计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010838213.7 (22)申请日 2020.08.19 (71)申请人 西安空间无线电技术研究所 地址 710100 陕西省西安市长安区西街150 号 (72)发明人 万贝牛新亮段崇棣井成 雷博持韩冲 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 陈鹏 (51)Int.Cl. G01S 13/89(2006.01) G01S 19/14(2010.01) (54)发明名称 一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方 法 (57)摘要 本申请公开了。

2、一种计算GNSSR海面反射信 号DDM图像的方法， 该方法包括： 在地心坐标系 ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的接收 机和发射机的第一坐标值分别计算接收机以及 发射机映射在地表上的映射点的第二坐标值； 根 据第二坐标值以及第一坐标值计算第一权重系 数， 根据第一权重系数以及第二坐标值计算得到 预设的第一点以及第二点的第三坐标值； 根据第 三坐标值确定反射点的初始坐标值， 根据初始坐 标值以及第一坐标值确定出反射点的坐标值； 根 据反射点的坐标值以及第一坐标值计算反射信 号的时延以及多普勒辅助信息， 并根据时延以及 多普勒辅助信息计算反射信号的DDM图像。 本申 请解决了现有技术中计。

3、算反射信号DDM图像的效 率较低的技术问题。 权利要求书3页 说明书15页 附图3页 CN 112034455 A 2020.12.04 CN 112034455 A 1.一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方法， 其特征在于， 包括： 在地心坐标系ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的接收机和发射机的第一坐标 值分别计算所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点的第二坐标值； 根据所述第二坐标值以及所述第一坐标值计算第一权重系数， 根据所述第一权重系数 以及所述第二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第三坐标值； 根据所述第三坐标值确定反射点的初始坐标值， 以及根据所述初始。

4、坐标值以及所述第 一坐标值确定出所述反射点的坐标值； 根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值计算反射信号的时延信息以及多普勒 辅助信息， 并根据所述时延信息以及所述多普勒辅助信息计算所述反射信号的DDM图像。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值确 定出所述反射点的坐标值， 包括： 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入射角以及反射角的值， 其中， 所 述入射角表示地心到所述反射点的向量与所述反射点到所述反射机的向量之间的夹角， 所 述反射角表示所述反射点到所述反射机的向量与所述反射点到所述接收机的向量之间的 夹角； 根据所述入射角以及所述。

5、反射角的值调整所述第三坐标值以及调整所述初始坐标值， 根据调整后的第三坐标值计算所述第一点与所述第二点之间的间距， 并判断所述间距是否 大于预设阈值； 若大于， 则根据调整后的初始坐标值重新计算所述入射角以及所述反射角的值， 并根 据重新计算的入射角和反射角的值重调整所述初始坐标值， 直到所述间距小于所述预设阈 值为止， 并根据最后一次调整所述初始坐标值后所得到坐标值作为所述反射点的坐标值。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计 算得到入射角以及反射角的值， 包括： 根据如下公式计算得到所述入射角以及所述反射角的值： 其中， T表示所述入射角的值；。

6、 R表示所述反射角的值；表示地心到所述反射点的 向量；表示所述反射点到所述反射机的向量；表示所述反射点到所述接收机的向 量； PM表示所述反射点的初始坐标值； T表示所述发射机的坐标值； R表示所述接收机的坐标 值。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所 述第三坐标值以及调整所述初始坐标值， 包括： 将所述入射角与所述反射角的值进行比较得到比较结果， 根据所述比较结果调整所述 第三坐标值； 权利要求书 1/3 页 2 CN 112034455 A 2 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射角的值计算第二权重系数， 根据所述比 较结果、 所述第二。

7、权重系数以及所述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐标 值。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反 射角的值计算第二权重系数， 包括： 若所述入射角大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 若所述入射角不大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 其中， nT、 nR表示所述第二权重系数。 6.如权利要求5所述的方法， 其特征在于， 根据所述比较结果、 所述第二权重系数以及 所述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐标值， 包括： 若所述入射角大于所述反射角， 令PRPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值：。

8、 若所述入射角不大于所述反射角， 令PTPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 其中， PR、 PT表示所述初始搜索区间端点的坐标值； PM表示所述新的坐标值。 7.如权利要求16任一项所述的方法， 其特征在于， 根据所述反射点的坐标值以及所 述第一坐标值计算反射信号的时延信息以及多普勒辅助信息， 包括： 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量以及所述第一坐标值计算直达信号的多普 勒以及所述反射信号的多普勒； 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标值以及所述第一坐标值计算所述时延信 息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的多普勒值以及预设的直达信号伪多普勒 计算所述多普勒辅助信息。。

