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Enhancing the accuracy of spaceborne GNSS-R sea surface altimetry using a feature-enhanced multiple base learners ensemble retracking model 认领 引用
1
作者 Shuai Yang Wei Zheng +1 位作者 Yifan Shen Qiang Wang 《Defence Technology（防务技术）》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第4期195-206,共12页
Sea surface altimetry is critical for ocean dynamics research,including global marine gravity field inversion,sea level change monitoring,and seafloor topography detection,all of which are vital for defense applicatio... Sea surface altimetry is critical for ocean dynamics research,including global marine gravity field inversion,sea level change monitoring,and seafloor topography detection,all of which are vital for defense applications such as submersible navigation and underwater strategic operations.Global Navigation Satellite System Reflectometry(GNSS-R)enables monitoring sea surface height(SSH),but the current accuracy of spaceborne GNSS-R altimetry remains low.One of the key factors affecting its accuracy is the imprecise acquisition of waveform retracking points.To address this issue,this study proposes a Feature-enhanced Multiple base learners Ensemble Retracking Model(FMERM)that inno-vatively combines feature enhancement and ensemble learning.It accurately estimates the retracking points of reflected waveforms based on geometric information.The sea surface height retrieved using FMERM aligns well with the Technical University of Denmark(DTU21)model after tidal correction.The root mean square error(RMSE),mean absolute error(MAE),and Pearson correlation coefficient(PCC)reach 4.281 m,2.480 m,and 0.987,respectively,representing improvements of 59%,66%,and 76%over traditional retracking methods.Furthermore,FMERM maintains good accuracy under different inco-herent integration times(500 ms and 2000 ms),achieving average RMSE,MAE,and PCC of 4.927 m,2.572 m,and 0.984,respectively,demonstrating the FMERM's robustness.The proposed FMERM pro-vides an effective solution to waveform retracking inaccuracy and offers strong support for high-precision spaceborne GNSS-R sea surface altimetry. 展开更多
关键词 Global navigation satellite system reflectometry Sea surface altimetry Waveform retracking Feature enhancement
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多频点组合GNSS-R积雪深度反演模型探讨 认领 引用
2
作者 梁静舒 梁宏 +6 位作者 张洁 万玮 成振华 罗晋 曹云昌 王乙竹 赵盼盼 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2026年第2期185-194,共10页
