遅延ドップラー画像に基づくGNSS-R有効波高反演法

WANG Shibo ,  

LI Ying ,  

QIN Lingyu ,  

摘要

海面の有効波高の検出を実現するために、本論文では全地球航法衛星システム反射信号(Global Navigation Satellite System Reflection、GNSS-R)を利用し、遅延ドップラー画像を用いた信号対雑音比計算による有効波高の反転手法を提案した。従来のレーダーなどの能動探知と比較して、GNSS-Rは衛星信号の前方散乱を利用した受動観測であり、送信機を必要とせず、信号源が多く、消費電力が少なく、コストが低く、重量が軽いという利点があり、衛星搭載、航空搭載、船舶搭載プラットフォームでの構築が容易である。海面波高の違いにより、受信機に届く反射信号も異なる。反射信号の解析を通じて、異なる反射面の物理的特徴情報を得ることができ、必要とする海面波高情報を反転できる。本論文では反射信号から遅延ドップラー画像を生成し、対応する信号対雑音比の定義を示すことで有効波高を得た。提案したアルゴリズムの実現可能性を検証するために、船舶搭載の有効波高反転試験を行い、干渉複素場(Interference Complex Field、ICF)を用いた従来の反転推定法との性能比較と検証を行った。結果は、平均二乗誤差が0.098 m、R2値が77%、相関係数が0.82で、ICF法より優れており、波浪レーダーの有効波高の真値データとより良い一致を示し、GNSS-R技術に基づく有効波高推定の精度を向上させ、船舶航行のための海況情報認識に寄与できることを示した。

关键词

GNSS-R海洋リモートセンシング;有効波高;信号対雑音比;遅延ドップラー画像

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