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Evaluation and Correction of Elevation Angle Influence for Coastal GNSS-R Ocean Altimetry
Remote Sensing ( IF 5 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.3390/rs13152978
Guodong Zhang , Zhichao Xu , Feng Wang , Dongkai Yang , Jin Xing

The elevation angle influence on coastal GNSS-R ocean code-based altimetry for GPS signals (L1 C/A and L5) and BDS B1 signals is investigated, and the corresponding correction method is presented. The study first focuses on the coastal ocean altimetry method, including the general experiment geometry and the code delay estimation using the single-point tracking algorithm. The peak power and the maximum first derivative are used as the location of the specular point. Then, the sensitivity of the height retrieved using the above coastal ocean altimetry method to elevation angle is analyzed based on the Z-V model. It can be seen that the elevation angle has a significant influence on the height retrieval, which will affect the precision of the coastal GNSS-R ocean altimetry. Finally, two correction methods, the model-driven method and the data-driven method, are proposed. The coastal altimetry experiments demonstrate that the correction methods can correct the elevation angle influence, and the data-driven method is more effective. The experimental results show that, after correcting the elevation angle influence, the code-based altimetry precision of the GPS L1 C/A signal, L5 signal, and BDS B1 signal can be up to the meter level, decimeter level (less than 4 decimeters), and meter level with respect to a reference tide gauge (TG) data set, respectively, without smoothing over time. These results provide information to guide the sea surface height retrieval using coastal GNSS-R, especially multi-satellite observation and GNSS signal with a higher chipping rate.

中文翻译:

沿海GNSS-R海洋测高高度角影响的评估与修正

研究了GPS信号(L1 C/A和L5)和BDS B1信号的仰角对沿海GNSS-R海洋码测高的影响,并提出了相应的修正方法。研究首先集中于近岸海洋测高方法,包括一般实验几何和使用单点跟踪算法的码延迟估计。峰值功率和最大一阶导数用作镜面反射点的位置。然后,基于ZV模型分析了上述沿海海洋测高法反演的高度对仰角的敏感性。可见,仰角对高度反演有显着影响,会影响沿海GNSS-R海洋测高的精度。最后,两种修正方法,提出了模型驱动方法和数据驱动方法。海岸测高实验表明,修正方法可以修正仰角影响,数据驱动的方法更有效。实验结果表明,修正仰角影响后,GPS L1 C/A信号、L5信号、BDS B1信号的码基测高精度可达米级、分米级(小于4分米)。 ),以及相对于参考潮汐测量仪 (TG) 数据集的仪表水平,不随时间平滑。这些结果为指导使用沿海 GNSS-R 进行海面高度反演提供信息,特别是多卫星观测和具有更高碎片率的 GNSS 信号。海岸测高实验表明,修正方法可以修正仰角影响,数据驱动的方法更有效。实验结果表明,修正仰角影响后,GPS L1 C/A信号、L5信号、BDS B1信号的码基测高精度可达米级、分米级(小于4分米)。 ),以及相对于参考潮汐测量仪 (TG) 数据集的仪表水平,不随时间平滑。这些结果为指导使用沿海 GNSS-R 进行海面高度反演提供信息,特别是多卫星观测和具有更高碎片率的 GNSS 信号。海岸测高实验表明,修正方法可以修正仰角影响,数据驱动的方法更有效。实验结果表明,修正仰角影响后,GPS L1 C/A信号、L5信号、BDS B1信号的码基测高精度可达米级、分米级(小于4分米)。 ),以及相对于参考潮汐测量仪 (TG) 数据集的仪表水平,不随时间平滑。这些结果为指导使用沿海 GNSS-R 进行海面高度反演提供信息,特别是多卫星观测和具有更高碎片率的 GNSS 信号。修正仰角影响后,GPS L1 C/A信号、L5信号、BDS B1信号的码基测高精度可达米级、分米级(小于4分米)、米级分别相对于参考潮位计 (TG) 数据集,不随时间平滑。这些结果为指导使用沿海 GNSS-R 进行海面高度反演提供信息,特别是多卫星观测和具有更高碎片率的 GNSS 信号。修正仰角影响后,GPS L1 C/A信号、L5信号、BDS B1信号的码基测高精度可达米级、分米级(小于4分米)、米级分别相对于参考潮汐计 (TG) 数据集,不随时间平滑。这些结果为指导使用沿海 GNSS-R 进行海面高度反演提供信息,特别是多卫星观测和具有更高碎片率的 GNSS 信号。
更新日期:2021-07-28
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