针对人工观测积雪深度时空分辨率较低的问题,提出一种多频点组合全球卫星导航系统(GNSS)反射信号遥感(GNSS-R)积雪深度反演模型:利用新疆阿勒泰GNSS和人工观测积雪深度数据,分析探讨多频点信噪比组合(SNR_COM)的GNSS-R积雪深度反演模型... 针对人工观测积雪深度时空分辨率较低的问题,提出一种多频点组合全球卫星导航系统(GNSS)反射信号遥感(GNSS-R)积雪深度反演模型:利用新疆阿勒泰GNSS和人工观测积雪深度数据,分析探讨多频点信噪比组合(SNR_COM)的GNSS-R积雪深度反演模型。结果表明,SNR_COM模型相较于单频点信噪比(SNR)模型优势明显,精度高且稳定,积雪深度探测误差为2~3 cm,其中北斗卫星导航系统(BDS)(S1X/S5X/S6I)反演效果较佳,误差约为2.47 cm;BDS(S1X/S5X/S6I)、全球定位系统(GPS)(S1C/S2X/S5X)、伽利略卫星导航系统(Galileo)(S1X/S7X/S6X)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)(S1C/S2C)可作为GNSS频点信号最优组合,误差约为2.35 cm,精度与国际水平相当,并可在一定程度上提升积雪深度反演模型的稳定性。所提方法能够为GNSS-R积雪深度反演技术投入业务应用提供参考。 展开更多
关键词 积雪深度 全球卫星导航系统(GNSS)反射信号遥感技术(GNSS-R) 北斗卫星导航系统(BDS) 全球定位系统(GPS) 信噪比(SNR) 多频点
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基于FY-33E GNSS-R数据的多特征融合海冰密集度反演 认领 引用
3
作者 张云 张巧艳 +2 位作者 孟婉婷 杨树瑚 韩彦岭 《上海航天（中英文）》 CSCD 2026年第2期129-140,181,共12页
2021年7月5日发射的风云三号E(FY-3E)极地轨道卫星,可同时接收来自北斗卫星导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(GAL)3大星座的反射信号,全球重访周期约为5.5 d,为极地海冰的高时效、连续监测带来了新的观测手段。本... 2021年7月5日发射的风云三号E(FY-3E)极地轨道卫星,可同时接收来自北斗卫星导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(GAL)3大星座的反射信号,全球重访周期约为5.5 d,为极地海冰的高时效、连续监测带来了新的观测手段。本文基于2023年3月—2025年2月的FY-3E全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ(GNOS-Ⅱ)多星座全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)观测数据,采用随机森林(RF)算法开展北极海冰密集度(SIC)反演研究,重点分析了多星座性能差异及环境因子对反演精度的影响。研究结果表明:1)3类星座均实现较高精度,GAL星座表现最优(决定系数R2=0.871,平均绝对误差EMAE=0.058,均方根误差ERMSE=0.086),GPS次之,BDS略低;2)海表温度(SST)为影响反演结果的关键环境参数,引入后模型平均R2由0.584提升至0.806,EMAE、ERMSE分别降低约34.10%和33.90%。SST的作用具有明显季节性:在夏季融化期(6-9月)提升最显著,在春秋过渡期(3-5月、10-11月)提供辅助支持,在冬季稳定期(12月-次年2月)虽影响较弱,但有助于维持结果的稳定性;3)多星座融合精度仍保持在较高水平(R2=0.869,EMAE=0.062,ERMSE=0.091),空间一致性比率(SAR)达到92.64%。研究结果验证了FY-3E多星座GNSS-R结合机器学习在SIC反演中的有效性,为自主卫星在极地环境监测中的业务化应用提供了方法支撑。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R) 风云三号E(FY-3E) 北极海冰密集度(SIC) 随机森林(RF) 海表温度(SST)
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硬件延迟对星载GNSS-R干涉测高性能影响探讨 认领 引用
4
作者 孙艺轩 夏俊明 +7 位作者 孙越强 黄令勇 黄飞雄 尹聪 白伟华 杜起飞 王冬伟 王先毅 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2026年第1期125-131,共7页
为了进一步提升星载全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R)干涉测高精度,探讨测量系统硬件延迟对星载GNSS-R干涉测高性能的影响:提出一种理论分析与半物理仿真实验相结合的方法;重点探究硬件延迟对GNSS-R干涉测高结果及其副产品——电离层... 为了进一步提升星载全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R)干涉测高精度,探讨测量系统硬件延迟对星载GNSS-R干涉测高性能的影响:提出一种理论分析与半物理仿真实验相结合的方法;重点探究硬件延迟对GNSS-R干涉测高结果及其副产品——电离层电子总通量(TEC)的影响机制。结果表明,GNSS-R干涉测高测量系统引入的硬件延迟具有双频色散性,若未进行精确校正,该时延不仅会导致测高结果和电离层TEC测量值产生系统性偏差,还会显著增加测高结果的标准偏差;但对电离层TEC的标准偏差无显著影响。可为星载GNSS-R干涉测高系统的硬件延迟误差校正与性能优化提供参考。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R) 干涉测高 半物理仿真 硬件延迟 电离层电子总通量(TEC)
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基于FY-3E的星载GNSS-R海面高度反演模型 认领 引用 被引量：2
5
作者 张云 鹿麒 +3 位作者 张月维 秦甘尧 胡秀清 杨光林 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第10期3262-3272,共11页
