[发明专利]一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星遥感领域，具体地说，是一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法。

背景技术

随着全球温室效应的增强，海冰检测尤为重要，海冰作为全球海洋与大气系统的一员，与海洋和大气相互作用，对全球气候变化产生了重大影响。海冰的生成、发展和消融过程，反映并影响了海洋与大气的交换过程，进而影响海洋与大气的环流模式。我国海冰已成为除风暴潮之外最严重的海洋灾害，同时海冰的存在也直接影响到地球、大气系统的能量收支，因此需要对海冰进行检测。

 目前海冰检测主要标准是海冰密集度，即海域内海冰覆盖的面积百分比，海冰密集度是海冰研究中是重要参数，它代表海冰在水平方向上的扩展程度，关于海冰检测的方法可利用卫星遥感，现有技术中利用卫星遥感检测海冰主要有两大类，一类是基于可见光的遥感卫星数据；另一类则是基于微波的遥感卫星数据。可见光的海冰遥感主要以中低分辨率光学传感器为主，图像直观，但受云、雨、雾等天气影响，不能全天候、全天时的检测海冰状况、可用信号有限，而且是单基工作模式，反射信号接收机复杂程度高；微波的海冰遥感主要以合成孔径雷达（SAR）为主，具有全天候、全天时成像能力，但如果要大范围的观测连续的海冰特性，需要非常高的成本。另外，传统海冰测量方法选用单个卫星检测，海冰检测范围局限；再次，现有技术中通常选用美国的GPS系统作为信号源，只能定位，不具备通讯功能，覆盖范围有限。

综上所述，亟需一种信号来源广、具有全天候、全天时检测、海冰检测范围广、成本低的基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种信号来源广、具有全天候、全天时检测的、海冰检测范围广、成本低的基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法，包括以步骤：

S1，选定待测海域，在岸基、飞机等平台上搭载专业接收机以及接收天线；

S2，使用专业接收机接收北斗卫星的数据；

S3，信号经过接收机的射频前段采样处理和数字化之后，转为中频信号存储；

S4，信号经过预处理，找出可以使用的卫星信号数据； 

S5，跟踪卫星信号，处理数据；

S6，处理极化比数据结果。

步骤S2中，所述接收数据方法为右旋天线接收右旋直射信号，左旋天线接收经过反射面反射的左旋反射信号。

步骤S4中，所述信号预处理步骤具体为：

a 跟踪卫星，筛选数据，删除不可用的；

b 计算可用卫星的仰角和方位角，根据选定的待测海域，确定合适的卫星。

本发明优点在于：

1、本发明的一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法，利用BDS-R技术能全天候、全天时的检测海冰状况、多信号源、宽覆盖，在海冰遥感领域展现出广阔的应用前景；

2、利用北斗卫星反射信号技术（BDS-R）来计算极化比值（R-LHCP/D-RHCP），以此反演海冰的密集度，具有可行性；

3、选用的北斗卫星不受云雨影响，信号源多，且BDS-R专业接收机有体积小，重量轻等特点，可以低成本的观测范围更大的海面，进而能够实现高时间分辨率的海洋观测。

附图说明

    附图1是本发明提供的一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法的流程框图。

附图2是是本发明的一种基于北斗卫星反射信号实现海冰检测的方法中的BDS-R技术工作原理图。

附图3是本发明的数据分析流程图。

附图4是本发明提供时间为2014年2月15号15点18分海冰检测的数据处理图像。

附图5是本发明提供时间为2014年2月15号16点43分海冰检测的数据处理图像。

附图6是本发明提供时间为2014年2月15号16点54分海冰检测的数据处理图像。

具体实施方式

本发明采用导航卫星反射信号遥感技术（BeiDou Navigation Satellite System- Re?ectometry，BDS-R）来检测海冰密集度。如图2所示，与传统遥感不同的是BDS-R的接收机同时可以接收多个BDS卫星的信号，所以相对于传统的单个观测卫星，使用BDS-R技术可以观测到更大范围的海面，并且能够实现高时间分辨率的海洋观测。