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海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究

万林钰 杨鹏举 吴瑞 曹新亮 任新成

万林钰, 杨鹏举, 吴瑞, 曹新亮, 任新成. 海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 136-142. doi: 10.12265/j.gnss.2023153
引用本文: 万林钰, 杨鹏举, 吴瑞, 曹新亮, 任新成. 海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 136-142. doi: 10.12265/j.gnss.2023153
WAN Linyu, YANG Pengju, WU Rui, CAO Xinliang, REN Xincheng. Research on GNSS-R model and delay-Doppler characteristics of reflected signal from sea surface[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 136-142. doi: 10.12265/j.gnss.2023153
Citation: WAN Linyu, YANG Pengju, WU Rui, CAO Xinliang, REN Xincheng. Research on GNSS-R model and delay-Doppler characteristics of reflected signal from sea surface[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 136-142. doi: 10.12265/j.gnss.2023153

海面GNSS-R模型与时延-多普勒特征研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023153
基金项目: 国家自然科学基金(62061048,62261054,61961041);陕西省重点研发计划项目(2023-YBGY-254);研究生教育创新计划项目(YCX2023031)
详细信息
    作者简介:

    万林钰:(1998—),女,硕士,研究方向为GNSS信号散射建模及应用

    杨鹏举:(1984—),男,博士,副教授,研究方向为复杂环境电磁散射与逆散射、计算电磁学、复杂海洋环境电磁成像、GNSS信号散射建模及应用、遥感大数据与雷达图像智能解译等

    吴瑞:(1985—),女,实验师,北京理工大学在读博士,研究方向为高性能电磁计算,基于积分方程的群目标散射特性研究等

    曹新亮:(1970—),男,博士,教授,研究方向为智能电子系统、GNSS信号处理与应用等

    任新成:(1967—),男,博士,教授,研究方向为目标与环境电磁散射特性、复杂结构和随机介质中电磁(光)波的传播和散射特性、计算电磁学、无线通信理论与技术

    通信作者:

    杨鹏举 E-mail: pjyang@yeah.net

  • 中图分类号: P228.4

Research on GNSS-R model and delay-Doppler characteristics of reflected signal from sea surface

  • 摘要: GNSS海面反射信号的建模对全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)遥感应用具有重要意义. 针对海面GNSS反射信号建模问题,本文采用Z-V模型研究了GNSS反射信号的时延一维相关功率和时延-多普勒二维相关功率特征,分析了不同风速下一维相关功率的变化情况,讨论了时延间隔和多普勒间隔对时延-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的影响. 数值结果表明:海面GNSS反射信号的相关功率对海面风速具有敏感性,在DDM波形仿真中,应选择合适的时延与多普勒间隔参数. 该模型可模拟不同海况下海面GNSS反射信号的相关功率,为GNSS-R反射信号模拟及海洋遥感应用提供理论模型支撑.

     

  • 图  1  GNSS-R几何模型图

    图  2  BDS 4号卫星B1I信号测距码的自相关函数

    图  3  BDS 4号和10号卫星B1I信号测距码的互相关函数

    图  4  矩形脉冲的模糊函数

    图  5  时延一维相关功率曲线

    图  6  反射面单元与时延-多普勒单元映射图

    图  7  不同时延间隔的海面散射单元划分

    图  8  不同多普勒间隔下的DDM波形

    表  1  主要输入参数

    参数 数值/范围
    发射信号频率/MHz 1 561.098
    卫星高度/km 35 786
    接收机高度/km 682
    地球半径/km 6 378.137
    海水温度/℃ 15
    海水盐度/psu 35
    海面风速(m·s−1) 6.0
    海面风向/(°) 0.0
    接收天线增益/dB 14.205
    相干积分时间/ms 1.0
    信号损耗/dB 3.0
    噪声功率/dBm –134.719
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-21
  • 录用日期:  2023-07-21
  • 网络出版日期:  2023-10-23

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