[发明专利]适用于复杂寒区冻融地表的前向GPS多路径模型的建立方法

说明书

本发明提供一种适用于复杂寒区冻融地表的前向GPS多路径模型的建立方法，包括以下步骤：S1，获取冻融反射地表的土壤参数、植被参数和积雪参数，并获取GPS接收机的天线增益信息和天线极化信息；S2，将所述土壤参数、植被参数和积雪参数代入冻融地表微波前向散射模型，以获取反射地表的裸土反射率R_baresoil、植被反射率R_snow和积雪反射率R_veg；S3，根据所述裸土反射率、植被反射率、积雪反射率、天线增益信息和天线极化信息建立前向GPS多路径模型。本发明能够准确地获得GPS接收机天线接收到的直射信号和反射信号的相干电场能量，为后续计算多路径观测信号的相位、伪距和SNR值提供基础。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及一种适用于复杂寒区冻融地表的前向GPS多路径模型的建立方法。

背景技术

地表冻融状态强烈地影响着地表的热力学和水文特征，是影响地气系统的水热交换、天气气候和地表径流过程的重要因素，是环境研究、资源开发和工程设计中必须考虑的重要因素之一。

多路径效应是GPS测量中干扰测量质量的主要原因之一，测绘用GPS接收机中的多路径观测数据在传统的定位和授时应用中，被看作有害信号而剔除。近年来，研究表明，多路径观测信号的相位、伪距和SNR值可以用来反演近地表土壤水分、植被含水量、积雪厚度和海平面变化等信息，因而可以考虑用于复杂寒区冻融地表的监测。

众所周知，利用前向GPS多路径模型可以获得多路径观测信号的相位、伪距和SNR值。然而，传统的前向多路径模型侧重码调制，对于反射能量、相位和延迟采用任意值，或者基于给定观测数据几何计算反射延迟，采用经验值定义反射能量。而利用多路径进行复杂寒区冻融地表的遥感研究时，要求多路径信息能更好地反应观测目标物的反射特性，如果采用经验值则不能达到要求，因而需要提供一种更准确的前向GPS多路径模型的建立方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于复杂寒区冻融地表的前向GPS多路径模型的建立方法，以准确地获得GPS接收机天线接收到的直射信号和反射信号的相干电场能量，为后续计算多路径观测信号的相位、伪距和SNR值提供基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于复杂寒区冻融地表的前向GPS多路径模型的建立方法，包括以下步骤：

S1，获取反射地表的土壤参数、植被参数和积雪参数，并获取GPS接收机的天线增益信息和天线极化信息；

S2，将所述土壤参数代入裸土微波前向散射模型，以获取反射地表的裸土反射率R_baresoil，将所述植被参数代入植被微波前向散射模型，以获取反射地表的植被反射率R_veg，将所述积雪参数代入积雪微波前向散射模型，以获取反射地表的积雪反射率R_snow；

S3，根据所述裸土反射率、植被反射率、积雪反射率、天线增益信息和天线极化信息建立如式(1)所示的前向GPS多路径模型：

在式(1)中，P_d表示GPS接收机天线接收到的直射信号的电场能量，P_r表示GPS接收机天线接收到的反射信号的电场能量，表示GPS接收机天线接收到的直射信号中RHCP部分的电场能量，表示GPS接收机天线接收直射RHCP信号的天线增益，W_d表示GPS接收机天线接收到的直射信号的Woodward模糊函数，X表示反射地表与接收机天线的耦合系数，S表示反射表面的粗糙度因子，W_r表示GPS接收机天线接收到的反射信号的Woodward模糊函数。

进一步地，式(1)中的X＝X^R+X^L，其中，