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Improving the spaceborne GNSS-R altimetric precision based on the novel multilayer feedforward neural network weighted joint prediction model 认领 引用 被引量：1
1
作者 Yiwen Zhang Wei Zheng Zongqiang Liu 《Defence Technology（防务技术）》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期271-284,共14页
Global navigation satellite system-reflection(GNSS-R)sea surface altimetry based on satellite constellation platforms has become a new research direction and inevitable trend,which can meet the altimetric precision at... Global navigation satellite system-reflection(GNSS-R)sea surface altimetry based on satellite constellation platforms has become a new research direction and inevitable trend,which can meet the altimetric precision at the global scale required for underwater navigation.At present,there are still research gaps for GNSS-R altimetry under this mode,and its altimetric capability cannot be specifically assessed.Therefore,GNSS-R satellite constellations that meet the global altimetry needs to be designed.Meanwhile,the matching precision prediction model needs to be established to quantitatively predict the GNSS-R constellation altimetric capability.Firstly,the GNSS-R constellations altimetric precision under different configuration parameters is calculated,and the mechanism of the influence of orbital altitude,orbital inclination,number of satellites and simulation period on the precision is analyzed,and a new multilayer feedforward neural network weighted joint prediction model is established.Secondly,the fit of the prediction model is verified and the performance capability of the model is tested by calculating the R2 value of the model as 0.9972 and the root mean square error(RMSE)as 0.0022,which indicates that the prediction capability of the model is excellent.Finally,using the novel multilayer feedforward neural network weighted joint prediction model,and considering the research results and realistic costs,it is proposed that when the constellation is set to an orbital altitude of 500 km,orbital inclination of 75and the number of satellites is 6,the altimetry precision can reach 0.0732 m within one year simulation period,which can meet the requirements of underwater navigation precision,and thus can provide a reference basis for subsequent research on spaceborne GNSS-R sea surface altimetry. 展开更多
关键词 GNSS-R satellite constellations Sea surface altimetric precision Underwater navigation Multilayer feedforward neural network
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Multi-objective trajectory optimization for spaceborne antennas with nonlinear coupling using hp-adaptive pseudospectral discretization 认领 引用
2
作者 Feng GAO Guanghui SUN 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期517-530,共14页
