GNSS反射信號(hào)海洋遙感方法及應(yīng)用

目錄
序
前言
第1章 概述 1
1.1 海洋遙感的意義 1
1.2 典型海洋遙感方法 3
1.2.1 雷達(dá)高度計(jì)測(cè)量法 4
1.2.2 微波散射計(jì)測(cè)量法 9
1.2.3 微波輻射計(jì)測(cè)量法 11
1.2.4 合成孔徑雷達(dá)測(cè)量法 13
1.3 GNSS-R海洋遙感原理 15
1.4 GNSS-R應(yīng)用 17
1.4.1 海面風(fēng)場(chǎng)反演 17
1.4.2 海面測(cè)高 19
1.4.3 海冰探測(cè) 22
1.4.4 海面溢油探測(cè) 23
1.4.5 星載GNSS-R任務(wù) 23
1.5 小結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
第2章 GNSS-R信號(hào)特征及處理 33
2.1 GNSS-R幾何模型 33
2.1.1 幾何關(guān)系 33
2.1.2 時(shí)間關(guān)系 35
2.2 GNSS反射信號(hào)模型 36
2.2.1 反射信號(hào)數(shù)學(xué)描述 36
2.2.2 反射信號(hào)相關(guān)函數(shù) 38
2.2.3 反射信號(hào)相關(guān)功率 39
2.2.4 反射信號(hào)噪聲模型 42
2.3 反射信號(hào)接收處理 43
2.3.1 反射信號(hào)串行處理 43
2.3.2 反射信號(hào)并行處理 44
2.3.3 反射信號(hào)雙塊零拓展處理算法 45
2.3.4 信號(hào)處理算法驗(yàn)證及分析 47
2.4 小結(jié) 51
參考文獻(xiàn) 51
第3章 岸基海況反演 52
3.1 海況參數(shù) 52
3.2 GNSS反射信號(hào)時(shí)間序列 56
3.2.1 反射信號(hào)的時(shí)間特性 58
3.2.2 反射信號(hào)的頻譜特性 65
3.3 基于時(shí)間序列的風(fēng)速反演方法 71
3.3.1 試驗(yàn)場(chǎng)景 71
3.3.2 時(shí)域反演風(fēng)速法 73
3.3.3 頻域反演風(fēng)速法 79
3.4 反射信號(hào)時(shí)延波形及其應(yīng)用 80
3.4.1 時(shí)延波形特征參數(shù)定義 80
3.4.2 直射信號(hào)影響抑制 83
3.4.3 風(fēng)速反演結(jié)果分析 83
3.5 智能算法在風(fēng)速反演中的應(yīng)用 85
3.6 小結(jié) 87
參考文獻(xiàn) 87
第4章 機(jī)載海風(fēng)測(cè)量 89
4.1 機(jī)載時(shí)延-多普勒相關(guān)功率計(jì)算 89
4.1.1 一維時(shí)延相關(guān)功率曲線分析 91
4.1.2 一維多普勒相關(guān)功率分析 95
4.2 機(jī)載風(fēng)速反演算法 98
4.2.1 理論模型匹配反演法 98
4.2.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头?99
4.2.3 智能風(fēng)速反演 105
4.2.4 誤差分析 106
4.3 機(jī)載試驗(yàn) 109
4.3.1 三亞試驗(yàn) 109
4.3.2 煙臺(tái)試驗(yàn) 111
4.4 機(jī)載風(fēng)速反演驗(yàn)證 111
4.4.1 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理 111
4.4.2 匹配算法 113
4.4.3 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ图吧窠?jīng)網(wǎng)絡(luò) 115
4.5 小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 116
第5章 星載海風(fēng)測(cè)量 117
5.1 星載GNSS-R同步方法 117
5.1.1 星載條件下的動(dòng)態(tài)幾何關(guān)系 117
5.1.2 GNSS-R信號(hào)累加補(bǔ)償法 118
5.2 典型相關(guān)功率特征量 120
5.2.1 歸一化雙基散射系數(shù) 120
5.2.2 時(shí)延-多普勒觀測(cè)值 121
5.2.3 廣義線性定義的特征量 122