9、 8.如权利要求7所述的方法， 其特征在于， 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量以 及所述第一坐标值计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒， 包括： 通过如下公式计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒： 其中， fd-dop表示所述直达信号的多普勒；表示所述发射机的速度矢量；表示所述 权利要求书 2/3 页 3 CN 112034455 A 3 接收机的速度矢量； 表示GNSS信号的载波波长；表示入射矢量，表示反 射矢量， 9.如权利要求8所述的方法， 其特征在于， 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的 标值以及所述第一坐标值计算所述时延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所。

10、述反射信号 的多普勒值以及预设的直达信号伪多普勒计算所述多普勒辅助信息， 包括： 通过如下公式计算所述直达信号的时延信息以及多普勒辅助信息： fr-dopfr-dop+fd-dop-fd-dop 其中， 表示所述直达信号的时延信息； prd表示所述直达信号的伪距； fr-dop表示所 述直达信号的多普勒辅助信息； fd-dop表示所述直达信号伪多普勒。 10.如权利要求16任一项所述的方法， 其特征在于， 根据所述第一权重系数计算第一 点以及第二点的第三坐标值， 包括： 根据如下公式计算所述第三坐标值： PTmR*PR+PT PRPR+mT*PT 其中， PT表示所述第一点的第三坐标值； PR。

11、表示所述第二点的第三坐标值； mR、 mT表示所 述第一权重值， 表示发射 机和接收机与地心连线的夹角， 权利要求书 3/3 页 4 CN 112034455 A 4 一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方法 技术领域 0001 本申请涉及微波遥感技术领域， 尤其涉及一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像 的方法。 背景技术 0002 全球导航卫星系统反射信号技术(Global Navigation Satellite System Reflectometry， GANN-R)是一种收发分离的双基卫星遥感技术， 可对于海面波高、 海面风 速、 海水盐度以及海冰厚度测量以及目标物的探。

12、测。 随着GNSS-R探测技术的迅猛发展， 提出 了利用被反射的导航信号实现遥感的方法， 而镜面反射点的估计是实现遥感的一个重要环 节。 0003 目前， 常见的镜面反射点的估计方法包括Gleason算法、 S.C.Wu算法、 C.Wagner算 法、 椭球、 二分法等， 其中， 二分法由于具有模型简单、 迭代次数少等特性被应用于GNSS-R海 面反射点的估计。 为了便于对二分法进行反射点估计的过程进行说明， 首先对GNSS-R基本 几何关系进行说明。 0004 参见图1， 表示一种GNSS-R基本几何关系的示意图。 在T为卫星位置， R为接收机的 位置， O表示地心， PM表示镜面反射点位置。

13、， M表示OPM延长线与RT之间的交点， U为R相对于MPM 的镜像点， C为M点关于线段RU的对称点， U为R相对于MPM的镜像点， Re表示地球半径， r表示 接收机相对于镜面反射点的仰角， t表示卫星相对于镜面反射点的仰角， r表示从地心看卫 星与镜面反射点之间的夹角， t表示从地心看接收机与镜面反射点之间的夹角。 0005 根据上述图1所示的基本几何关系， 具体的， 二分法进行反射点估计的过程为： 令a T， bR， 求ab的中点M的坐标， 通过M坐标计算星下点PM坐标， 然后利用基本几何关系计算 r和 t， 然后判断算 r， t的大小关系， 若 r t， 则， 退出迭代， 若 r t。

14、， 则令bPM， 并对得 到新的PM坐标进行下一次迭代， 否则， 令aPM， 并对得到新的PM坐标进行下一次迭代。 因此， 二分法在迭代过程中将每次迭代计算出的PM坐标作为下一次迭代的搜索区间的端点， 进而 缩小搜索区间， 但是， 不结合接收机和卫星实际位置， 仅通过PM坐标来缩小搜索区间， 可能 使得每次缩小力度不足， 进而增加了迭代次数， 影响计算反射信号时延-多普勒(Delay- Doppler Mapping， DDM)图像的工作效率。 发明内容 0006 本申请解决的技术问题是： 针对现有技术中计算反射信号DDM图像的工作效率较 低的问题， 提供了一种计算GNSS-R海面反射信号DD。