Spaceborne antennas are essential for remote sensing,deep-space communication,and Earth observation,yet their trajectory planning is complicated by nonlinear base-manipulator coupling and antenna flexibility.To addres... Spaceborne antennas are essential for remote sensing,deep-space communication,and Earth observation,yet their trajectory planning is complicated by nonlinear base-manipulator coupling and antenna flexibility.To address these challenges,this paper proposes a multi-objective trajectory optimization framework.The system dynamics capture both nonlinear rigid-flexible coupling and antenna deformation through a reduced-order formulation.To enhance discretization efficiency,a predictive-terminal hp-adaptive pseudospectral method is employed,assigning collocation density based on task-phase characteristics:finer resolution is applied to dynamic segments requiring higher accuracy,especially near the terminal phase.This enables efficient transcription of the continuous-time problem into a Nonlinear Programming Problem(NLP).The resulting NLP is then solved using a multi-objective optimization strategy based on the nondominated sorting genetic algorithm II,which explores trade-offs among antenna pointing accuracy,energy consumption,and structural vibration.Numerical results demonstrate that the proposed method achieves a reduction of approximately 14.0% in control energy and 41.8%in peak actuation compared to a GPOPS-II baseline,while significantly enhancing vibration suppression.The resulting Pareto front reveals structured trade-offs and clustered solutions,offering robust and diverse options for precision,low-disturbance mission planning. 展开更多
关键词 hp-adaptive pseudospectral method Multi-objective trajectory optimization Nonlinear dynamics Rigid-flexible coupling Spaceborne antenna Structural vibration suppression
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Joint intra-frame and inter-frame imaging algorithm for spaceborne ISAR imaging of air target 认领 引用
3
作者 ZHOU Yichen WANG Yong 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE CSCD 2026年第2期412-430,共19页
The spaceborne inverse synthetic aperture radar(ISAR)has attracted significant attention due to its extensive observation range and imaging performance.However,the complex motion between spaceborne platform and the ai... The spaceborne inverse synthetic aperture radar(ISAR)has attracted significant attention due to its extensive observation range and imaging performance.However,the complex motion between spaceborne platform and the air target leads to complex signal modulation.The scattering anisotropy and occlusion lead to the scattering points missing problem.These problems pose a serious challenge to the traditional ISAR imaging algorithms.Aiming at the above problems,this paper proposes a joint intra-frame and inter-frame imaging algorithm based on spaceborne ISAR.In this algorithm,we divide the long coherent processing interval into several sub-apertures using the narrow-band tracking data,and each-order terms of the signal within sub-aperture is derived in detail.Then,the intra-frame algorithm based on the parametric minimized image entropy search is proposed to correct the spatial-variant phase errors caused by the complex relative motion.As to the well-focused images from different views and the rotation parameters obtained in sub-apertures,the inter-frame algorithm based on wavelet transform can perform image registration and image fusion to obtain more detailed target feature information and more complete target structure.In simulated and real-measured data experiments,the effectiveness and superiority of the proposed algorithm are validated. 展开更多
