题目：GNSS-R软件接收机若干关键技术研究

全球卫星定位系统（Global Navigation Satellite System）在为用户提供导航定位、精确授时等服务的同时，还提供了持续且高度稳定的微波信号资源。GNSS-R（GNSS-Reflection）技术利用导航卫星的无线电信号进行微波遥感，具有覆盖广、成本低、全天候、全天时、信号资源丰富且免费以及高时空分辨率等应用优势，其应用范围涵盖了反演海面风场、反演土壤湿度、海面测高、有效波高测量、海啸监测预警等多个领域，是近年来国内外遥感和导航技术领域的研究热点。本文对利用GNSS-R软件接收机实现海面要素反演的理论和方法进行了研究。本人所做的创造性工作和取得的主要成果如下：(1) 从电磁波的传输与反射、GNSS信号、GNSS-R散射面的特性以及典型海浪谱模型等角度分析了GNSS-R双/多基地雷达体制的基本原理，并在国内外已有研究成果的基础上，结合GNSS-R 遥感几何关系给出了海面散射信号的模型。(2) 对风场反演应用中的GNSS-R相关功率模型进行了分析，搭建了相应的信号处理系统并进行了机载海面风场反演实验，实验结果与QuikSCAT卫星及海洋站的实测数据进行了对比。结果显示，与QuikSCAT卫星数据对比，风速反演的平均误差为1.5m/s，平均绝对误差为1.8m/s，风向反演的平均误差为4°，平均绝对误差为29°；与海洋站的数据对比，风速反演的平均误差为0.4m/s，平均绝对误差为1.4m/s，风向反演的平均误差为9°，平均绝对误差为24°。(3) 分析了导航数据位翻转对反射信号相关处理的影响，提出了一种可对反射信号数据位翻转进行快速检测与修正的FNBC（Fast Navigation-bit Correction）方法，通过鸭绿江岸基实验和南海机载实验证明了该方法的有效性，采用该方法的GNSS-R接收机可实现对直射与反射信号相关过程的同步处理，有效提高了系统的实时性，降低了接收机的设计难度。(4) 针对岸基GNSS-R测高应用环境，提出了基于码相位测高以及基于载波相位测高的反射信号处理方法：提出了一种基于FNBC方法的码相位测高接收机相干积分处理方法，鸭绿江岸基实验表明，采用该方法的接收机在进行2分钟的数据平均后可实现约33cm的测量精度；提出了一种基于延时多普勒映射（Delay Doppler Maps Receiver，DDMR）辅助的载波相位差提取方法，鸭绿江岸基实验证明采用该方法的GNSS-R接收机可以稳定的对反射信号进行跟踪，并正确提取直射与反射信号的载波相位差，测高精度达到2.5cm，经过0.5秒的数据平均后精度可达0.6cm。(5) 针对机载GNSS-R测高应用环境，提出了一种基于FNBC方法的差分相干积分处理方法，分析了其原理，给出了处理流程，并通过仿真和南海机载测高实验进行了验证。实验结果表明，与传统的非相干积分方法相比，本文的处理方法在相同的积分时间内具有更高的输出信噪比，可以实现更好的测高精度，经过200ms的差分相干积分及1分钟的数据平均后，测量精度可达0.11m，与采用非相干积分处理方法的实验结果相比，测量精度提高了约14%。(6) 分析了利用干涉复数场（ICF）反演有效波高的实现原理及参数关系，给出了基于ICF方法的GNSS-R海面有效波高测量基本流程并进行了实验验证，与测波仪数据对比，平均误差为0.0132m，平均绝对误差为0.037m。