海面高度(SSH)在海洋学和气象学等领域中具有重要意义。针对目前缺乏利用中国自主研发风云三号E星(FY-3E)的全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ型(GNOS-Ⅱ)特有的不均匀分布时延-多普勒(DDM)数据实现海面测高研究的问题,采用DDM海面高度反演技术... 海面高度(SSH)在海洋学和气象学等领域中具有重要意义。针对目前缺乏利用中国自主研发风云三号E星(FY-3E)的全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ型(GNOS-Ⅱ)特有的不均匀分布时延-多普勒(DDM)数据实现海面测高研究的问题,采用DDM海面高度反演技术,使用丹麦DTU18模型和海潮模型验证反演精度,综合传统物理模型和机器学习模型,分别对星载北斗导航卫星系统(BDS)和全球定位系统(GPS)反射信号的海面高度反演性能进行评估。结果显示,由于BDS B1Ⅰ信号的码片分辨率高于GPS,使用BDS的物理模型进行全球海面高度反演的最大平均绝对误差(MAE)约为3.0 m,明显优于GPS反演结果 (最大MAE约为5.0 m)。通过随机森林(RF)和卷积神经网络(CNN)模型,GPS和BDS均能实现较好的反演结果,最佳MAE均约为0.4 m。与英国TDS-1数据的反演结果相比,GPS反演精度在物理模型上提高约15%,验证了FY-3E GNOS-Ⅱ的全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)遥感数据的有效性。研究成果对于推广国产FY-3E的GNSS-R海面测高应用具有重要意义。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射信号 风云三号E星 海面高度反演 机器学习 特征选择
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中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究 认领 引用
6
作者 李福 孙越强 +5 位作者 夏俊明 王先毅 杜起飞 白伟华 梁宏 罗晋 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第12期2428-2439,共12页
蒸发波导由于其折射效应对雷达、通信具有显著影响。全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)全天候、被动接收的特点使其具有探测蒸发波导的应用潜力,然而岸基GNSS-R探测的空间范... 蒸发波导由于其折射效应对雷达、通信具有显著影响。全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)全天候、被动接收的特点使其具有探测蒸发波导的应用潜力,然而岸基GNSS-R探测的空间范围与蒸发波导高度密切相关,在中国近海复杂的蒸发波导环境下是否具备实用价值仍有待研究。因此,基于沿海气象观测站实测数据以及欧洲中期天气预报中心发布的海水表面温度数据,采用蒸发波导预测模型与GNSS-R蒸发波导探测范围模型,系统分析了GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的时空分布特征。结果表明,基于中国沿海气象数据得到的GNSS-R探测蒸发波导的空间范围在UTC时间5时至7时达到峰值,至夜间逐渐降低并趋于稳定;季节变化方面,夏秋季平均探测范围最大,冬季最小,在蒸发波导的高发期和平静期,GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的平均值分别为145 km和103 km;此外,地域地形差异对探测范围也有影响,辽东半岛以及海南岛西侧探测范围平均值均大于东侧,而台湾海峡作为蒸发波导的高发区域,其GNSS-R探测蒸发波导的空间范围明显大于周边海域。研究结果将扩展气象数据的应用领域,提高相关区域雷达探测效能,并且为通信提供干扰预警信息。 展开更多
关键词 蒸发波导 GNSS反射 有效散射半径 气象观测
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简缩极化GNSS-ReSAR陆面遥感技术研究 认领 引用
7
作者 吴学睿 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2025年第9期902-915,共14页
全球导航卫星系统反射测量技术是一种通过解析导航卫星反射信号实现地表参数反演的有效对地观测手段。已有研究表明,传统全球导航卫星系统反射测量技术系统主要采用单一极化配置(右旋圆极化发射与左旋圆极化接收,简称LR极化),对其他极... 全球导航卫星系统反射测量技术是一种通过解析导航卫星反射信号实现地表参数反演的有效对地观测手段。已有研究表明,传统全球导航卫星系统反射测量技术系统主要采用单一极化配置(右旋圆极化发射与左旋圆极化接收,简称LR极化),对其他极化组合的散射特性研究相对薄弱。随着技术进步,采用右旋圆极化天线接收地表反射信号的方案逐渐受到重视。同时,传统全球导航卫星系统反射测量技术的时延—多普勒图处理模式在不同观测几何条件下对散射特征的利用效率较低。在此背景下,发展能够跨几何构型有效接收地表散射信号的全球导航卫星系统合成孔径雷达(GNSS-SAR)技术成为具有潜力的研究方向。通过聚焦简缩极化全球导航卫星系统反射测量技术与合成孔径雷达融合技术的遥感探索,基于西班牙机载全球导航卫星系统反射计(GLORI)实验获取的双极化[RR(右旋圆极化发射与右旋圆极化接收)]数据开展了土壤水分反演研究,并同步利用中国天目商业卫星的双极化全球导航卫星系统反射测量技术数据进行对比验证。实验表明,RR极化反射率较LR极化低约10 dB,但基于两种极化反演的土壤水分精度具有可比性。受限于简缩极化数据获取能力,采用基于辐射传输理论构建的LAGRS模型解析简缩极化的其他散射特性。通过系统分析合成孔径雷达融合技术模式的散射机制与发展趋势,在一定程度上为新一代全球导航卫星系统反射测量技术技术演进提供了理论参考。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射测量技术 简缩极化 时延—多普勒图 合成孔径雷达
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基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习模型的星载GNSS-R植被含水量反演方法 认领 引用
8