关键词 spaceborne inverse synthetic aperture radar(ISAR) long coherent processing interval division intra-frame complex motion compensation inter-frame image fusion
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GNSS-R陆表反射率空间分异驱动因子定量分析与分区模式 认领 引用 被引量：1
4
作者 严清赟 郭紫璇 +2 位作者 潘元进 贾燕 金双根 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第2期315-327,共13页
全球导航卫星系统反射测量观测参数(如地表反射率)与土壤湿度、植被、地形等多种参数间存在复杂的耦合效应,区域尺度上存在强烈的空间异质性,使宏观气候-地表分区法难以有效刻画多因素共同作用下的响应关系。本文定量分析GNSS-R地表反... 全球导航卫星系统反射测量观测参数(如地表反射率)与土壤湿度、植被、地形等多种参数间存在复杂的耦合效应,区域尺度上存在强烈的空间异质性,使宏观气候-地表分区法难以有效刻画多因素共同作用下的响应关系。本文定量分析GNSS-R地表反射率空间分异的驱动因子,并提出一种基于驱动因子解释力量化的分区模式。首先,采用地理探测器模型定量评估多种地表驱动因子(包括地形、植被、土壤及土地覆盖)对旋风全球导航卫星系统反射率空间分异的解释力(q值),结果表明地表粗糙度、地形高程和土地覆盖类型是影响反射率空间分异的3类主导因子。为考察多因子叠加效应,在耦合关系的基础上,将解释力最强的粗糙度因子分别与土壤湿度和植被含水量进行叠加,构建“粗糙度+土壤湿度”和“粗糙度+植被”两类复合分区模型,并结合线性回归方法,系统对比不同分区策略与地表参数组合下对反射率的拟合效果(以加权R2为评估指标)。研究结果表明:(1)分区叠加模式(尤其是“粗糙度+植被”组合)的模型拟合优度普遍优于单一因子分区;(2)引入表征散射机制的PN值可显著提升模型性能;(3)土地覆盖分区因样本量分布极度不均,其高加权R2得益于大样本草地区域的高精度拟合,而非全局最优;(4)模型在低海拔平坦区域表现优异,而在高海拔地形复杂区域精度受限。相较于宏观气候-地表分区法,采用驱动因子量化构建的分区模式在GNSS-R地表反射率线性回归模型中表现出更优的拟合效果。该成果为GNSS-R遥感数据在地表参数反演、环境监测及气候变化研究中的精准应用提供了重要的方法支撑,有助于推动多源遥感数据融合与地表过程耦合分析向更精细化、机理化的方向发展,对提升全球及区域尺度陆表水文、生态及气候模型的模拟精度具有积极的理论与实践意义。 展开更多
关键词 GNSS-R 驱动因子 空间异质性 线性回归 分区模式
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星载GNSS-R全球海浪波周期估计的经验模型构建 认领 引用
5
作者 布金伟 刘淑慧 +4 位作者 徐顺双 向彤粟 汪秋兰 籍超颖 左小清 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第4期684-697,共14页
波周期是海浪重要参数之一,通常由卫星高度计后向散射系数和有效波高获得。然而,由于重访周期长以及大雨期间信号衰减的问题,该方法难以满足动态变化的需求。星载GNSS-R为波周期估计提供了一种手段,但目前很少有研究关注波周期估算,复... 波周期是海浪重要参数之一,通常由卫星高度计后向散射系数和有效波高获得。然而,由于重访周期长以及大雨期间信号衰减的问题,该方法难以满足动态变化的需求。星载GNSS-R为波周期估计提供了一种手段,但目前很少有研究关注波周期估算,复杂海洋环境缺少可靠的估算模型。因此,本文在现有散射理论的基础上,通过系统梳理星载GNSS-R观测值与海浪有效波高及波周期之间的物理数学关系,提出一种星载GNSS-R波周期估计模型构建方法。利用低风速(10 m/s)海况条件下的星载GNSS-R数据、第五代再分析(ERA5)数据提出了波周期与有效波高和GNSS-R观测值之间的经验线性模型和幂函数模型。采用ERA5、第三代波浪模型、Jason-3和浮标波周期数据作为参考,验证所提模型估计波周期的性能。试验结果表明,归一化雷达散射截面观测值的波周期估计精度略优于前沿斜率观测值,且三参数幂函数模型稍优于线性模型和双参数幂函数模型。与现有模型相比,本文模型在均方根误差、相关系数和平均绝对百分比误差方面分别提高了16.44%、13.33%和12.65%。此外,在低风和高风条件下与不同验证数据对比均吻合良好,并且通过按比例划分验证和5折交叉验证对比分析表明,本文模型兼具良好的泛化能力与稳定的模型结构,这充分证明了该模型具有高度的可靠性。 展开更多
关键词 星载GNSS-R 有效波高 波周期 幂函数模型
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顾及地表反射率不确定性的风云三号GNSS-R洪涝监测方法:以8·2广东极端暴雨灾害为例 认领 引用
6
作者 马中民 张双成 +3 位作者 周昕 刘奇 刘宁 王恒利 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第3期451-464,共14页
