[发明专利]一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置及方法

说明书

本发明提供了一种星载GNSS‑R海面高度要素定标装置及方法，所述方法包括：S1：计算GNSS直射信号在海面进行镜面反射的反射点位置；S2：计算GNSS反射信号与直射信号的延迟差ρsubgt;signal/subgt;，以此作为海面高度的初步计算结果；S3：计算GNSS信号在传播中的电离层延迟误差ρsubgt;ion/subgt;；S4：计算GNSS信号在传播中的对流层延迟误差ρsubgt;tro/subgt;；S5：计算天线位置误差ρsubgt;ant/subgt;和天线高度差Hsubgt;ant/subgt;；S6：根据步骤S1‑S5计算出的数据，来计算镜面反射点所在位置的海面的高度H，所述海面高度为海面到地球椭球面的绝对高度。本发明可以更加准确地计算星载平台下GNSS‑R海面高度要素，提高其测高精度。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，具体涉及一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置及方法。

背景技术

卫星导航系统反射信号技术(Global Navigation Satellite System-Reflectometry：GNSS-R)能够同时接收多颗GNSS卫星的信号，且其观测范围广，不受天气(云、雾)等影响，能够对海面高度测量测量实现低成本、高时空分辨率全天候的实时观测。

传统的GNSS-R海面(或湖面、以及海冰面)测高，大多是将接收机以及接收天线等测量装置搭载在地基或者是空基平台上，以此开展海面高度要素测量时，由于接收平台较矮，很少考虑电离层、对流层、直射天线和反射天线之间的位置偏差等因素带来的测高误差。

随着GNSS-R技术的不断发展，美国的NASA和欧洲的ESA先后开展了星载GNSS-R的测高实验，由于星载平台在电离层和对流层之上，因此必须考虑由于电离层和对流层带来的测量误差。并且由于卫星的复杂设计，直射天线与反射天线之间有较大的位置偏差，因此也需考虑直射天线和反射天线之间的位置偏差所导致的误差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置及方法。技术方案如下：

一种星载GNSS-R海面高度要素定标装置，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：