[发明专利]一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法及系统在审

专利信息
申请号: 202110863063.X 申请日: 2021-07-29
公开(公告)号: CN113758469A 公开(公告)日: 2021-12-07
发明(设计)人: 王笑蕾;何秀凤;车文越;宋敏峰;李翔;郭思宇;季洪壮;郑雨沙;吕如诗 申请(专利权)人: 河海大学
主分类号: G01C13/00 分类号: G01C13/00;G01S19/14
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 田凌涛
地址: 223005 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 多模多频 gnss 接收机 潮位 监测 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法,基于GNSS接收机,实现对目标区域内指定信号反射区在目标时间范围内的潮位监测操作,其特征在于,当GNSS接收机在目标时间范围内接收到来自目标区域内指定信号反射区的反射信号序列时,执行以下步骤:

步骤1、得到反射信号序列中各个反射信号的信噪比,生成目标区域内反射信号的信噪比序列,根据信噪比序列的振荡特性,得到信噪比序列对应的各个区间,区间包括高度角区间、以及方位角区间,随后进入步骤2;

步骤2、针对信噪比序列分别所对应各区间内的局部信噪比序列进行频谱分析,得到局部信噪比序列所对应的频谱图像,进一步得到频谱图像中各个反射信号的能量峰值分别对应的频率,将频率经过反演算法获得对应区间内天线到海面的距离值,将距离值作为各个区间的有效高度,并对有效高度进行反演得到各个区间内的有效高度反演值,随后进入步骤3;

步骤3、针对各个区间,利用步骤2中获得的区间内的反射信号能量峰值对应的频率、以及有效高度反演值,对相应区间所对应频谱图像中的反射信号进行预处理,识别各反射信号中的无效峰值作为伪数据,并删除,完成对相应区间内反射信号的预处理,更新相应区间所对应的各个反射信号,随后进入步骤4;

步骤4、针对目标时间范围内所接收指定信号反射区中反射信号序列,以步骤3中所获各个区间的有效高度为依据,在目标时间范围内选取预设时间长度的滑动窗口,获得各个滑动窗口分别对应的反射信号子序列,并基于滑动窗口,得到各个滑动窗口对应的有效高度反演融合解,以滑动窗口中各个反射信号为输入、以各个滑动窗口内反射信号子序列对应的有效高度位反演融合解为输出,建立反演模型,随后进入步骤5;

步骤5、根据步骤4中获得的有效高度反演融合值得到潮位反演值,并将潮位反演值从WGS84基准转换为潮位基准,得到每个反射信号子序列分别所对应的潮位基准,即获得目标区域内各个滑动窗口下的潮位基准序列结果,最终获得等间隔的潮位基准值。

2.根据权利要求1所述的一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法,其特征在于,所述步骤2中,通过Lomb-Scargle谱分析方法对局部信噪比序列进行频谱分析,获得局部信噪比序列对应的频率,进一步根据如下公式:

h=λf/2

得到各个局部信噪比序列对应区间的有效高度,其中,h为含有误差的有效高度,f为局部信噪比序列的频率,λ为频率波长。

3.根据权利要求2所述的一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法,其特征在于,所述步骤3中频谱图像中的反射信号进行预处理,包括以下步骤:

步骤3-1、计算信噪比序列频谱图像中峰值能量和背景能量的比值,当比值大于预设阈值时,认为峰值是显著的,保留峰值对应的反演点,当比值小于预设阈值时,认为峰值是不显著的,将该峰值删除;

步骤3-2、对频谱峰值进行反演,对频谱峰值反演结果进行筛选,识别不处于预设潮位区间内的伪数据,并删除伪数据对应的频谱峰值。

4.根据权利要求1所述的一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法,其特征在于,所述步骤4中建立反演模型包括以下步骤:

步骤4-1、利用滑动窗口,将指定信号反射区中各个滑动窗口内的有效高度反演值分割在不同的时间窗口内,得到对应的反射信号子序列;

步骤4-2、基于滑动窗口,结合各个滑动窗口对应的有效高度反演值以及反演误差,建立反演模型为其中,L为含有误差的有效高度反演序列,H为有效高度反演值的融合解,为海面动态变化误差,ΔT为大气折射误差,Δ为其他反演误差;

步骤4-3、对反演模型进行最小二乘求解,获得各个滑动窗口对应的有效高度反演融合解。

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