5.3 風(fēng)速反演模型 123
5.3.1 散射系數(shù)的簡(jiǎn)化 123
5.3.2 數(shù)據(jù)獲取 124
5.3.3 時(shí)延-多普勒范圍 125
5.3.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 126
5.3.5 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建 127
5.3.6 影響因素分析 130
5.4 誤差分析 131
5.4.1 誤差傳遞系數(shù) 131
5.4.2 誤差影響因素討論 132
5.5 多元組合在風(fēng)速反演中的應(yīng)用 133
5.6 星載GNSS-R接收機(jī)通用結(jié)構(gòu) 135
5.7 小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 137
第6章 協(xié)同法海面測(cè)高 139
6.1 幾何關(guān)系模型 139
6.1.1 未考慮地球曲率 139
6.1.2 考慮地球曲率 140
6.2 時(shí)延觀測(cè)量提取 142
6.3 測(cè)高性能分析 146
6.3.1 單點(diǎn)跟蹤法測(cè)高精度 146
6.3.2 模型匹配法測(cè)高精度 148
6.4 測(cè)高精度提升 149
6.4.1 提高信噪比 149
6.4.2 增大接收機(jī)帶寬 150
6.4.3 采用高速率偽隨機(jī)碼 151
6.4.4 多視技術(shù) 160
6.4.5 大氣誤差校正 162
6.5 岸基海面測(cè)高試驗(yàn) 165
6.5.1 試驗(yàn)場(chǎng)景 165
6.5.2 數(shù)據(jù)處理 166
6.5.3 高度反演結(jié)果 167
6.6 機(jī)載海面測(cè)高試驗(yàn) 168
6.7 小結(jié) 169
參考文獻(xiàn) 170
第7章 干涉法海面測(cè)高 172
7.1 近地面信號(hào)干涉模型 172
7.1.1 反射信號(hào)功率表達(dá)式 172
7.1.2 時(shí)域信號(hào)的擬合 174
7.2 海面測(cè)高模型 174
7.2.1 振蕩信號(hào)相位 174
7.2.2 Lomb-Scargle周期圖法 176
7.2.3 測(cè)量高度分析 176
7.2.4 接收機(jī)輸出率 177
7.3 陸基試驗(yàn) 178
7.3.1 數(shù)據(jù)采集 178
7.3.2 數(shù)據(jù)處理 179
7.3.3 高度角上限的影響 181
7.4 潮位測(cè)量試驗(yàn) 181
7.5 小結(jié) 183
參考文獻(xiàn) 183
第8章 海冰探測(cè) 185
8.1 海冰反射信號(hào)特性 185
8.1.1 海面粗糙度描述 185
8.1.2 海冰反射信號(hào)分量 187
8.2 岸基海冰探測(cè)閾值法 188
8.2.1 閾值法基本原理 188
8.2.2 試驗(yàn)及結(jié)果分析 189
8.2.3 兩種閾值法對(duì)比分析 192
8.3 岸基海冰厚度反演 193
8.3.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?193
8.3.2 試驗(yàn)及結(jié)果分析 195
8.4 星載海冰探測(cè) 197
8.4.1 海冰反射信號(hào)相關(guān)功率 197
8.4.2 海冰空間分辨率 199
8.4.3 海冰邊界檢測(cè) 201
8.4.4 海冰智能檢測(cè)算法 206
8.5 小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第9章 GNSS-R海洋環(huán)境探測(cè)應(yīng)用 209
9.1 海面溢油探測(cè) 209
9.1.1 探測(cè)原理 209
9.1.2 影響因素分析 210
9.1.3 時(shí)延-多普勒?qǐng)D的應(yīng)用 211
9.2 星載輔助海洋鹽度探測(cè) 214
9.2.1 海面亮溫模型 215
9.2.2 GNSS-R觀測(cè)量 216
9.2.3 GNSS-R輔助探測(cè)法 219
9.3 GNSS-R海面SAR成像技術(shù) 220
9.3.1 成像原理 221
9.3.2 仿真分析 223
9.4 小結(jié) 224
參考文獻(xiàn) 225
展望 228