作者 张永凤 布金伟 左小清 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2025年第4期442-451,共10页
基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习网络模型定量反演植被含水量(VWC),将时延多普勒图像、全球导航卫星系统反射测量观测变量以及地表辅助参数作为模型输入,用土壤湿度主被动探测卫星中的VWC数据作为参考数据,将BiGRU-CNN-Net模型与... 基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习网络模型定量反演植被含水量(VWC),将时延多普勒图像、全球导航卫星系统反射测量观测变量以及地表辅助参数作为模型输入,用土壤湿度主被动探测卫星中的VWC数据作为参考数据,将BiGRU-CNN-Net模型与LightGBM和XGBoost两种模型反演的VWC进行对比.结果发现,BiGRU-CNN-Net模型的性能优于LightGBM和XGBoost模型,其Pearson相关系数R=0.85,均方根误差精度分别提升了14.86%和25.00%;平均绝对误差精度分别提升了30.65%和38.57%;平均绝对百分比误差精度分别提升了54.94%和58.50%,表明BiGRUCNN-Net模型在反演VWC方面具有显著优势. 展开更多
关键词 旋风全球导航卫星系统 全球导航卫星系统反射测量 土壤湿度主被动探测卫星 植被含水量 深度学习
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星载GNSS-R海面风速反演方法对比与性能评估 认领 引用
9
作者 郭圣斌 范陈清 万勇 《海洋技术学报》 2025年第6期11-19,共9页
利用全球导航卫星系统反射(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)信号反演海面风速时,首先从时延-多普勒图(Delay-Doppler Map,DDM)中提取归一化双基雷达散射截面(Normalized Bistatic Radar Cross Section,NBRCS... 利用全球导航卫星系统反射(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)信号反演海面风速时,首先从时延-多普勒图(Delay-Doppler Map,DDM)中提取归一化双基雷达散射截面(Normalized Bistatic Radar Cross Section,NBRCS)和前沿斜率(Leading Edge Slope,LES),并分别构建与海面风速相关的地球物理模型函数(Geophysical Model Functions,GMF),然后采用最小方差估计(Minimum Variance Estimator,MVE)方法和粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)方法对NBRCS GMF和LES GMF反演结果进行组合,以期获得优于单一观测值反演精度的结果。对NBRCS GMF、LES GMF、MVE方法和PSO方法的风速反演结果进行对比分析,结果显示MVE和PSO两种组合反演方法整体均方根误差和相关系数均为1.79 m/s和0.75,但PSO方法的系统偏差略大于MVE方法;相较于NBRCS GMF和LES GMF,两种组合反演方法均方根误差分别降低了约5.3%和16.0%。结果表明:融合多个观测值的组合反演方法优于传统单一观测值GMF方法,能够提高GNSS-R风速反演的可靠性与反演精度。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射 海面风速反演 地球物理模型函数 最小方差估计方法 粒子群优化方法
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星载GNSS-R技术在地表冻融判别中的应用 认领 引用 被引量：1
10
作者 魏涛 韩磊 《北京测绘》 2025年第11期1688-1694,共7页
准确识别地表冻融过程在气候和生态系统中起着重要作用。针对季节性冻土地区的地表冻融状态的转变特征,本文基于全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术开展了青藏高原地区近地表冻融状态的识别研究。以2020年的旋风卫星导航系统(CYGNSS)观... 准确识别地表冻融过程在气候和生态系统中起着重要作用。针对季节性冻土地区的地表冻融状态的转变特征,本文基于全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术开展了青藏高原地区近地表冻融状态的识别研究。以2020年的旋风卫星导航系统(CYGNSS)观测数据为基础,结合欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据(ERA-5 Land)和土壤水分主被动项目(SMAP)冻融产品构建特征数据集,并引入极限梯度树(XGBoost)机器学习算法,实现对青藏高原地区的近地表冻融状态分类判别。实验表明:基于CYGNSS观测数据和XGBoost构建的模型对冻融状态判别准确率达到76.13%,受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积(AUC)值为0.77,具备较高的分类性能,验证了GNSS-R技术在地表冻融检测中的可行性和有效性。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术 极限梯度树(XGBoost) 地表冻融 青藏高原 旋风卫星导航系统
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一种面向灾害监测的微带型GNSS-R上视天线单元仿真设计 认领 引用
11
作者 徐延峰 孙蕊 熊秋茹 《现代导航》 2025年第3期181-187,共7页
