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山东大学空间科学团队在复杂海况高精度海面测高技术方面取得新突破

2023-03-20

近日,“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队“卫星导航与遥感”课题组徐天河教授团队,利用岸基GNSS反射信号测量技术,突破了复杂海况下载波相位稳定跟踪技术,获取了厘米级海面测高结果,该成果对于岸基/星载反射信号海面测高、海洋重力场反演等研究具有重要的参考意义和实用价值。此项研究成果发表在国际大地测量领域顶级刊物Journal of Geodesy,第一作者是山东大学重点资助博士后贺匀峤,徐天河教授为通讯作者。



图1. 高海况下海面情况及海面测高结果

传统海面测高主要采用验潮站和卫星测高方式获取海面高度,二者时空分辨能力较低,建设成本较高,制约了对海洋环境的进一步认识。GNSS-R (Global navigation satellite system reflectometry) 海面测高技术利用GNSS卫星作为辐射源,能够实现全球公里级采样和小时级重访。GNSS-R海面测高存在的主要问题是码相位测高精度较差,而载波相位虽然测高精度高,但在高海况下难以实现。

研究团队依托山大平台,进行大量的岸基和船载实验,针对GNSS-R海面测高中载波相位观测值易受海面粗糙度影响的问题,提出双频反射信号组合方法,实现了岸基高海况条件下,稳定的载波相位观测值的恢复和提取,同时使得5°~75°高度角范围内的载波相位观测值均得到有效利用。通过与高精度海面测高雷达结果对比,岸基高海况下实测精度为3~5厘米。GNSS-R技术进行海面高度反演,是徐天河教授团队研究的重要方向之一,除上述成果外,团队还在全球、积雪厚度反演以及农田土壤湿度等方面取得重要成果。这些研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

卫星导航与遥感课题组主要致力于国家综合PNT、地表环境监测与全球海平面变化和卫星/无人机光谱遥感等三个方向的研究。课题组PI是国家重点研发计划首席科学家、山东大学杰出中青年学者(第一层次)徐天河教授。本团队还拥有山东大学兼职讲席教授/中科院院士1人,国家特聘教授2人,山东省“外专双百计划”特聘教授1人,副教授/副研究员6人,讲师1人,博士后4人,以及硕/博士研究生40余人。课题组已经形成了以专家领衔、中青年专家为中坚力量、青年学科骨干为主体,在国内外有重要影响力的学术队伍。同时,也积累了丰硕的研究成果:近5年来团队承担了国家重点研发计划项目、问海计划课题、北斗重大专项,国家自然科学基金重大项目课题、山东省重点研发计划等40余项科研项目;发表SCI/EI论文100余篇,取得专利和软件著作权30余项,获得省部级科技奖4项。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00190-023-01712-6
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