【摘 要】
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在海洋科学研究中,GNSS-R（Global Navigation Satellite Systems-Reflectometry）是一种发展较快的遥感技术,该技术为计算导航卫星的导航信号与地球表面发生相互作用产生的反射信号与直射信号之间的延迟差值、伪随机码延迟、信噪比、多普勒频率和载波相位等信息可以反演地球海面、陆地等的各项相关参数,相对于传统的遥感技术,GNSS-R的优点有:成本较低、可以实现
【基金项目】
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国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项资助（项目编号:2019YFD0900800）； 国家自然科学基金面上项目（项目编号:41871325,61806123）； 上海市青年科技启明星计划（项目编号:17QB1403800）；
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在海洋科学研究中,GNSS-R（Global Navigation Satellite Systems-Reflectometry）是一种发展较快的遥感技术,该技术为计算导航卫星的导航信号与地球表面发生相互作用产生的反射信号与直射信号之间的延迟差值、伪随机码延迟、信噪比、多普勒频率和载波相位等信息可以反演地球海面、陆地等的各项相关参数,相对于传统的遥感技术,GNSS-R的优点有:成本较低、可以实现实时监测、拥有大量导航卫星信号源和受天气影响较小等。这些优点受到全球相关学者的关注,并开展了广泛的研究。其中,在GNSS-R的信号源中,GPS-R（Global Positioning SystemReflectometry）与北斗卫星反射信号（Bei Dou-R）为主要信号源。目前,GNSS-R技术的应用中,主要分为岸基、机载、船载和星载等。随着对海洋科学的深入探索,基于移动平台的海面监测研究受到广泛关注。而移动平台的GNSS-R技术应用目前重点集中在海面实时监测方向,如海冰密集度监测、海面高度反演等。而GNSS-R技术的应用中会受到诸多误差影响,国内外很少有学者针对移动平台的GNSS-R进行分析。本文的研究通过分别进行的机载、星载GNSSR实验,利用获得的数据,结合误差分析,建立高精度海面监测模型。本文的研究内容如下:1.介绍了GNSS-R信号源中的GPS-R和Bei Dou-R技术特点,结合GPS卫星导航系统与北斗卫星导航系统进行简要概括。2.介绍了无人机载实验场景下的实时海面高度反演方法,根据Bei Dou-R技术对实时海面高度进行反演,结合对应建立的无人机载海面反演误差模型,提出无人机载Bei Dou-R海面高度反演模型,并根据模型的建立过程介绍了技术原理和数据处理流程。使用实测的无人机高度数据作为验证模型对反演的接收机高度结果进行对比验证,得到的北斗B1频段的接收机高度反演结果的平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）为1.55米,均方根误差（Root Mean Squared Error,RMSE）为1.96米;北斗B3频段的接收机高度反演精度MAE为0.88米,RMSE为1.24米。同时,使用平均海面高度验证模型对反演的海面高度结果进行对比验证,得到的北斗B1频段的海面高度反演结果的MAE为1.69米,RMSE为2.10米;北斗B3频段的海面高度反演结果的MAE为1.15米,RMSE为1.50米。反演结果达到米级精度。3.介绍了基于TechDemoSat-1卫星的GPS-R海面高度反演的研究,对TechDemoSat-1卫星进行简要介绍,建立了星载海面反演的误差模型,提出星载GPS-R海面高度的反演模型,并将技术原理和数据处理流程进行详细介绍。使用平均海面高度验证模型对反演的海面高度结果进行对比验证,得到的反演结果中,未进行误差修正的MAE为8.52米,使用文中提出的误差模型修正后,得到的MAE为6.05米。反演结果达到米级精度。
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