星載GNSS-R海面風場觀測載荷關鍵技術設計與驗證

王延光，白照廣，朱雪萍，王崇羽，韓琳

1. 空間電子信息技術研究院，西安 710100

2. 航天東方紅衛星有限公司，北京 100094

1 引言

GNSS-R技術是一種被動式的遙感手段，由Martin-Neira在20世紀90年代提出[1]。經過多年的發展，該技術逐漸走向成熟并進入應用階段。該技術已經廣泛應用于海面高度測量[1-2]、海面風場反演[3]、海冰反演[4]、土壤濕度測量[5-6]、海面浮油探測等方面[7]。與傳統的遙感手段相比，該方法有如下優點：1)采用無源探測方法，不需要發射設備；2)全球覆蓋均勻，獲取數據量大。把GNSS反射信號處理技術與低軌衛星技術相結合，充分發揮GNSS信號全球分布的特性，并利用低軌衛星全球掃描的特性，覆蓋全球的海面風場測量系統已經走向工程應用。ESA和SSTL等機構都在致力于星載GNSS-R接收機的研制[8]，NASA發射成功的用于颶風觀測的CYGNSS也是多顆聯合星載接收機系統[9]。

與地基信號處理系統相比，衛星系統信號處理資源受限，包括數據傳輸帶寬和星上信號處理系統的存儲量及信號實時處理能力均受限于衛星平臺能力。時域算法通過時域相關的方式實現反射信號處理[10]，處理結構簡單，但是需要進行海量相關運算，復雜度大占用大量硬件資源，在衛星資源約束條件下無法實現多點反射信號實時處理；文獻[11][12]直接使用頻域相關算法，不考慮GNSS-R信號處理積分時間和頻率覆蓋范圍的特殊性會因為碼頻率和載波頻率失配造成DDM圖失真。為了實現對所有落入反射天線波束的GNSS反射信號高精度實時信號處理，需要從系統設計和信號處理算法兩個方面考慮，提高信號處理速度和精度。……