设计了一种应用于全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)系统的上视天线单元。针对传统天线存在交叉极化纯度低及相位中心偏差大的问题,应用了一种双U型槽加载方法,显著提升了交叉极化隔离度和相位中心稳定度,并基于该方法采用层叠结构实现... 设计了一种应用于全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)系统的上视天线单元。针对传统天线存在交叉极化纯度低及相位中心偏差大的问题,应用了一种双U型槽加载方法,显著提升了交叉极化隔离度和相位中心稳定度,并基于该方法采用层叠结构实现双频化。天线的工作频段包括GPS的L1(北斗B1)频段和L5(北斗B2a)频段。仿真结果表明天线的回波损耗S11带宽分别约为120 MHz和21 MHz,中心频率轴比均小于3 dB,在L5(B2a)频段相位中心稳定度约为1.2 mm。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统 全球导航卫星系统反射测量 微带天线 圆极化 相位中心稳定度 U型槽
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以“四位一体”策略驱动中国全球导航卫星系统反射测量产业化升级 认领 引用
12
作者 金双根 贾燕 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第8期115-123,共9页
全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术凭借其全天候、全天时及广域覆盖的优势,实现了高频采样与较高空间分辨率探测,显著提升了对全球地表环境的时空监测能力。详细分析了GNSS-R反... 全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术凭借其全天候、全天时及广域覆盖的优势,实现了高频采样与较高空间分辨率探测,显著提升了对全球地表环境的时空监测能力。详细分析了GNSS-R反射测量技术的国内外发展现状,指出了中国现阶段存在的主要问题,包括空间规划标准不统一、遥感数据管理机制碎片化以及产业应用政策支持不足等。借鉴欧盟Copernicus数据共享机制和美国商业航天发展经验,提出了一套面向中国GNSS-R技术发展的“四位一体”对策建议。该方案涵盖建设国家GNSS-R数据中台、主导GNSS-R国际标准制定、培育星地协同应用生态、推动GNSS-R商业化,旨在为中国GNSS-R技术发展提供系统性解决路径。该对策建议不仅有助于推动中国从GNSS-R技术领先者向规则制定者转型,也为提升中国在全球空间治理体系及相关应用领域的话语权提供了重要参考。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射测量 环境遥感 研究发展现状 产业化对策建议
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星载GNSS-R土壤湿度反演中开放水域的影响 认领 引用 被引量：7
13
作者 杨文涛 徐天河 +3 位作者 王娜子 高凡 荆丽丽 贺匀峤 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1779-1786,共8页
通过星载全球导航卫星系统-反射测量(GNSS-R)技术可以获取高时空分辨率的土壤湿度(SM)信息,但开放水域会影响反演结果的精度。针对此问题,提出一种开放水域剔除的改进方法。校正其模拟功率得出反射率,结合掩膜数据精确剔除开放水域。为... 通过星载全球导航卫星系统-反射测量(GNSS-R)技术可以获取高时空分辨率的土壤湿度(SM)信息,但开放水域会影响反演结果的精度。针对此问题,提出一种开放水域剔除的改进方法。校正其模拟功率得出反射率,结合掩膜数据精确剔除开放水域。为验证改进方法的可行性,处理了2个开放水域比较密集的试验区内为期一年的飓风全球导航卫星系统(CYGNSS)1级数据。反演结果与主被动土壤湿度(SMAP)3级土壤湿度产品进行对比分析,其均方根误差为0.0521 cm3/cm3,相关性为0.654。与开放水域剔除前的结果相比分别提升6.2%和9%;与CYGNSS官方发布的产品相比分别提升32%和24%。反演结果可以作为SMAP的SM补充,提供高时间分辨率的SM值。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统-反射测量 土壤湿度 开放水域 飓风全球导航卫星系统 主被动土壤湿度
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TDS-1 GNSS reflectometry wind geophysical model function response to GPS block types 认领 引用 被引量：3
14
作者 Fade Chen Xiaohong Zhang +3 位作者 Fei Guo Jiazhu Zheng Yang Nan Mohamed Freeshah 《Geo-Spatial Information Science》 SCIE EI CSCD 2022年第2期312-324,共13页
This paper presents the TDS-1 GNSS reflectometry wind Geophysical Model Function(GMF)response to GPS block types.The observables were extracted from Delay Doppler Maps(DDMs)after taking the receiver antenna gains effe... This paper presents the TDS-1 GNSS reflectometry wind Geophysical Model Function(GMF)response to GPS block types.The observables were extracted from Delay Doppler Maps(DDMs)after taking the receiver antenna gains effects and GNSS-R geometry effects into account.Since the DDM is affected by GPS EffectiveIsotropic Radiated Power(EIRP),we first