2025年8月2日至6日,广东经历了21世纪以来第5强、8月最强的极端暴雨,持续强降水引发严重洪涝灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。星载全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术因其重访周期短、不受云雨影响,已在洪涝监测中展现出重要应用潜力... 2025年8月2日至6日,广东经历了21世纪以来第5强、8月最强的极端暴雨,持续强降水引发严重洪涝灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。星载全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术因其重访周期短、不受云雨影响,已在洪涝监测中展现出重要应用潜力。本文评估了我国自主研制的风云三号系列卫星GNSS-R数据在暴雨洪涝应急监测中的表现。首先,介绍了地表反射率(SR)的计算方法及多GNSS系统SR融合模型。针对传统“硬阈值”方法易受高土壤湿度干扰的问题,提出了一种改进的考虑SR模糊过渡的洪涝探测方法。该方法利用Sigmoid函数将连续的SR映射为地表淹没概率,并根据置信区间引入基于不确定性的动态阈值方法,将研究区划分为高置信水区、高置信非水区和不确定区。随后,通过与Cyclone GNSS(CYGNSS)地表水产品进行对比,利用混淆矩阵评估了本文方法的有效性。结果表明,与传统的硬阈值方法相比,本文方法在洪涝前后地表水探测的总体精度分别提高了10.38%和10.96%,有效减少了因土壤湿度偏高而产生的假阳性结果。进一步与SWOT和GFM产品对比发现,三者探测的洪涝范围基本一致。综上,本文结果验证了风云三号GNSS-R在洪涝应急监测中的能力,并为利用星载GNSS-R开展洪涝探测提供了一种方法。 展开更多
关键词 风云三号 星载GNSS-R GNOS-Ⅱ 洪涝监测 8·2广东极端暴雨
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基于POBI插值变化率的星载GNSS-R洪水动态监测——以桂林市2024年重大洪涝灾害为例 认领 引用
7
作者 刘立龙 张宏伟 +1 位作者 陈发德 原涛涛 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2026年第6期758-764,共7页
针对星载GNSS-R技术在大尺度洪水淹没范围图中引入插值导致准确性降低和单一水体误判的问题,本文提出一种基于历史同期观测插值(POBI)反射率变化率的动态监测方法。利用2019—2023年雨季CYGNSS反射率数据与中国1 km分辨率月降雨量产品,... 针对星载GNSS-R技术在大尺度洪水淹没范围图中引入插值导致准确性降低和单一水体误判的问题,本文提出一种基于历史同期观测插值(POBI)反射率变化率的动态监测方法。利用2019—2023年雨季CYGNSS反射率数据与中国1 km分辨率月降雨量产品,构建POBI空间插值模型,并结合双基雷达公式反演地表反射率,系统分析桂林市2024-06极端降雨事件中的洪水演进过程。结果表明,在未采样区域的反射率插值中,RMSE较自然邻近法平均降低20.98%;基于变化率的淹没识别机制有效规避了传统阈值法的主观性,监测结果显示,市中心城区在06-19的淹没面积较06-12扩大48.68%,空间演变与SMAP土壤湿度变化高度一致。该研究为星载GNSS-R在高动态、低覆盖率区域的洪水精细化监测提供了可靠的方法支撑。 展开更多
关键词 星载GNSS-R CYGNSS 洪水监测 POBI
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基于GNSS-R与辐射计数据融合的土壤含水率反演方法 认领 引用
8
作者 郭秀梅 逄海港 +2 位作者 孙波 寇希龙 陈倩 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第10期330-340,共11页
土壤含水率是影响农业生产和气候环境变化的重要因素。针对传统GNSS-R土壤含水率反演方法精度低、无法提取数据深度特征等局限,本文提出一种融合卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)的深度学习模型,用于土壤含水率反演。该模型可... 土壤含水率是影响农业生产和气候环境变化的重要因素。针对传统GNSS-R土壤含水率反演方法精度低、无法提取数据深度特征等局限,本文提出一种融合卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)的深度学习模型,用于土壤含水率反演。该模型可充分发挥CNN在特征提取与LSTM在时序建模方面的优势,尤其在多源数据融合方面的互补性。通过融合GNSS-R反射信号与微波辐射计数据(亮温(TB)、土壤粗糙度和植被覆盖指数(TR)),模型能更全面刻画土壤含水率变化趋势。与传统GNSS-R反演模型及多种机器学习方法(如支持向量机(SVM)、多层感知机(MLP)、随机森林(RF))相比,所构建模型相关系数(R)和均方根误差(RMSE)表现更优。试验验证结果表明,CNN-LSTM在精度、稳定性及泛化能力方面具有明显优势,适用于固定区域土壤含水率的连续监测,展示了深度神经网络在遥感数据融合与土壤含水率反演中的应用潜力。 展开更多
关键词 土壤含水率 GNSS-R 辐射计 CNN-LSTM
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Up-to-date high-resolution understory terrain extraction based on satellite stereo photogrammetry and spaceborne LiDAR 认领 引用
9
作者 Hao Xiong Bingtao Chang +3 位作者 Xiaodong Lan Huizhou Zhou Yang Chen Wuming Zhang 《Forest Ecosystems》 SCIE CAS CSCD 2025年第6期1149-1162,共14页
Accurate digital terrain models(DTMs)are essential for a wide range of geospatial and environmental applications,yet their derivation in forested regions remains a significant challenge.Existing global DTMs,typically ... Accurate digital terrain models(DTMs)are essential for a wide range of geospatial and environmental applications,yet their derivation in forested regions remains a significant challenge.Existing global DTMs,typically generated from satellite stereo photogrammetry or interferometric synthetic aperture radar(InSAR),fail to accurately capture understory terrain due to limited penetration capabilities,resulting in elevation overestimation in densely vegetated areas.While airborne light detection and ranging(LiDAR)can provide