Método de Inversão da Altura Eficaz da Onda GNSS-R Baseado em Imagens Doppler Retardadas

WANG Shibo ,  

LI Ying ,  

QIN Lingyu ,  

摘要

Para alcançar a detecção eficaz da altura significativa das ondas na superfície do mar, este artigo utiliza sinais refletidos do Sistema Global de Navegação por Satélite (Global Navigation Satellite System Reflection, GNSS-R) e propõe um método de inversão da altura de onda eficaz utilizando o cálculo da relação sinal-ruído em imagens Doppler retardadas. Comparado com métodos ativos tradicionais como o radar, o GNSS-R é uma observação passiva que utiliza o espalhamento frontal do sinal de satélite, sem necessidade de transmissor, possuindo vantagens como múltiplas fontes de sinal, baixo consumo de energia, baixo custo e baixo peso, facilitando a instalação em plataformas espaciais, aéreas e embarcadas em navios. Devido às variações na altura das ondas na superfície do mar, o sinal refletido recebido pelo receptor também varia. Através da análise do sinal refletido, podem ser obtidas informações sobre as características físicas das diferentes superfícies refletoras, permitindo a inversão das informações desejadas da altura da onda. Este artigo gera imagens Doppler retardadas a partir do sinal refletido e fornece a definição correspondente da relação sinal-ruído para obter a altura de onda eficaz. Para verificar a viabilidade do algoritmo proposto, foi realizado um experimento de inversão da altura de onda eficaz embarcado em navio, sendo o desempenho comparado e validado com o método tradicional de estimativa baseado no Campo Complexo de Interferência (Interference Complex Field, ICF). Os resultados mostram que o erro quadrático médio é de 0,098 m, o valor R2 é de 77%, o coeficiente de correlação é 0,82, todos superiores ao método ICF, apresentando também melhor consistência com os dados reais de altura de onda eficaz medidos por radar de ondas, melhorando a precisão da estimativa da altura de onda eficaz baseada na tecnologia GNSS-R, podendo fornecer um serviço para a percepção das condições marítimas para a navegação de embarcações.

关键词

sensoriamento remoto oceânico GNSS-R; altura eficaz da onda; relação sinal-ruído; imagens Doppler retardadas

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