GNSS-R水位反演的方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

全球导航卫星系统(global navigationsatellite system, gnss)以美国gps 系统为代表取得巨大的成功，对于人类活动的各个领域都产生了空前的影响。不仅能够为空间信息用户提供全球共享的导航定位信息、测速、授时等功能外，还可以提供高时间分辨率的l 波段微波信号源。随着gnss 系统研究的深入，从克服多路径效应问题入手，发现目标物对gnss 的反射信号也可以被接收和利用，这是一种全新概念的遥感方法。无需专门的雷达发射机，成本低廉，全球覆盖范围广，获取数据量大，同时也是其它传统测量手段的有力补充，由此开辟了一个新的研究领域。人们把基于gnss 反射信号的遥感技术，简称全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system-reflection,gnss-r)。

地表物体反射信号引起多路径效应是影响gnss定位精度的重要误差源之一，但近年来的研究表明，利用gnss反射信号，可以对周边环境进行反演，从而实现气候变化、地表物理参数等方面的监测。地表参数的变化对气候、环境以及人类的生存有着巨大的影响。目前对于地表参数的监测主要依靠原地测量以及卫星雷达遥感手段，而这些方法均存在一定的不足。原地测量需要耗费较大的人力物力，且单站观测范围仅有几平方米，不适宜大区域、长时间的观测应用。而卫星雷达遥感方式一般成本较高，空间分辨率较低，重访时间较长，无法满足高变化率参数的观测要求。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容是提出本文的研究背景及意义，总结和归纳GNSS-R技术在水面测高方面的研究现状与进展,讨论GNSS-R信号结构与信号处理的相关基础理论，并详细介绍GNSS-R技术的原理和基本应用。描述GNSS反射使用的原始观测量中的SNR，并对其应用作简要介绍。设计实验，介绍实验开展的过程和情况，主要采用GPS静态观测获取数据。实验数据处理过程介绍，编取RENIX格式读取观测数据提取SNR原始观测量，并编写程序实现GNSS-R的相关计算，截取卫星高度角0-30 o区间的信号进行频谱分析。根据实验结果对GNSS-R水位反演的精度和可靠性进行分析。

预期目标是了解水面测高的研究现状及基于GNSS-R水面测高的意义。掌握GNSS-R测高的基本原理与模型，主要是GNSS-R原理，其本质是双基雷达散射原理。双基雷达是指收发信号设备分置，这种的工作原理为由接收信号装置接收由反射面反射的信号，并分析信号能量变化来识别相应物体。利用GNSS反射信号，对水面进行反演，从而实现对水位的监测并达到cm级的精度并进行可靠性分析。

3. 研究的方法与步骤

1.首先阅读相关的书籍和资料，了解研究利用gnss-r技术测量水面高的方法与关键技术，测量原理的理论知识与实际操作方法。了解水面测高的研究现状及基于gnss-r水面测高的意义并掌握gnss-r测高的基本原理与模型。

2.制定外业数据采集计划，主要采用平面控制测量（gps静态）作业过程。然后编取renix格式读取观测数据以此读取o文件里的信噪比(snr)原始观测量、高度角、方位角以及卫星号。

3.利用编程，根据n文件用广播星历计算卫星位置，然后根据方位角以及测量时的现场情况来选择具体卫星，确定具体卫星的卫星号、高度角和方位角，分析信噪比和卫星高度角之间的关系。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.1.20——2022.3.24）：

2022.1.20——2022.3.15为准备工作阶段，包括查阅资料、实验数据采集等；

2022.3.16——2022.3.24为开题阶段，主要工作是撰写开题报告、制定具体实施计划。