  2017-08-20

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