high-accuracy DTMs,its limited spatial coverage and high acquisition cost hinder large-scale applications.Thus,there is an urgent need for a scalable and cost-effective approach to extract DTMs directly from satellite-derived digital surface models(DSMs).In this study,we propose a simple,interpretable understory terrain extraction method that utilizes canopy height data from Global Ecosystem Dynamics Investigation(GEDI)and Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2(ICESat-2)to construct a tree height surface model,which is then subtracted from the stereo-derived DSM to generate the final DTM.By directly incorporating LiDAR constraints,the method avoids error propagation from multiple heterogeneous datasets and reduces reliance on ancillary inputs,ensuring ease of implementation and broad applicability.In contrast to machine learning-based terrain modeling methods,which are often prone to overfitting and data bias,the proposed approach is simple,interpretable,and robust across diverse forested landscapes.The accuracy of the resulting DTM was validated against airborne LiDAR reference data and compared with both the Copernicus Digital Elevation Model(DEM)and the forest and buildings removed DEM(FABDEM),a global bare-earth elevation model corrected for vegetation bias.The results indicate that the proposed DTM consistently outperforms the Copernicus DEM(CopDEM)and achieves accuracy comparable to FABDEM.In addition,its finer spatial resolution of 1 m,compared to the 30 m resolution of FABDEM,allows for more detailed terrain representation and better capture of fine-scale variation.This advantage is most pronounced in gently to moderately sloped areas,where the proposed DTM shows clearly higher accuracy than both the CopDEM and FABDEM.The results confirm that high-resolution DTMs can be effectively extracted from DSMs using spaceborne LiDAR constraints,offering a scalable solution for terrain modeling in forested environments where airborne LiDAR is unavailable.To illustrate the potential utility of the proposed DTM,we applied it to a fire risk mapping application based on topographic parameters such as slope,aspect,and elevation.This case highlights how improved terrain representation can support geospatial hazard assessments. 展开更多
关键词 Digital terrain models(DTMs) Spaceborne light detection and ranging(LiDAR) Global ecosystem dynamics investigation(GEDI) Ice,Cloud,and land Elevation Satellite 2(ICESat-2) Forest terrain extraction Satellite stereo imagery
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双天线多系统实时厘米级GNSS-R水面测高方法及性能分析 认领 引用
10
作者 吴子恒 郭斐 张治宇 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期1130-1137,共8页
全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)是一种被动式遥感技术,具有高时空分辨率、低成本等优势。针对传统岸基单天线干涉法在小尺度水域测高精度低、连续性差的问题,提出一种基于相对定位原... 全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)是一种被动式遥感技术,具有高时空分辨率、低成本等优势。针对传统岸基单天线干涉法在小尺度水域测高精度低、连续性差的问题,提出一种基于相对定位原理的上下视双天线实时厘米级GNSS-R水面测高方法。通过多系统组合解基线向量的方式,反演水面高度变化,并在实验场开展了长期连续运行测试。结果表明,上下视天线的模糊度平均固定率达到93.97%,测高均方根误差平均为2.39 cm,相较于传统单天线GNSS-R测高有显著优势。此外,对比分析了单系统和多系统组合测高性能,采用多系统组合的测高方法相较于使用单北斗卫星导航系统和GPS+Galileo,在测高连续性上分别提升了85.1%和209.2%,在测高精度上分别提升了17.9%和69.5%,为中小尺度水域的实时连续高精度水位变化监测提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 GNSS-R 水面高度反演 多系统GNSS 反射信号 实时
