一种星上DDM实时定标的方法技术

本发明专利技术公开了一种星上DDM实时定标的方法，包括：获取星载GNSS遥感探测仪进行GNSS

【技术实现步骤摘要】
一种星上DDM实时定标的方法


[0001]本专利技术涉及GNSS遥感技术与应用领域，具体涉及一种星上DDM实时定标的方法。

技术介绍

[0002]GNSS遥感技术是一种基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的新型对地遥感探测技术。其中，利用GNSS反射信号(GNSS
‑
R)对全球海面风场进行探测是当前GNSS遥感技术与应用领域中的热点之一。目前，星载GNSS遥感探测仪是进行GNSS遥感探测的有效载荷，其主要包含定位模块、掩星探测模块、GNSS
‑
R探测模块。
[0003]GNSS
‑
R技术主要依靠星载GNSS遥感探测仪自带的GNSS
‑
R探测模块获取DDM数据(无量纲)，并以此来反演全球海面风场。这一反演过程首先就是对获取的DDM数据(无量纲)进行定标。该定标过程可分为两个阶段，分别是L1A级定标和L1B级定标。L1A级定标是将DDM数据(无量纲)转换为表面散射信号功率DDM(单位：W)，即L1A DDM。L1B级定标是将L1A DDM进一步转换为归一化的双基雷达散射截面(Normalized Bi
‑
static Radar Cross Section，NBRCS)DDM，即L1B DDM。最终，基于L1B DDM进行全球海面风场反演。
[0004]目前，星上对DDM数据进行实时定标的方法在国内外尚属空白。
[0005]星上DDM实时定标将有助于实现星上实时反演全球海面风场，从而实现全球海面风场的实时探测与预报，这将在海洋气象预报领域发挥十分重要的作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，填补星上DDM实时定标的国内外空白，提供一种星上DDM实时定标的方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种星上DDM实时定标的方法，所述方法包括：
[0008]步骤S101)获取星载GNSS遥感探测仪进行GNSS
‑
R观测所需的空间位置信息；
[0009]步骤S102)根据空间位置信息由几何关系得到GNSS直射信号和反射信号分别对应的天线方向图信息；
[0010]步骤S103)读取进行GNSS
‑
R观测所需的GNSS卫星发射天线方向图和星载GNSS遥感探测仪的天线增益信息；
[0011]步骤S104)根据星载GNSS遥感探测仪跟踪通道I、Q路的相干积分值，计算GNSS直射信号的接收功率；
[0012]步骤S105)根据GNSS直射信号的接收功率，计算GNSS反射信号的发射功率；
[0013]步骤S106)获取星载GNSS遥感探测仪进行GNSS
‑
R观测得到的DDM数据；
[0014]步骤S107)对DDM数据进行L1A级定标得到L1A DDM数据；
[0015]步骤S108)对L1A DDM数据进行L1B级定标。
[0016]作为上述方法的一种改进，所述步骤S101)具体包括：
[0017]获取星载GNSS遥感探测仪空间坐标(X
r
,Y
r
,Z
r
)，其中，下标r表示星载GNSS遥感探测仪；
[0018]获取满足GNSS
‑
R观测几何的GNSS卫星的空间坐标(X
g
,Y
g
,Z
g
)，其中，下标g表示该GNSS卫星；
[0019]在等式(2)的约束下使得等式(1)中GNSS反射信号经镜面反射点反射所经过的总的距离R
gsr
的取值最小，从而得到镜面反射点的空间坐标(X
s
,Y
s
,Z
s
)，其中，下标s表示镜面反射点：
[0020][0021][0022]其中θ
lat
、θ
lon
和h分别表示镜面反射点所对应的纬度、经度和高度，中间变量和h分别表示镜面反射点所对应的纬度、经度和高度，中间变量a是地球长轴半径，E是地球曲率的平方。
[0023]作为上述方法的一种改进，所述步骤S102)的天线方向图信息具体包括：
[0024]GNSS卫星直射信号对应GNSS卫星发射天线方向图的主波束角θ
g,d
和方位角GNSS卫星反射信号对应GNSS卫星发射天线方向图的主波束角θ
g,r
和方位角星载GNSS遥感探测仪定位天线接收到的GNSS直射信号对应定位天线方向图的主波束角θ
p
和方位角以及星载GNSS遥感探测仪反射天线接收到的GNSS反射信号对应反射天线方向图的主波束角
θ
r和方位角
[0025]作为上述方法的一种改进，所述步骤S103)的天线方向图和天线增益信息具体包括：
[0026]预先在地面或星上测定的GNSS卫星发射天线方向图预先在地面通过定标测定的星载GNSS遥感探测仪定位天线增益和星载GNSS遥感探测仪反射天线增益