15、M图像的方法， 本申请实施例所提供的方 案中， 根据接收机和发射机的第一坐标值以及所述接收机以及所述发射机映射在地表上的 映射点的第二坐标值计算第一权重系数， 然后根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值 计算得到预设的第一点以及第二点的第三坐标值， 然后根据所述第一权重系数以及所述第 二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第三坐标值计算发射点的坐标值， 即在计算 反射点的坐标值过程中通过第一权重系数以及第二坐标值确定反射点的搜索区间， 减小了 说明书 1/15 页 5 CN 112034455 A 5 反射点的搜索区间， 进而减小了反射点的坐标值计算的迭代次数， 提高了计算反射信号DDM 图。

16、像的工作效率。 0007 第一方面， 本申请实施例提供一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方法， 该方 法包括： 0008 在地心坐标系ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的接收机和发射机的第一 坐标值分别计算所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点的第二坐标值； 0009 根据所述第二坐标值以及所述第一坐标值计算第一权重系数， 根据所述第一权重 系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第三坐标值； 0010 根据所述第三坐标值确定反射点的初始坐标值， 以及根据所述初始坐标值以及所 述第一坐标值确定出所述反射点的坐标值； 0011 根据所述反射点的坐标值以及所述。

17、第一坐标值计算反射信号的时延信息以及多 普勒辅助信息， 并根据所述时延信息以及所述多普勒辅助信息计算所述反射信号的DDM图 像。 0012 本申请实施例所提供的方案中， 在计算反射点的坐标值的过程中， 根据接收机和 发射机的第一坐标值以及所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点的第二坐标 值计算第一权重系数， 然后根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第 一点以及第二点的第三坐标值， 然后根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到 预设的第一点以及第二点的第三坐标值计算发射点的坐标值， 即在计算反射点的坐标值过 程中通过第一权重系数以及第二坐标值确定反射点的搜索区间， 减。

18、小了反射点的搜索区 间， 进而减小了反射点的坐标值计算的迭代次数， 提高了计算反射信号DDM图像的工作效 率。 0013 可选地， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值确定出所述反射点的坐标值， 包括： 0014 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入射角以及反射角的值， 其 中， 所述入射角表示地心到所述反射点的向量与所述反射点到所述反射机的向量之间的夹 角， 所述反射角表示所述反射点到所述反射机的向量与所述反射点到所述接收机的向量之 间的夹角； 0015 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所述第三坐标值以及调整所述初始坐 标值， 根据调整后的第三坐标值计算所述第一点与所述第二点之。

19、间的间距， 并判断所述间 距是否大于预设阈值； 0016 若大于， 则根据调整后的初始坐标值重新计算所述入射角以及所述反射角的值， 并根据重新计算的入射角和反射角的值重调整所述初始坐标值， 直到所述间距小于所述预 设阈值为止， 并根据最后一次调整所述初始坐标值后所得到坐标值作为所述反射点的坐标 值。 0017 可选地， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入射角以及反射角的 值， 包括： 0018 根据如下公式计算得到所述入射角以及所述反射角的值： 说明书 2/15 页 6 CN 112034455 A 6 0019 0020 0021其中， T表示所述入射角的值； R表示所述反射角的。

20、值；表示地心到所述反射 点的向量；表示所述反射点到所述反射机的向量；表示所述反射点到所述接收 机的向量； PM表示所述反射点的初始坐标值； T表示所述发射机的坐标值； R表示所述接收机 的坐标值。 0022 可选地， 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所述第三坐标值以及调整所述 初始坐标值， 包括： 0023 将所述入射角与所述反射角的值进行比较得到比较结果， 根据所述比较结果调整 所述第三坐标值； 0024 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射角的值计算第二权重系数， 根据所 述比较结果、 所述第二权重系数以及所述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐 标值。 0025 可选地，。

21、 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射角的值计算第二权重系数， 包括： 0026 若所述入射角大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 0027 0028 若所述入射角不大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 0029 0030 其中， nT、 nR表示所述第二权重系数。 0031 可选地， 根据所述比较结果、 所述第二权重系数以及所述第三坐标值调整所述初 始坐标值得到所述新的坐标值， 包括： 0032 若所述入射角大于所述反射角， 令PRPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 0033 0034 若所述入射角不大于所述反射角， 令PTPM， 通过如下。

