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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

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北京理工大学学报 2021年第6期41卷 658-664页

作者：洪学宝张波杨东凯汉牟田北京航空航天大学电子信息工程学院北京100091

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,... 详细信息

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.

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

基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法

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北京航空航天大学学报 2017年第8期43卷 1610-1615页

作者：祁永强张波杨东凯张彦仲王强北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术应用过程中接收机的测试验证需要反射信号产生源,以降低成本。信号的模型是GNSS-R信号产生源中的核心。针对缺乏相应模型的问题,提出了一种根据双基雷达原理建立GNSS海面反射信号模型的方法。首先,在分... 详细信息

全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术应用过程中接收机的测试验证需要反射信号产生源,以降低成本。信号的模型是GNSS-R信号产生源中的核心。针对缺乏相应模型的问题,提出了一种根据双基雷达原理建立GNSS海面反射信号模型的方法。首先,在分析GNSS海面反射信号特征的基础上,选取了恰当的海面反射点。然后,计算了雷达方程中的散射系数和散射面积,从而得到相应反射点的反射信号功率。最后,对所求得的反射信号参数进行仿真验证。验证的结果表明,反射信号的相关功率曲线与ZV模型理论曲线的相关系数优于0.98,能够有效地用于GNSS海面反射信号的生成。因此,该方法可为GNSS-R信号产生源的研制提供一定的理论支撑。

关键词：全球导航卫星系统(GNSS) 反射信号双基雷达 ZV模型相关功率

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软件定义的GNSS反射信号接收机设计

北京航空航天大学学报 2009年第9期35卷 1048-1051,1071页

作者：杨东凯丁文锐张其善北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

分析了导航卫星反射信号的特点,给出了反射信号软件接收机的总体结构及其主要模块,主要包括接收直射和反射信号的天线、射频前端和高速A/D变换器,以及数据处理用的计算机.重点介绍了反射信号处理的基本过程,其中主要讨论了本地反射信号... 详细信息

分析了导航卫星反射信号的特点,给出了反射信号软件接收机的总体结构及其主要模块,主要包括接收直射和反射信号的天线、射频前端和高速A/D变换器,以及数据处理用的计算机.重点介绍了反射信号处理的基本过程,其中主要讨论了本地反射信号C/A码的生成模式,在此基础上分析了反射信号相关功率的计算方法,并给出了具体的仿真计算实例.设计了反射信号处理的具体实现软件,包括详细的流程图,关键参数和主要函数的定义及用户界面,利用实际采集的数据进行了验证,结果表明所设计的反射信号接收机运行稳定,能根据用户输入的不同参数提供导航卫星反射信号的相关功率输出.

关键词：全球定位系统信号处理接收机反射相关功率

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GNSS-R航空遥感海面风场仿真技术

遥感学报 2012年第1期16卷 143-153页

作者：周晓中邵连军中国人民解放军理工大学气象学院中国人民解放军61741部队

研究了机载GNSS-R遥感海面风场的仿真原理和技术,以KA-GO相关功率模型为基础,分析海浪谱,海面坡度和风速风向的关系,并针对不同风速、风向、接收机高度和飞行速度海面散射信号相关功率开展了数值仿真分析研究,并建立了仿真软件。仿真研... 详细信息

研究了机载GNSS-R遥感海面风场的仿真原理和技术,以KA-GO相关功率模型为基础,分析海浪谱,海面坡度和风速风向的关系,并针对不同风速、风向、接收机高度和飞行速度海面散射信号相关功率开展了数值仿真分析研究,并建立了仿真软件。仿真研究结果表明,以上因素对海面反射信号的相关功率波形的峰值和后沿斜率均有影响。本文的仿真结论为GNSS-R海面风场反演打下了理论基础,建立的仿真软件为GNSS-R海面风场反演提供研究平台。

关键词： GNSS-R 微波海洋遥感海面风场相关功率

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机载GNSS-R海面风场信号处理技术研究

现代电子技术 2017年第21期40卷 49-51,55页

作者：刘原华张珂娜牛新亮西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 中国空间技术研究院西安分院陕西西安710000