investigate the sensitivity of observables to the GPS block.Additionally,the observables at high SNRs are more sensitive to wind speed,but the spatial coverage at high signal to noise ratios(SNRs)is lower,while DDMs at low SNRs have the opposite characteristics.To balance the accuracy and spatial coverage,the DDM datasets are divided into two parts:high SNR(>0 dB)and low SNR(>−10 dB and≤0 dB)to develop wind GMF.Then,the influences of GPS block on wind speed retrieval both at high and low SNR is analyzed.Results show that the block types have impacts on wind GMF and the use of a prior GPS block can contribute to a better wind speed retrieval both at high and low SNR.Compared with ASCAT,the Root Mean Square Error(RMSE)value of wind speed retrieval at high and low SNR are 2.19 m/s and 3.13 m/s,respectively,when all TDS data are processed without distinguishing GPS block types.However,if the TDS data are separately processed and used to develop wind GMF through different blocks,both the accuracy and correlation coefficient can be improved to some extent.Finally,the influence of significant height of the swell(Hs)on SNR observables is analyzed,and it is demonstrated that there is no obvious linear or nonlinear relationship between them. 展开更多
关键词 Global Navigation Satellite System-Reflectometry(GNSS-R) Delay-Doppler Map(DDM) wind speed Geophysical Model Function(GMF) TechDemoSat-1(TDS-1) GPS block
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A review of the BuFeng-1 GNSS-R mission:calibration and validation results of sea surface and land surface 认领 引用 被引量：3
15
作者 Cheng Jing Weiqiang Li +9 位作者 Wei Wan Feng Lu Xinliang Niu Xiuwan Chen Antonio Rius Estel Cardellach Serni Ribó Baojian Liu Zhizhou Guo Yang Nan 《Geo-Spatial Information Science》 SCIE EI CSCD 2024年第3期638-652,共15页
In this paper,we will conclude the results of Bufeng-1(BF-1)A/B data processing,calibration workflow,and validation of the calibrated sea surface winds,land surface soil moisture,and sea surface height measurements.Si... In this paper,we will conclude the results of Bufeng-1(BF-1)A/B data processing,calibration workflow,and validation of the calibrated sea surface winds,land surface soil moisture,and sea surface height measurements.Since 2019,the BF-1 mission has operated in-orbit for over 4 years.The Earth reflected delay Doppler maps(DDMs)are continuously collected to perform global sea surface and land observations.At the same time,the intermediate frequency(IF)raw data are also obtained for 12 seconds every pass in diagnostic mode.To begin with,a brief description of the spaceborne Global Navigation Satellite System Reflectometry(GNSS-R)technique will be provided in the introduction.Next,we will present the overview of