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A novel global grid model for soil moisture retrieval considering geographical disparity in spaceborne GNSS-R 认领 引用
11
作者 Liangke Huang Anrong Pan +3 位作者 Fade Chen Fei Guo Haojun Li Lilong Liu 《Satellite Navigation》 SCIE EI CSCD 2024年第3期252-268,共17页
Spaceborne global navigation satellite system-reflectometry has become an effective technique for Soil Moisture(SM)retrieval.However,the accuracy of global SM retrieval using a single model is limited due to the compl... Spaceborne global navigation satellite system-reflectometry has become an effective technique for Soil Moisture(SM)retrieval.However,the accuracy of global SM retrieval using a single model is limited due to the complexity of land surface.Introducing redundant ancillary data may also result in over-reliance problems.Therefore,we propose a method for SM retrieval that considers geographical disparities using the data from Cyclone GNSS(CYGNSS)obser-vations and Soil Moisture Active and Passive(SMAP)product.Based on the CYGNSS effective reflectivity and ancillary datasets of SMAP,we establish five models for each grid with different parameters to achieve global SM retrieval.Subsequently,an optimal model,determined by the performance indicator,is used for SM retrieval.The results show that the root mean square error SRMsE with the improved methodis decreased by 9.1%using SMAP SM as reference with the SRMsE=0.040 cm3/cm3 compared with using single reflectivity-temperature-vegetation method.Additionally,using the in-situ SM of International Soil Moisture Network as reference,the overall correlation coeffcient R and SRMSE values with the improved method are 0.80 and 0.064 cm3/cm3,respectively.The average R of the chosen sites is increased by 22.7%,and the average SRMse is decreased by 8.7%.The results indicate that the improved method can better retrieve SM in both global and local scales without redundant auxiliary data. 展开更多
关键词 Soil moisture(SM) Global navigation satellite system-reflectometry(GNSS-R) Cyclone GNSS(CYGNSS) Geographical disparity
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
12
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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多频点组合GNSS-R积雪深度反演模型探讨 认领 引用
13
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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异常检测驱动的GNSS-R海冰半监督多任务反演算法 认领 引用
14
作者 高源 侯春萍 +2 位作者 李梦龙 马丹 杨阳 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期1088-1106,共19页