22、公式得到所述新的坐标值： 0035 0036 其中， PR、 PT表示所述初始搜索区间端点的坐标值； PM表示所述新的坐标值。 0037 可选地， 根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值计算反射信号的时延信息 以及多普勒辅助信息， 包括： 0038 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量以及所述第一坐标值计算直达信号的 多普勒以及所述反射信号的多普勒； 说明书 3/15 页 7 CN 112034455 A 7 0039 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标值以及所述第一坐标值计算所述时 延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的多普勒值以及预设的直达信号伪多 普勒计算所述多普。

23、勒辅助信息。 0040 可选地， 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量以及所述第一坐标值计算直达 信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒， 包括： 0041 通过如下公式计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒： 0042 0043 0044其中， fd-dop表示所述直达信号的多普勒；表示所述发射机的速度矢量；表示 所述接收机的速度矢量； 表示GNSS信号的载波波长；表示入射矢量， 表示反射矢量， 0045 可选地， 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标值以及所述第一坐标值计 算所述时延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的多普勒值以及预设的直达 信号伪多普勒计算所述多普。

24、勒辅助信息， 包括： 0046 通过如下公式计算所述直达信号的时延信息以及多普勒辅助信息： 0047 0048 fr-dopfr-dop+fd-dop-fd-dop 0049 其中， 表示所述直达信号的时延信息； prd表示所述直达信号的伪距； fr-dop表 示所述直达信号的多普勒辅助信息； fd-dop表示所述直达信号伪多普勒。 0050 本申请实施例所提供的方案中， 在反射信号的时延信息以及辅助多普勒信息过程 中， 通过反射点的坐标值计算直达信号的多普勒以及反射信号的多普勒， 然后根据直达信 号的多普勒以及反射信号的多普勒计算反射信号的辅助多普勒信息以及时延信息， 即根据 反射点的坐标来。

25、校正反射信号的辅助多普勒信息以及时延信息， 避免接收机钟差等因素造 成的系统误差对计算出的反射信号的DDM图像准确性的影响， 进而提高了计算出的反射信 号的DDM图像准确性。 0051 可选地， 根据所述第一权重系数计算第一点以及第二点的第三坐标值， 包括： 0052 根据如下公式计算所述第三坐标值： 0053 PTmR*PR+PT 0054 PRPR+mT*PT 0055 其中， PT表示所述第一点的第三坐标值； PR表示所述第二点的第三坐标值； mR、 mT表 说明书 4/15 页 8 CN 112034455 A 8 示所述第一权重值， 表示 发射机和接收机与地心连线的夹角， 0056 。

26、第二方面， 本申请实施例提供了一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的装置， 该 装置包括： 0057 第一计算单元， 用于在地心坐标系ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的接 收机和发射机的第一坐标值分别计算所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点 的第二坐标值； 0058 第二计算单元， 用于根据所述第二坐标值以及所述第一坐标值计算第一权重系 数， 根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第三 坐标值； 0059 确定单元， 用于根据所述第三坐标值确定反射点的初始坐标值， 以及根据所述初 始坐标值以及所述第一坐标值确定出所述反射点的坐标值； 00。

27、60 第三计算单元， 用于根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值计算反射信号 的时延信息以及多普勒辅助信息， 并根据所述时延信息以及所述多普勒辅助信息计算所述 反射信号的DDM图像。 0061 可选地， 所述确定单元， 具体用于： 0062 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入射角以及反射角的值， 其 中， 所述入射角表示地心到所述反射点的向量与所述反射点到所述反射机的向量之间的夹 角， 所述反射角表示所述反射点到所述反射机的向量与所述反射点到所述接收机的向量之 间的夹角； 0063 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所述第三坐标值以及调整所述初始坐 标值， 根据调整后的第三坐标。

28、值计算所述第一点与所述第二点之间的间距， 并判断所述间 距是否大于预设阈值； 0064 若大于， 则根据调整后的初始坐标值重新计算所述入射角以及所述反射角的值， 并根据重新计算的入射角和反射角的值重调整所述初始坐标值， 直到所述间距小于所述预 设阈值为止， 并根据最后一次调整所述初始坐标值后所得到坐标值作为所述反射点的坐标 值。 0065 可选地， 所述确定单元， 具体用于： 0066 根据如下公式计算得到所述入射角以及所述反射角的值： 0067 0068 说明书 5/15 页 9 CN 112034455 A 9 0069其中， T表示所述入射角的值； R表示所述反射角的值；表示地心到所述反。