[0027]作为上述方法的一种改进，所述步骤S104)具体包括：
[0028]步骤S104
‑
1)读取星载GNSS遥感探测仪的GNSS直射信号跟踪通道I、Q路的相干积分值I
d
和Q
d
；
[0029]步骤S104
‑
2)对I
d
和Q
d
进行L次非相干积分，得到无量纲数值C
d
：
[0030]C
d
＝∑
L
(I
d2
+Qx2)
[0031]步骤S104
‑
3)根据下式计算得到GNSS直射信号的接收功率P
d
：
[0032][0033]其中，G
d
表示整个处理过程对星载GNSS遥感探测仪定位天线接收到的GNSS直射信号功率的增益，事先由地面定标测定。
[0034]作为上述方法的一种改进，所述步骤S105)具体包括：
[0035]根据GNSS直射信号的接收功率P
d
，由下式计算得到GNSS反射信号的发射功率
[0036][0037]其中，表示GNSS卫星发射天线增益，λ为GNSS直射信号所对应的载波波长，表示星载GNSS遥感探测仪定位天线增益，R
d
表示GNSS卫星发射天线相位中心到星载GNSS遥感探测仪定位天线相位中心的距离，
[0038][0039]作为上述方法的一种改进，所述步骤S106)的DDM数据D
C
(τ,f)满足下式：
[0040]D
C
(τ,f)＝G
n,r
(P
a,r
+P
i,r
)+G<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星上DDM实时定标的方法，所述方法包括：步骤S101)获取星载GNSS遥感探测仪进行GNSS
‑
R观测所需的空间位置信息；步骤S102)根据空间位置信息由几何关系得到GNSS直射信号和反射信号分别对应的天线方向图信息；步骤S103)读取进行GNSS
‑
R观测所需的GNSS卫星发射天线方向图和星载GNSS遥感探测仪的天线增益信息；步骤S104)根据星载GNSS遥感探测仪跟踪通道I、Q路的相干积分值，计算GNSS直射信号的接收功率；步骤S105)根据GNSS直射信号的接收功率，计算GNSS反射信号的发射功率；步骤S106)获取星载GNSS遥感探测仪进行GNSS
‑
R观测得到的DDM数据；步骤S107)对DDM数据进行L1A级定标得到L1A DDM数据；步骤S108)对L1ADDM数据进行L1B级定标。2.根据权利要求1所述的星上DDM实时定标的方法，其特征在于，所述步骤S101)具体包括：获取星载GNSS遥感探测仪空间坐标(X
r
，Y
r
，Z
r
)，其中，下标r表示星载GNSS遥感探测仪；获取满足GNSS
‑
R观测几何的GNSS卫星的空间坐标(X
g
，Y
g
，Z
g
)，其中，下标g表示该GNSS卫星；在等式(2)的约束下使得等式(1)中GNSS反射信号经镜面反射点反射所经过的总的距离R
gsr
的取值最小，从而得到镜面反射点的空间坐标(X
s
，Y
s
，Z
s
)，其中，下标s表示镜面反射点：点：其中θ
lat
、θ
lon
和h分别表示镜面反射点所对应的纬度、经度和高度，中间变量和h分别表示镜面反射点所对应的纬度、经度和高度，中间变量a是地球长轴半径，E是地球曲率的平方。3.根据权利要求2所述的星上DDM实时定标的方法，其特征在于，所述步骤S102)的天线方向图信息具体包括：GNSS卫星直射信号对应GNSS卫星发射天线方向图的主波束角θ
g，d
和方位角GNSS卫星反射信号对应GNSS卫星发射天线方向图的主波束角θ
g，r
和方位角星载GNSS遥感探测仪定位天线接收到的GNSS直射信号对应定位天线方向图的主波束角θ
p
和方位角以及星载GNSS遥感探测仪反射天线接收到的GNSS反射信号对应反射天线方向图的主波束角θ
r
和方位角4.根据权利要求3所述的星上DDM实时定标的方法，其特征在于，所述步骤S103)的天线方向图和天线增益信息具体包括：
预先在地面或星上测定的GNSS卫星发射天线方向图预先在地面通过定标测定的星载GNSS遥感探测仪定位天线增益和星载GNSS遥感探测仪反射天线增益5.根据权利要求4所述的星上DDM实时定标的方法，其特征在于，所述步骤S104)具体包括：步骤S104
‑
1)读取星载GNSS遥感探测仪的GNSS直射信号跟踪通道I、Q路的相干积分值I
d
和Q
d
；步骤S104
‑
2)对I
d
和Q
d
进行L次非相干积分，得到无量纲数值C
d
：C
d
＝∑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇通胜，王先毅，孙越强，杜起飞，白伟华，蔡跃荣，李伟，王冬伟，吴春俊，刘成，李福，乔颢，程双双，张浩，张璐璐，王卓焱，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：