海冰影响着大气、生态、海洋和人类生产生活等各个方面,因此开展海冰反演具有重要意义。目前,基于全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术的机器学习方法已应用于海冰遥感领域,取得了... 海冰影响着大气、生态、海洋和人类生产生活等各个方面,因此开展海冰反演具有重要意义。目前,基于全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术的机器学习方法已应用于海冰遥感领域,取得了良好的效果。然而现有算法存在过度依赖标签、结构冗余,以及在样本失衡情况下无法有效反演海冰的问题。因此,本文提出了一种异常检测驱动的GNSS-R海冰半监督多任务反演算法,将半监督异常检测思想应用于遥感海冰反演领域,解决对标签的过度依赖和样本失衡情况下的反演问题。该算法包含数据预处理模块和基于GNSS-R的海冰多任务反演网络(sea ice multi-tasks retrieval network,SIMTRN)。SIMTRN包含海冰检测模块与海冰密集度反演模块,运用模块间数据特征共享机制实现基于单个网络的海冰检测与海冰密集度反演任务,解决结构冗余的问题。另外,针对海冰密集度反演任务,本文考虑了不同大气、气象特征与海冰密集度之间的关系,通过与海冰DDM(delay Doppler maps)特征的融合提高预测精度。实验结果表明,SIMTRN的海冰检测准确率达到了0.9733,海冰密集度反演相关系数达到了0.9699,优于现有4种机器学习算法——基于反向传播学习的多层感知器神经网络、基于单层卷积的卷积神经网络、基于特征选择的支持向量、基于双层卷积的卷积神经网络的性能。同时,本文还证明了所提算法的泛化能力优于现有机器学习算法。 展开更多
关键词 海冰 异常检测 GNSS-R 遥感 半监督学习
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Study of GNSS-R-based oil spill detection using multimodal information fusion 认领 引用
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作者 Haowen Wang Yong Wan +1 位作者 Yongshou Dai Rui Zhang 《Acta Oceanologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2026年第3期200-215,共16页
Global Navigation Satellite System Reflectometry(GNSS-R)remote sensing has demonstrated broad application potential in marine oil spill monitoring due to its advantages such as all-weather capability,wide spatial cove... Global Navigation Satellite System Reflectometry(GNSS-R)remote sensing has demonstrated broad application potential in marine oil spill monitoring due to its advantages such as all-weather capability,wide spatial coverage,and high spatiotemporal resolution.However,the morphological features of Delay-Doppler Map(DDM)provided by GNSSR are simultaneously influenced by factors such as wind speed and surface oil films,leading to high false positive rates in traditional oil spill detection methods.To address this challenge,this study proposes a multimodal recognition framework that integrates both DDM imagery and wind speed information.A dual-branch Residual Network(Res Net)-based feature extraction network is designed to extract high-dimensional features from DDM and wind speed data,which are then fused at the feature level to enable accurate identification of oil-contaminated areas.To alleviate the scarcity of labeled real-world samples,a large-scale synthetic multimodal dataset is generated based on the ZavorotnyVoronovich(Z-V)scattering model for pretraining,followed by transfer learning using a small number of real GNSS-R observations to enhance the model's adaptability to real marine environments.Experimental results show that the proposed method achieves 91%classification accuracy on the test set,significantly outperforming baseline models such as Convolutional Neural Networks(CNNs).Furthermore,the incorporation of wind speed as an auxiliary modality effectively reduces false positives caused by wind-wave interference and enhances the model's sensitivity to oil film signatures.This study provides a feasible theoretical foundation and technical pathway for the application of GNSS-R in marine oil spill detection. 展开更多
关键词 GNSS-R marine oil spill transfer learning multimodal information fusion
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基于地基GNSS-R的夏季北极临岸地区土壤湿度反演:以阿拉斯加巴罗站为例 认领 引用
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作者 孔德刚 常亮 《上海海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期324-335,共12页