29、射 点的向量；表示所述反射点到所述反射机的向量；表示所述反射点到所述接收 机的向量； PM表示所述反射点的初始坐标值； T表示所述发射机的坐标值； R表示所述接收机 的坐标值。 0070 可选地， 所述确定单元， 具体用于： 0071 将所述入射角与所述反射角的值进行比较得到比较结果， 根据所述比较结果调整 所述第三坐标值； 0072 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射角的值计算第二权重系数， 根据所 述比较结果、 所述第二权重系数以及所述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐 标值。 0073 可选地， 所述确定单元， 具体用于： 0074 若所述入射角大于所述反射角， 通过如下。

30、公式计算得到所述第二权重系数： 0075 0076 若所述入射角不大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 0077 0078 其中， nT、 nR表示所述第二权重系数。 0079 可选地， 所述确定单元， 具体用于： 0080 若所述入射角大于所述反射角， 令PRPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 0081 0082 若所述入射角不大于所述反射角， 令PTPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 0083 0084 其中， PR、 PT表示所述初始搜索区间端点的坐标值； P M表示所述新的坐标值。 0085 可选地， 所述第三计算单元， 具体用于： 0086 根据预设的。

31、发射机以及接收机的速度矢量以及所述第一坐标值计算直达信号的 多普勒以及所述反射信号的多普勒； 0087 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标值以及所述第一坐标值计算所述时 延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的多普勒值以及预设的直达信号伪多 普勒计算所述多普勒辅助信息。 0088 可选地， 所述第三计算单元， 具体用于： 0089 通过如下公式计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒： 0090 说明书 6/15 页 10 CN 112034455 A 10 0091 0092其中， fd-dop表示所述直达信号的多普勒；表示所述发射机的速度矢量；表示 所述接收机的速度。

32、矢量； 表示GNSS信号的载波波长；表示入射矢量， 表示反射矢量， 0093 可选地， 所述第三计算单元， 具体用于： 0094 通过如下公式计算所述直达信号的时延信息以及多普勒辅助信息： 0095 0096 fr-dopfr-dop+fd-dop-fd-dop 0097 其中， 表示所述直达信号的时延信息； prd表示所述直达信号的伪距； fr-dop表 示所述直达信号的多普勒辅助信息； fd-dop表示所述直达信号伪多普勒。 0098 可选地， 所述第二计算单元， 具体用于： 0099 根据如下公式计算所述第三坐标值： 0100 PTmR*PR+PT 0101 PRPR+mT*PT 010。

33、2 其中， PT表示所述第一点的第三坐标值； PR表示所述第二点的第三坐标值； mR、 mT表 示所述第一权重值， 表示 发射机和接收机与地心连线的夹角， 附图说明 0103 图1为本申请实施例所提供的一种GNSS-R基本几何关系的示意图； 0104 图2为本申请实施例所提供的一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的方法的流 程示意图； 0105 图3为本申请实施例所提供的一种计算GNSS-R海面反射信号DDM图像的装置的结 构示意图。 具体实施方式 0106 本申请实施例提供的方案中， 所描述的实施例仅是本申请一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本申请中的实施例， 本领域普通技术。

34、人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其它实施例， 都属于本申请保护的范围。 0107 以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种计算GNSS-R海面反射信号DDM 图像的方法做进一步详细的说明， 该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图2 说明书 7/15 页 11 CN 112034455 A 11 所示)： 0108 步骤201， 在地心坐标系ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的接收机和发射 机的第一坐标值分别计算所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点的第二坐标 值。 0109 在本申请实施例所提供的方案中， 在数据库中预先设置地面映射函数， 地表映射 函数。

35、用于计算地球附近的某一点在地表上的映射， 其中， 某一点在地表上的映射是指地心 到该点的向量与地球表面的相交点。 例如， 若地球附近的某一点Q(xQ， yQ， zQ)， 其在地表上的 映射是指向量与地球表面的相交点Q0， 具体的， Q0点的坐标值通过下式计算： 0110 0111 其中， a6378137， e0.08181919。 0112 假设， 发射机T映射到地表上的映射点为PT， 接收机R映射到地表上的映射点为P R。 在地心坐标系ECEF中， 接收到输入的发射机T以及接收机R的第一坐标值之后， 根据预设 地表映射函数以及接收机和发射机的第一坐标值分别计算接收机在地表上的映射点PT所 。

