[发明专利]一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置及方法

权利要求书

1.一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置，其特征在于，包括：镜面反射点计算模块、海面高度初步计算模块、电离层误差计算模块、对流层误差计算模块、天线位置误差计算模块、海面高度要素计算模块，其中：

所述镜面反射点计算模块，根据发射机位置、接收机位置及其相对应的几何关系，采用线段二分或是角度二分的算法模型，来计算GNSS直射信号在海面进行镜面反射的反射点位置，并将镜面反射点位置传给所述海面高度要素计算模块；其中，所述发射机为GNSS卫星；所述接收机为GNSS-R卫星载荷；

所述海面高度初步计算模块，根据接收机接收到的GNSS直射信号以及从海面反射回来的GNSS反射信号，采用码相位测高模型、载波相位测高模型、或是干涉测高模型计算反射信号与直射信号的延迟差ρ_signal；以此作为海面高度的初步计算结果，并传给所述海面高度要素计算模块；

所述电离层误差计算模块，根据接收机的高度，采用电离层经验模型或是双频改正模型，计算GNSS信号在传播中的电离层延迟误差ρ_ion，并将电离层延迟误差的计算结果传给所述海面高度要素计算模块；所述GNSS信号包括GNSS直射信号和反射信号；

所述对流层误差计算模块，根据接收机的高度，采用改进的Saastamoinen模型和改进Hopfield模型，计算GNSS信号在传播中的对流层延迟误差ρ_tro，并将对流层延迟误差的计算结果传给所述海面高度要素计算模块；

所述天线位置误差计算模块，根据直射天线和反射天线的搭载位置，计算天线位置误差ρ_ant和天线高度差H_ant，并将二者的计算结果传给海面高度要素计算模块；其中：

根据GNSS直射信号从发射机传播到直射天线和反射天线的不同路径，计算直射信号分别到直射天线和反射天线的传播距离之差，也称为天线位置误差ρ_ant，并计算直射天线所在平面和反射天线所在平面的高度差，也称为天线高度差H_ant，并将天线位置误差和天线高度差的计算结果传给海面高度要素计算模块；

所述海面高度要素计算模块，用于根据之前计算的镜面反射点位置、海面高度的初步计算结果、电离层延迟误差、对流层延迟误差、天线位置误差和天线高度差，来计算镜面反射点所在位置的海面高度H，所述海面高度为海面到地球椭球面的绝对高度；

所述海面高度要素计算模块，进一步包括：

海面相对高度差计算子模块，用于计算GNSS-R卫星载荷的反射天线所在平面以及镜面反射点所在平面的海面相对高度差ΔH，具体为：

其中，θ为对应GNSS卫星的卫星仰角、ρ_tro为对流层延迟误差、ρ_signal为海面高度的初步计算结果、ρ_ion为电离层延迟误差、ρ_ant为天线位置误差、H_ant为天线高度差；

海面高度计算子模块，根据GNSS-R卫星载荷的反射天线所在平面相对于地球椭球面的绝对高度H₀以及ΔH，用于计算海面到地球椭球面的绝对高度，即为“镜面反射点所在位置的海面高度”，计算公式如下：

H＝H₀+ΔH，海面在地球椭球面之上；

H＝H₀-ΔH，海面在地球椭球面之下。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述发射机位置，根据GNSS-R卫星载荷的直射天线接收到的GNSS直射信号计算，或是根据GNSS-R卫星载荷的反射天线接收GNSS反射信号的时间以及GNSS卫星的精密星历计算；

所述接收机位置，根据GNSS-R卫星载荷的直射天线接收到的GNSS直射信号，计算得到接收机的直射天线的位置，以此代表接收机的位置。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GNSS-R卫星载荷的接收天线以下产生的对流层延迟，以及GNSS-R卫星载荷的接收天线以上的对流层所产生的延迟，对于直射信号和反射信号的影响是相同的。