为了验证全球导航卫星系统反射(Global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术在北极临岸地区土壤湿度监测中的可靠性,采用GNSS-R技术开展了夏季阿拉斯加巴罗(Barrow)站的土壤湿度反演研究,并分别以美国能源部的ARM计... 为了验证全球导航卫星系统反射(Global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术在北极临岸地区土壤湿度监测中的可靠性,采用GNSS-R技术开展了夏季阿拉斯加巴罗(Barrow)站的土壤湿度反演研究,并分别以美国能源部的ARM计划和SMAP中的土壤湿度为参考值,分析了2015—2023年巴罗站土壤湿度的变化特征。结果显示,2015—2023年GNSS-R数据与SMAP和ARM土壤湿度数据在长期趋势上具有较好的一致性,年际结果间的相关性分别为0.54~0.76和0.54~0.81,均方根误差分别为0.02~0.06和0.01~0.06。在2015—2023年的6—9月,GNSS-R反演的土壤湿度在中高湿度范围(SMAP的0.4~0.6 cm3/cm3,ARM的0.20~0.35 g/g)下,与SMAP和ARM观测结果的一致性最佳。在低湿度和高湿度条件下,GNSSR反演结果虽然能够捕捉土壤湿度的上升趋势,但与SMAP和ARM存在一定的偏差,这可能与夏季降雨增加有关。本研究证实了GNSS-R技术在北极沿岸反演土壤湿度的可靠性。 展开更多
关键词 GNSS-R 土壤湿度 阿拉斯加 多路径效应
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基于COATS的多模多频iGNSS-R测高性能评估 认领 引用
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作者 程栋梁 陈灵秋 +3 位作者 黄志勇 乔书波 王丹丹 闫亚明 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第1期73-89,共17页
星载iGNSS-R技术在高时空分辨率海面变化观测方面具有良好应用前景,但其相关研究和性能评估较为缺乏。本文首先系统分析了多模多频信号在不同调制方式下的波形特性,以及波形质量与环境参数的关联性,量化了多模多频信号的信噪比差异。然... 星载iGNSS-R技术在高时空分辨率海面变化观测方面具有良好应用前景,但其相关研究和性能评估较为缺乏。本文首先系统分析了多模多频信号在不同调制方式下的波形特性,以及波形质量与环境参数的关联性,量化了多模多频信号的信噪比差异。然后采用DER和HALF波形重跟踪方法提取镜面反射延迟,利用双延迟差分测高模型计算海面高度,进而评估iGNSS-R技术多模多频信号测高和测距性能。在此基础上,对COATS任务的全球平均测高性能进行了初步分析。结果表明:BDS B1信号和GPS L1/L5信号的信噪比和归一化信噪比均为较高的量级,风速对信噪比的抑制效应在0~10 m/s区间最为显著,而入射角增大会削弱高频信号(L1/B1/E1)和GPS L5信号的信噪比。GPS L1(STD 1.46 m)、BDS B1(1.38 m)、Galileo E1(1.33 m)精度显著优于对应低频信号(L5:1.84 m;B2:1.84 m;E5:1.74 m);通过测距残差转换后的信噪比-精度关联模型表明,中低信噪比区间测距精度随SNR提升显著,高信噪比区间则缓慢提升直至趋近性能瓶颈(1.4~1.5 m);网格化反演结果与DTU21模型的相关系数为99.93%(RMSE 1.156 m);重访次数-精度曲线表明,当重访超2500次时渐进精度为0.60 m。 展开更多
关键词 iGNSS-R 星载 海面高度 精度评估
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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
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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GNSS-R的实时潮位高度变化反演 认领 引用
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作者 陈培森 《测绘与空间地理信息》 2026年第4期130-133,共4页
在潮位监测与反演探索中,数据不完整是一个普遍存在的问题,对于实时潮位监测的精确度造成了较大影响。为解决该难题,笔者进行了基于全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术的实时潮位高度变化反演研究,以实现潮位变动监测的高精度、即时... 在潮位监测与反演探索中,数据不完整是一个普遍存在的问题,对于实时潮位监测的精确度造成了较大影响。为解决该难题,笔者进行了基于全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)技术的实时潮位高度变化反演研究,以实现潮位变动监测的高精度、即时响应与深度分析。经过实际应用场景的试验,结果表明:本文方法在实时潮位反演中取得了较好的结果,特别是在GNSS-R信号处理中,凭借SSA-EMD出色的去噪效果,成功保留了信号的主要趋势,使得海面高度反演结果与真实潮位高度一致,显著提升了实时潮位反演的精准度与时效性,为海洋环境监测与科学研究提供了有力支持。 展开更多
关键词 GNSS-R技术 实时潮位 高度反演 去噪
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联合地基GNSS和星载GNSS-R的低纬电离层闪烁监测及预报方法研究 认领 引用
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作者 刘航 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第4期758-758,共1页
全球导航卫星系统(GNSS)信号穿过电离层不规则体时会造成振幅、相位以及极化状态等发生快速、随机的起伏,即电离层闪烁可能导致通信误码和信号畸变,进而威胁GNSS的系统安全和影响GNSS精密定位的服务性能。论文针对当前低纬电离层闪烁效... 全球导航卫星系统(GNSS)信号穿过电离层不规则体时会造成振幅、相位以及极化状态等发生快速、随机的起伏,即电离层闪烁可能导致通信误码和信号畸变,进而威胁GNSS的系统安全和影响GNSS精密定位的服务性能。论文针对当前低纬电离层闪烁效应影响GNSS精密定位服务性能的问题,开展面向高可靠卫星导航定位的电离层闪烁监测、预报及应对方法研究,旨在提升GNSS高精度定位服务的连续性、可靠性和完好性。本文的主要贡献如下。 展开更多
关键词 GNSS-R 信号畸变 通信误码 卫星导航定位
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