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机载GNSS海洋反射信号的建模与仿真

祁永强 张波 杨东凯 李博闻 彭博

祁永强, 张波, 杨东凯, 等 . 机载GNSS海洋反射信号的建模与仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 567-572. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0242
引用本文: 祁永强, 张波, 杨东凯, 等 . 机载GNSS海洋反射信号的建模与仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 567-572. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0242
QI Yongqiang, ZHANG Bo, YANG Dongkai, et al. Modeling and simulation of airborne GNSS ocean reflection signal[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 567-572. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0242(in Chinese)
Citation: QI Yongqiang, ZHANG Bo, YANG Dongkai, et al. Modeling and simulation of airborne GNSS ocean reflection signal[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 567-572. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0242(in Chinese)

机载GNSS海洋反射信号的建模与仿真

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0242
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、卫星导航及其应用等

    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、无线数据传输等

    李博闻, 男, 硕士研究生。主要研究方向:GNSS-R理论与应用

    彭博, 男, 硕士研究生。主要研究方向:卫星导航信号模拟器理论与实现

    通讯作者:

    杨东凯, E-mail:yangdongkai@sina.com

  • 中图分类号: TN967.1

Modeling and simulation of airborne GNSS ocean reflection signal

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61171070

More Information
  • 摘要:

    由于全球导航卫星系统反射(GNSS-R)机载试验耗费大和重复性差,需研制GNSS-R信号模拟器,但没有相应的反射信号模型。提出了一种基于数据拟合的机载GNSS海洋反射信号建模方法。首先,对复杂的GNSS海面反射信号进行近似简化。然后利用ZV模型生成的时延相关功率曲线,通过最小二乘拟合和非线性拟合,建立了多条等时延间隔的海洋反射信号功率衰减模型,从而得到机载GNSS海洋反射信号的时延、功率、多普勒频率参数。最后,对多条反射信号的合路信号进行相关的仿真验证。验证的结果表明模拟的14条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0.99,能够有效地用于GNSS海洋反射信号的生成。该方法可根据海面风场、浪高、波高等海面信息,模拟不同海况的海洋反射信号,为GNSS-R信号模拟器的研制奠定基础。

     

  • 图 1  海洋反射信号示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of ocean reflection signal

    图 2  海洋反射信号模拟的大致流程

    Figure 2.  General procedure of ocean reflection signal simulation

    图 3  等时延信号相关结果示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of correlation result of equal delay signals

    图 4  海面反射信号相关函数波形

    Figure 4.  Correlation function waveform of sea surface reflection signal

    图 5  反射信号处理结构

    Figure 5.  Reflection signal processing structure

    图 6  时延一维相关功率曲线

    Figure 6.  Curve of delay one-dimensional correlation power

    图 7  最小二乘数据拟合的比较

    Figure 7.  Comparison of least square data fitting

    图 8  第2次数据拟合的比较

    Figure 8.  Comparison of the second data fitting

    图 9  反射信号处理结果

    Figure 9.  Results of reflection signal processing

    表  1  16路反射信号的主要参数

    Table  1.   Main parameters of 16 reflection signals

    信号序数 时延/码片 多普勒频率/Hz 功率/dBW
    1 29.56 -273 -170.45
    2 29.56+0.25 -273 -174.42
    3 29.56+0.50 -273 -178.23
    4 29.56+0.75 -273 -181.84
    5 29.56+1.00 -273 -185.13
    6 29.56+1.25 -273 -188.05
    7 29.56+1.50 -273 -190.51
    8 29.56+1.75 -273 -192.44
    9 29.56+2.00 -273 -193.94
    10 29.56+2.25 -273 -195.04
    11 29.56+2.50 -273 -195.76
    12 29.56+2.75 -273 -196.29
    13 29.56+3.00 -273 -196.70
    14 29.56+3.25 -273 -196.99
    15 29.56+3.50 -273 -197.14
    16 29.56+3.75 -273 -197.29
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-29
  • 录用日期:  2016-05-13
  • 刊出日期:  2017-03-20

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