[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

说明书

本发明公开了一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法及系统，涉及GNSS遥感、以及海洋监测技术领域，针对多模多频GNSS潮位反演中的误差特性，本发明建立了一种潮位反演的模型；并利用滑动窗口，在每窗口内输出一个潮位反演值。建立的反演模型考虑了目前已知的误差源，选取的解算策略能够自适应避免粗差，对于潮位变化较大的情况及水面较为静止的情况均具有良好的适用性。利用本发明提出的方法，基于多模多频GNSS接收机，可以实现高精度、等间隔、全自动、小成本、长期连续、有稳定框架支持的潮位监测性能，对潮位监测技术革新及技术补充具有重要意义。

技术领域

本发明涉及GNSS遥感、以及海洋监测技术领域，具体而言涉及一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法及系统。

背景技术

海洋中的水位称为潮位，其在潮汐等的影响下，呈现周期性涨落。潮位的准确监测，对于海洋监测、海洋环流分析和气候分析都是十分重要的课题。特别是目前的全球气候变暖现象，使得冰川融化、海水热膨胀，导致海平面上涨，潮位监测就更加必要。同时，潮位监测对船舶行业、海上作战、海洋和海岸工程等军工行业都非常关键。而潮位监测对于全球高程基准的统一和维持也非常重要。

传统的潮位监测手段有：水尺测量、浮子式验潮仪、引压钟式验潮仪、声学式验潮仪等。但是各类监测手段都有缺点：水尺测量，耗费大量的人力资源；浮子式和引压钟式验潮仪需要建立专门的验潮井；声学式潮汐计精度较低，只能在近海使用。同时，验潮站记录下的验潮数据中包含了地壳运动的影响，一般需要利用并址的GNSS站来消除此类误差，以获取潮位的绝对变化。因此，传统潮位监测技术存在造价较高或非自动化的缺点，并需要附加技术实现基准统一。另一种常用的潮位监测手段是卫星测高方法。卫星测高方法能够以较高的精度在大范围上监测潮位的绝对变化，但是在近海区域的精度较低；同时，其观测周期由运动轨道决定，潮位监测分辨率较低。而随着GNSS的不断发展与完善，一种GNSS多径遥感技术被发现可以用来进行潮位监测，它只基于测量型接收机，根据信噪比数据中的多径特性，便可完成潮位监测。利用新兴的GNSS多径遥感技术，可以实现全自动、小成本、长期连续的潮位监测，并且监测结果自动固定在稳定框架下；该技术可克服传统监测技术的缺点，有效补充潮位监测数据。

但是，GNSS潮位监测技术存在精度和分辨率两大瓶颈，限制了该技术的实际应用范围，阻碍了其产业化发展进程。而由于多模多频GNSS接收机可以捕获多星多轨数据，可提升卫星轨迹数量，提高反演频率，从而改善时间分辨率这个问题。然而，多模多频GNSS数据的引入，在带来利处的同时，也带来了更多的误差和伪数据，造成了数据矛盾，需要相应的方法来调和数据矛盾、提高潮位监测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多模多频GNSS接收机的潮位监测方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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，当GNSS接收机接收到来自目标区域内指定信号反射区的反射信号序列，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；