GNSS 机会源感知测量方法与应用

本书旨在促进导航、遥感和雷达的深度融合，为推广我国遥感和雷达的应用提供新思路，助力我国导航创新应用落地。本书围绕GNSS机会源感知测量技术的陆海面物理参数反演、灾害实时监测和近场小区域目标探测成像等问题，介绍了地基海面风速、海面高度、土壤湿度、植被长势和河流水文参数测量新方法，介绍了星载海面风矢量反演、台风事件检测和台风结构参数估计新理论，还介绍了后向/前向构型的目标检测和成像关键技术。在介绍理论、方法和模型的过程中，同时介绍了作者团队自行开展试验获得的数据、合作伙伴和国外共享或公开的数据的处理结果。

1. 多模式导航遥感信息智能处理关键技术及应用，中国地理信息系统协会科技进步一等奖，2023， 排名第三。2. 北斗/GNSS海面散射信号建模仿真技术及应用，中国卫星导航定位协会（中国）科技进步二等奖，2021，排名第一。 3. 星载GNSS反射信号海面风速反演技术研究，中国卫星导航定位协会（中国）优秀博士学位论文奖，2020，排名唯一。

目录
“博士后文库”序言
前言
第1章 GNSS机会源感知测量概述 1
1.1 GNSS机会源感知测量概念 1
1.2 地基应用 3
1.2.1 地基观测重要性 3
1.2.2 地基GNSS-R应用概述 4
1.3 星载应用 10
1.3.1 星载观测重要性 10
1.3.2 星载GNSS-R应用概述 11
1.4 外辐射源雷达 14
1.4.1 外辐射源雷达重要性 14
1.4.2 GNSS外辐射源雷达应用概述 15
1.5 章节安排 16
1.6 小结 18
参考文献 19
第2章 GNSS机会源感知测量基础 31
2.1 几何模型 31
2.1.1 地基遥感 31
2.1.2 星载遥感 32
2.1.3 外辐射源雷达 34
2.2 镜面反射点位置估计 35
2.2.1 地球模型 36
2.2.2 几何估计法 37
2.2.3 最优化估计算法 39
2.3 空间分辨率 40
2.3.1 地基遥感分辨率 40
2.3.2 星载遥感分辨率 41
2.3.3 目标探测分辨率 44
2.4 时空覆盖性 47
2.4.1 时空覆盖性能指标 47
2.4.2 反射事件可见性 48
2.4.3 时空性能仿真分析 51
2.5 反射信号模型 55
2.5.1 相干反射场景 56
2.5.2 非相干反射场景 57
2.6 反射信号接收与处理 62
2.7 小结 66
参考文献 67
第3章 地基海面物理参数遥感 68
3.1 海面风速反演 68
3.1.1 海面风速敏感观测量 69
3.1.2 多星多参数融合海面风速反演模型 71
3.1.3 北斗GEO卫星B3I信号试验 73
3.2 海面高度测量 76
3.2.1 海面高度测量模型 77
3.2.2 性能仿真评估 78
3.2.3 试验评估验证 82
3.3 海冰探测 89
3.3.1 海冰探测方法 89
3.3.2 鲅鱼圈试验验证 91
3.4 海冰厚度测量 94
3.4.1 海水和海冰介电常数模型 94
3.4.2 三层介质反射模型 95
3.4.3 海冰厚度测量方法 98
3.4.4 仿真论证 99
3.5 小结 101
参考文献 102
第4章 地基土壤湿度测量和植被长势测量 103
4.1 反射率测量土壤湿度 103
4.1.1 土壤介电常数模型 103
4.1.2 反射率估计方法 104
4.1.3 右旋圆极化天线试验测试 109
4.1.4 线极化天线试验测试 110
4.2 透射效应测量土壤湿度 114
4.2.1 土壤透射效应 114
4.2.2 高度偏差测量方法 115
4.2.3 试验验证 117
4.3 稀疏型植被长势测量 122
4.3.1 归一化微波反射指数 122
4.3.2 反射率和归一化微波反射指数融合方法 123
4.3.3 试验验证 125
4.4 密集型植被长势测量 128
4.4.1 衰减系数 129
4.4.2 衰减率和高度的植被长势表征方法 130
4.4.3 试验验证 133
4.5 小结 137
参考文献 138