Chinese BF-1 mission and the data specifications used in our research.In the next section,the BF-1 mission-related spaceborne power calibration and validation are presented to show the support to power DDM observable production for sea surface and land surface applications.Then,the status of Chinese Beidou System(BDS)Equivalent Isotropic Radiated Power(EIRP)acquisition programme is then introduced.Furthermore,the latest sea surface height(SSH)measurements results including two modes(group delay and carrier phase)and wind speed derivation based on machine learning(ML)method will be spatial-temporal aligned and validated with auxiliary datasets including Denmark Technology University(DTU)mean sea surface(MSS)products and European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)ERA5 reanalysis.The previous published results of sea surface winds retrieval under Hurricane conditions and soil moisture retrieval are also reviewed for the BF-1 mission applications.Finally,the conclusion of BF-1 derived results will be discussed to draw out ongoing/future works. 展开更多
关键词 Global Navigation Satellite System-Reflectometry(GNSS-R) Delay-Doppler Map(DDM) sea surface height(SSH) soil moisture sea surface wind speed Bufeng-1 Immediate Frequency(IF)
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地基GNSS-R功率测量应用中的天线方向性影响分析 认领 引用 被引量：7
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作者 洪学宝 张波 +1 位作者 杨东凯 汉牟田 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期658-664,共7页
全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)地基功率测量应用中,信号接收天线对于背向同极化和各向交叉极化信号的抑制并不理想.为了分析天线方向性对于目标信号相关功率测量的影响,... 全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)地基功率测量应用中,信号接收天线对于背向同极化和各向交叉极化信号的抑制并不理想.为了分析天线方向性对于目标信号相关功率测量的影响,以右旋圆极化(right hand circular polarized,RHCP)直射信号接收天线和左旋圆极化(left hand circular polarized,LHCP)反射信号接收天线为例,建立了实际天线接收信号的相关功率模型,确定了实际信号相关功率的概率分布以及数字特征,在仿真信号相关功率的数字特征的基础上计算了相关功率的相对偏差和离散系数并进行了分析.结果表明:天线方向性的不理想会造成目标信号相关功率测量误差,RHCP天线方向性仅在低卫星高度角范围内对直射目标信号相关功率测量有较大影响,而LHCP天线方向性在整个卫星高度角变化范围内都对反射目标信号相关功率测量有显著影响. 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射信号遥感技术(GNSS-R) 相关功率 测量误差 天线方向性
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基于相关功率修正的地基GNSS-R土壤湿度反演 认领 引用 被引量：6
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作者 洪学宝 张波 +3 位作者 阮宏梁 汉牟田 杨东凯 宋曙辉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1558-1564,共7页
利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中,实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题,提出了基于多项式拟合的信号相关功率修... 利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中,实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题,提出了基于多项式拟合的信号相关功率修正方法。为了验证所提方法的有效性,开展了地基GNSS-R土壤湿度观测实验,结果表明:基于多项式拟合的相关功率修正可以消除信号相关功率的类余弦振荡,提升GNSS-R土壤湿度反演中的观测数据有效性和反演结果准确性。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R) 相关功率 振荡偏差 多项式拟合 土壤湿度
