[发明专利]星载GNSS-R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种星载GNSS‑R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法和系统，该方法包括：获取导航卫星和接收机的空间位置信息；根据获取的导航卫星和接收机的空间位置信息，确定在参考椭球面上的镜面反射点S；获取静态高程修正量和时变高程修正量；根据所述静态高程修正量和时变高程修正量，对所述在参考椭球面上的镜面反射点S进行静态修正和时变修正，得到在海洋潮汐面上的镜面反射点S′；对所述在海洋潮汐面上的镜面反射点S′进行法向修正，得到在海洋潮汐面上的镜面反射点S′在海洋潮汐面的法向垂面上的位置S″。本发明提高了星载GNSS‑R镜面反射点海面定位精度。

技术领域

本发明属于卫星测高学、海洋重力学、海洋潮汐学等交叉技术领域，尤其涉及一种星载GNSS-R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法和系统。

背景技术

全球导航卫星信号反射技术(GNSS-R)作为新一代海面测高技术，其原理是利用GNSS海面反射信号与直射信号到达接收机的路程差实现测高。相比传统的卫星高度计测高，GNSS-R测高具有信号源丰富、有效载荷成本低、全天候、全天时、低功耗等优势，其基于多通道接收机，同一时刻可以获取多个海面反射信号，结合多颗GNSS-R卫星组网可实现高空间分辨率全球海面测高，进而可以获取全球高空间分辨率的海洋重力场基准图，为水下重力匹配导航提供支持。

水下重力匹配导航是对潜器惯导系统漂移误差进行必要修正的有效手段，构建全球、高空间分辨率和高精度的全球海洋重力基准图是决定水下重力匹配导航精度的关键。目前获取全球海洋重力场的常规手段是将卫星雷达高度计获得的海面高度转化为重力异常。

要发挥GNSS-R卫星海面测高的高分辨率优势，实现其反演高空间分辨率和高精度海洋重力场的应用，精度需要达到cm级。作为测高的主要误差源之一，镜面反射点的定位误差是制约测高精度提高的主要因素。镜面反射点是反射面上使GNSS卫星信号经反射到达接收机的路程最小的点，是GNSS-R信号反射几何关系的基准点和相关参数的参考中心，镜面反射点的定位误差在参考基准上影响与路程误差直接相关的海面测高精度。GNSS-R海面测高的信号反射面是瞬时海面，但目前的镜面反射点几何定位方法选取的最接近实际海面的反射参考面均为地球椭球面，未考虑椭球面与瞬时海面之间的高程差异—海面高度(SSH)，这导致镜面反射点定位误差较大。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种星载GNSS-R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法和系统，提高了星载GNSS-R镜面反射点海面定位精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种星载GNSS-R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法，包括：

获取导航卫星和接收机的空间位置信息；

根据获取的导航卫星和接收机的空间位置信息，确定在参考椭球面上的镜面反射点S；

获取静态高程修正量和时变高程修正量；

根据所述静态高程修正量和时变高程修正量，对所述在参考椭球面上的镜面反射点S进行静态修正和时变修正，得到在海洋潮汐面上的镜面反射点S′；

对所述在海洋潮汐面上的镜面反射点S′进行法向修正，得到在海洋潮汐面上的镜面反射点S′在海洋潮汐面的法向垂面上的位置S″。

在上述星载GNSS-R镜面反射点海洋潮汐修正定位方法中，根据获取的导航卫星和接收机的空间位置信息，确定在参考椭球面上的镜面反射点S，包括：

根据获取的导航卫星和接收机的空间位置信息，将导航卫星T、接收机R、以及在参考椭球上的镜面反射点S的位置矢量分别表示为：和

则有：