研究GNSS海面散射信号相关功率,对反演海面风速具有非常重要的作用。针对低信噪比下,传统的方法不能成功捕获卫星信号,无法得到海面散射信号相关功率的问题,提出一种延长相干积分时间来获得海面散射信号相关功率的方法,并进行了仿真。... 详细信息

研究GNSS海面散射信号相关功率,对反演海面风速具有非常重要的作用。针对低信噪比下,传统的方法不能成功捕获卫星信号,无法得到海面散射信号相关功率的问题,提出一种延长相干积分时间来获得海面散射信号相关功率的方法,并进行了仿真。将仿真结果与传统方法的仿真结果进行对比分析,发现该方法可以捕获到卫星信号,提高了接收机的灵敏度并准确绘制了海面散射信号相关功率波形图。

关键词： GNSS 反射信号海面散射信号相关功率

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海面GNSS反射信号建模及仿真研究

海面GNSS反射信号建模及仿真研究

作者：万林钰延安大学

学位级别：硕士

GNSS海面反射信号的建模对于全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)技术的发展和应用具有至关重要的作用。本文聚焦于GNSS-R海面反射信号模型,探讨了海面几何模型、海面GNSS信号电磁散射... 详细信息

GNSS海面反射信号的建模对于全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)技术的发展和应用具有至关重要的作用。本文聚焦于GNSS-R海面反射信号模型,探讨了海面几何模型、海面GNSS信号电磁散射模型、海面GNSS反射信号相关函数以及相关功率模型等关键问题。本文主要研究内容如下:(1)GNSS系统的结构组成与信号特征分析:首先,系统地阐述了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和北斗卫星导航系统等GNSS系统的基本架构。随后,分析了当前广泛使用的GNSS信号源的信号结构和调制方式,特别是北斗B1I信号测距码的产生原理和相关特性,为后续的信号建模和仿真分析奠定了基础。(2)海面几何与电磁散射建模研究:探讨了GNSS-R中的空间几何特性和时间关系,基于镜面反射点的概念,给出了计算镜面反射点的示例。同时,介绍了常用的海浪谱模型,对粗糙海面的统计特性进行了详细描述。进一步,分析了GNSS海面散射区域的特性,并通过仿真探讨了采样频率对环形区大小的影响。此外,还通过仿真分析了卫星高度角对GNSS-R反射系数的影响,并重点分析了经典KA-GO模型。同时,对微扰法和双尺度法等电磁散射理论进行了简要分析。(3)海面GNSS反射信号模型的构建:在经典Z-V模型的基础上,研究了GNSS反射信号的建模方法。首先,分析了伍德沃德模糊函数的特性,为反射信号的建模提供了理论基础。接着,对GNSS直射信号及其反射信号进行了数学建模,并推导了反射信号的相关函数表达式。从时延和多普勒两个维度,对反射信号的特性进行了探讨。在不同风速和风向条件下,进行了时延一维相关功率的仿真分析。此外,还建立了GNSS反射信号的噪声模型,推导了反射信号相关功率的表达式,并通过仿真分析了时延间隔和多普勒间隔对时延-多普勒二维相关功率即时延-多普勒图(Delay-Doppler Map,DDM)的影响,为GNSS-R技术的实际应用提供了重要的理论支持。

关键词： GNSS-R Z-V模型 DDM 相关函数相关功率

用于机载海面GNSS-R信号模拟的随机时延模型

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导航定位学报 2017年第3期5卷 14-18页

作者：彭博杨东凯张波洪学宝北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

针对目前国内外机载海面卫星导航反射信号模拟器相关研究较少,现有模拟器精度差、模拟效果不够好等问题,提出一种用于模拟机载海面GNSS反射信号的随机时延模型,给出信号生成方法,形成一套基于该模型的硬件平台。实验结果表明基于随机时... 详细信息

针对目前国内外机载海面卫星导航反射信号模拟器相关研究较少,现有模拟器精度差、模拟效果不够好等问题,提出一种用于模拟机载海面GNSS反射信号的随机时延模型,给出信号生成方法,形成一套基于该模型的硬件平台。实验结果表明基于随机时延模型的反射信号相关功率曲线与相关功率理论曲线之间的相关系数优于当前基于等时延间隔模型所得的相关系数,风速反演误差也更小。

关键词： GNSS-R 机载海面反射信号模拟随机时延模型相关功率