导航与遥感的完美结合（三）- 大数跨境

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导航与遥感的完美结合（三）

辽宁北斗

2023-01-30

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二、GNSS-R散射测量

GNSS反射信号包括镜面反射信号（相干分量）和散射信号（非相干分量）。

GNSS-R天线需实时指向选定的GNSS卫星和其对应的镜面反射点。通常采用多波束上视/下视相控阵天线，可同时指向多对目标。由于海面通常是粗糙的，因此，接收到的GNSS反射信号，不仅仅是镜面反射信号，还包括了镜面反射点周围的大片区域的一系列反射信号。

这些反射信号由于传播路径不同及海面运动的不同，相对于GNSS-R接收机复制的参考信号，具有不同的时延差和多普勒频移。因此，利用一系列的等时延和等多普勒线可以将反射面划分成大量小反射面元，得到时延多普勒图DDM(Delay-Doppler Mapping)。

GNSS-R接收机对接收到的反射信号进行时延和多普勒补偿，然后与参考信号做互相关，得到DDM。上图横轴为反射信号的多普勒值，纵轴为反射信号的时延值，颜色为反射信号与GNSS-R接收机复制的伪码相关后的相关功率。

散射信号受粗糙海面的影响而呈现出不同的特征，通过对散射信号的分析可以提取表征反射面的特性参数。通过DDM来描述不同反射单元的反射强度，其幅度可用于描述反射介质对 GNSS反射信号的反射率；其时间延迟可用于描述反射信号相对于直射信号的路径延迟关系。DDM可从时延和频率两个方面来精确量化每一反射单元的反射特性，是GNSS-R技术反演地球物理参数的基本观测量。

DDM在0Hz多普勒频率时的剖面为一维时延波形DM(Delay-Mapping)。横轴为时延值，纵坐标为相关功率。

在海洋遥感中，可进行海洋测高、反演海面风场、估计海水盐度以及海面溢油；在陆地遥感中，利用微波波段对水分的敏感的特性，可以估计土壤湿度和植物生长量；在冰川雪地遥感中，利用GNSS在时空分辨率上的优势，可以测量海冰厚度、积雪厚度、密度、粗糙度等。

（来源：整理于光明游侠）

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