第5章 地基河流水文参数测量 140
5.1 测量构型 140
5.2 边界检测 143
5.3 水位测量 148
5.3.1 GNSS-R方法 148
5.3.2 GNSS-IR方法 149
5.4 流速测量 150
5.4.1 双基多普勒效应 150
5.4.2 反射信号谱估计 151
5.5 流量估计 152
5.6 仿真与试验验证 154
5.6.1 GNSS-IR仿真 154
5.6.2 GNSS-R试验 158
5.7 小结 162
参考文献 163
第6章 星载海面风场反演 164
6.1 风速敏感特征观测量 164
6.1.1 时延多普勒图定标 164
6.1.2 时延多普勒图均值 166
6.1.3 时延波形前沿斜率 168
6.2 海面风速反演算法 170
6.2.1 数据质量控制方法 170
6.2.2 经验地球物理模式函数 171
6.2.3 多特征观测量融合 172
6.2.4 沿轨滑动平均 173
6.3 风速反演仿真验证 173
6.3.1 反演模型建立 174
6.3.2 反演性能分析 174
6.4 实测数据验证 178
6.4.1 数据质量控制 178
6.4.2 反演模型函数 178
6.4.3 反演性能分析 182
6.5 非镜向观测模式风矢量反演 186
6.5.1 非镜向观测模式 186
6.5.2 风矢量特征观测量 187
6.5.3 海面风矢量极大似然估计方法 191
6.5.4 仿真验证 195
6.6 小结 198
参考文献 198
第7章 星载台风检测及台风结构参数估计 200
7.1 台风模型 200
7.1.1 台风概念 200
7.1.2 风场模型 201
7.1.3 海面坡度概率密度函数 205
7.2 台风海域时延多普勒图特征 205
7.3 时延多普勒域台风检测及位置估计 208
7.3.1 台风事件特征观测量 208
7.3.2 滑动窗口时序异常检测 209
7.3.3 仿真验证 212
7.3.4 实测数据验证 216
7.4 空间域台风检测及台风眼位置估计 219
7.4.1 散射系数重构方法 219
7.4.2 台风检测算法 224
7.4.3 台风眼位置估计方法 225
7.5 台风结构参数估计 228
7.5.1 台风结构参数 228
7.5.2 参数化台风模型匹配算法 229
7.5.3 仿真验证 232
7.6 小结 235
参考文献 235
第8章 外辐射目标探测 237
8.1 目标探测构型 237
8.2 后向构型目标探测 238
8.2.1 固定点目标回波信号处理算法 238
8.2.2 帧内运动补偿方法 241
8.2.3 多帧联合目标检测算法 243
8.2.4 海面目标探测试验验证 245
8.2.5 空中目标探测试验验证 252
8.3 后向构型目标定位 255
8.3.1 到达时间差定位方程 255
8.3.2 协方差模型 256
8.3.3 定位性能分析 257
8.3.4 空中目标定位试验 259
8.4 前向构型目标探测 260
8.4.1 菲涅耳衍射效应 261
8.4.2 目标检测算子 265
8.4.3 空中目标探测试验验证 265
8.5 小结 270
参考文献 270
第9章 地基GNSS双基SAR成像 271
9.1 GNSS SAR二维信号模型 271
9.2 双基成像算法 273
9.2.1 后向投影算法 273
9.2.2 距离多普勒算法 283
9.3 GNSS SAR试验验证 289
9.3.1 建筑物试验 289
9.3.2 河流边界试验 295
9.4 小结 296
参考文献 297
第10章 总结与展望 298
10.1 地基遥感应用 298
10.1.1 总结 298
10.1.2 展望 300
10.2 星载遥感应用 304
10.2.1 总结 304
10.2.2 展望 306
10.3 外辐射源雷达应用 308
10.3.1 总结 308
10.3.2 展望 309
10.4 小结 310
参考文献 311
编后记 314