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一种改进的星载GNSS-R卷积神经网络海冰检测方法 认领 引用 被引量：10
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作者 叶世榕 罗歆琪 +1 位作者 南阳 夏朋飞 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期90-99,共10页
卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)已用于星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)海冰检测,其具有数据预处理简单、最大限度保留反射面信息等优势,但已有GNSS-R CNN海... 卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)已用于星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)海冰检测,其具有数据预处理简单、最大限度保留反射面信息等优势,但已有GNSS-R CNN海冰检测方法研究的数据集时间跨度较小,代表性有限,且未考虑训练集内海水、海冰时延多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的比例对方法泛化能力的影响。针对该问题,首先提出一种筛除畸形DDM方法,有效筛除错误数据;然后,设计合适的CNN结构及参数,通过小样本对比实验发现CNN模型在训练集内海水、海冰DDM的比例为1∶1时具有高准确率和最佳泛化能力,并优化数据集选取策略;最后使用2018年全年大样本数据集评估改进的方法在大数据量和大时间跨度时的有效性和可靠性。研究表明,改进的方法通过加强数据质量控制、优化数据集选取策略,提升了CNN海冰检测方法的泛化能力及可靠性,使其更适用于实际应用场景,为海冰消融等研究提供参考。 展开更多
关键词 卷积神经网络 时延多普勒图 海冰检测 全球导航卫星系统反射测量技术
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融合星载GNSS-R数据和多变量参数全球海洋有效波高深度学习反演法 认领 引用 被引量：5
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作者 布金伟 余科根 +4 位作者 汪秋兰 李玲惠 刘馨雨 左小清 常军 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1321-1335,共15页
星载GNSS-R作为一种新兴的观测方法,最近被应用于有效波高反演。现有研究通常使用从延迟多普勒图中提取的特征值以构建经验地球物理模型函数反演SWH。然而,使用多个变量参数作为模型输入具有很大挑战。为此,本文提出了一个融合星载GNSS-... 星载GNSS-R作为一种新兴的观测方法,最近被应用于有效波高反演。现有研究通常使用从延迟多普勒图中提取的特征值以构建经验地球物理模型函数反演SWH。然而,使用多个变量参数作为模型输入具有很大挑战。为此,本文提出了一个融合星载GNSS-R数据和多变量参数反演全球海面SWH的深度学习网络模型(GloWH-Net)。为了验证本文模型的性能,ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH数据被用作广泛测试的参考数据,以评估GloWH-Net模型和先前模型(即经验模型和机器学习模型)的SWH反演性能。结果表明,当分别使用ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH作为参考值时,所提的GloWH-Net模型反演SWH的均方根误差分别为0.330、0.393和0.433 m,相关系数分别为0.91、0.89和0.84。相比基于最小方差估计器的经验组合模型反演SWH的均方根误差分别降低了53.45%、48.06%和40.63%;相比袋装树机器学习模型反演SWH的均方根误差分别降低了21.92%、18.72%和4.47%。表明了本文方法在反演全球海面SWH方面具有显著优势。 展开更多
关键词 GNSS-R 延迟多普勒图 海洋有效波高 经验模型 深度学习模型
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GNSS-R陆面遥感为重要补充的土壤水分监测体系设计 认领 引用 被引量：4
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作者 张强 李莲芳 +2 位作者 杨世琦 范莉 何泽能 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期114-119,共6页
介绍了GNSS-R陆面遥感的原理和发展现状,在重庆市土壤水分监测现状分析基础上,设计了一种面向用户需求的土壤水分综合监测体系.在方案设计中,对人工测墒、地面气象站、自动土壤水分监测、卫星遥感干旱监测、 GNSS-R陆面遥感等5种监测手... 介绍了GNSS-R陆面遥感的原理和发展现状,在重庆市土壤水分监测现状分析基础上,设计了一种面向用户需求的土壤水分综合监测体系.在方案设计中,对人工测墒、地面气象站、自动土壤水分监测、卫星遥感干旱监测、 GNSS-R陆面遥感等5种监测手段进行了时间分辨率、空间分辨率、观测代表性的对比分析,说明将GNSS-R陆面遥感作为重要补充进行综合土壤水分监测体系设计是可行的、有益的.研究表明, GNSS-R路面遥感的应用可进一步提高重庆市土壤水分监测体系时空分辨率,填补自动土壤水分观测和卫星遥感在时间分辨率、空间分辨率之间的衔接空白,拓展GNSS连续跟踪站网新应用.与雷达估测降水、卫星重力、陆面资料同化结合,可为长江上游水资源动态监测提供支撑. 展开更多
关键词 重庆 GNSS-R 土壤水分 陆面遥感 卫星测高
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