36、对应的第二坐标值， 以及发射机在地表上的映射点PR所对应的第二坐标值。 0113 步骤202， 根据所述第二坐标值以及所述第一坐标值计算第一权重系数， 根据所述 第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第三坐标值。 0114 在一种可能实现的方式中， 根据所述第一权重系数计算第一点以及第二点的第三 坐标值， 包括： 根据如下公式计算所述第三坐标值： 0115 PTmR*PR+PT 0116 PRPR+mT*PT 0117 其中， PT表示所述第一点的第三坐标值； PR表示所述第二点的第三坐标值； mR、 mT表 示所述第一权重值， 表示 发射机和接收机与地心连线的夹角， 。

37、0118 具体的， 在计算出接收机在地表上的映射点PT所对应的第二坐标值， 以及发射机 在地表上的映射点PR所对应的第二坐标值之后， 点PT所对应的第二坐标值、 点PR所对应 的第二坐标值、 发射机T所对应的第一坐标值以及接收机R所对应的第一坐标值计算第一权 重系数。 具体的， 通过如下公式计算第一权重系数： 0119 说明书 8/15 页 12 CN 112034455 A 12 0120 0121 其中， mR、 mT表示第一权重系数； 表示发射机和接收机与地心连线的夹角， 0122 进一步， 若第一点为PT， 第二点为PR， 根据如下公式分别计算第一点以及第二点的 第三坐标值： 0123。

38、 PTmR*PR+PT 0124 PRPR+mT*PT 0125 步骤203， 根据所述第三坐标值确定反射点的初始坐标值， 以及根据所述初始坐标 值以及所述第一坐标值确定出所述反射点的坐标值。 0126 若反射点为PM， 在确定出第一点以及第二点的第三坐标值之后， 根据第一点以及 第二点的第三坐标值计算向量然后计算向量在地表上的映射 点， 令该映射点的坐标值作为反射点PM的初始坐标值。 0127 进一步， 在确定出反射点PM的初始坐标值之后， 根据所述初始坐标值以及所述第 一坐标值确定出所述反射点的坐标值。 具体的， 确定反射点的坐标值的方式有多种， 下面以 一种较佳的方式为例进行说明。 01。

39、28 在一种可能实现的方式中， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值确定出所述 反射点的坐标值， 包括： 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入射角以及反 射角的值， 其中， 所述入射角表示地心到所述反射点的向量与所述反射点到所述反射机的 向量之间的夹角， 所述反射角表示所述反射点到所述反射机的向量与所述反射点到所述接 收机的向量之间的夹角； 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所述第三坐标值以及调 整所述初始坐标值， 根据调整后的第三坐标值计算所述第一点与所述第二点之间的间距， 并判断所述间距是否大于预设阈值； 若大于， 则根据调整后的初始坐标值重新计算所述入 射角以及所述反射角的值。

40、， 并根据重新计算的入射角和反射角的值重调整所述初始坐标 值， 直到所述间距小于所述预设阈值为止， 并根据最后一次调整所述初始坐标值后所得到 坐标值作为所述反射点的坐标值。 0129 为了便于理解上述计算反射点的坐标值的过程， 下面对其进行简要介绍。 具体的， 计算反射点的坐标值的步骤如下所示： 0130 步骤1、 根据计算出的反射点的初始坐标值计算入射角和反射角的值。 0131具体的， 入射角定义为向量与向量的夹角， 反射角定义为向量与 向量的夹角。 根据反射点的初始坐标值以及接收机和发射机的第一坐标值计算得到 入射角以及反射角的值的方式有多种， 下面以一种较佳的方式为例进行说明。 0132。

41、 在一种可能实现的方式中， 根据所述初始坐标值以及所述第一坐标值计算得到入 射角以及反射角的值， 包括： 说明书 9/15 页 13 CN 112034455 A 13 0133 根据如下公式计算得到所述入射角以及所述反射角的值： 0134 0135 0136其中， T表示所述入射角的值； R表示所述反射角的值；表示地心到所述反射 点的向量；表示所述反射点到所述反射机的向量；表示所述反射点到所述接收 机的向量； PM表示所述反射点的初始坐标值； T表示所述发射机的坐标值； R表示所述接收机 的坐标值。 0137 步骤2、 在计算出入射角和反射角的值之后， 需要根据所述入射角以及所述反射角 的值。

42、调整所述第三坐标值以及调整所述初始坐标值。 0138 具体的， 根据入射角以及反射角的值调整第三坐标值以及调整初始坐标值的方式 有多种， 下面以一种较佳的方式为例进行说明。 0139 在一种可能实现的方式中， 根据所述入射角以及所述反射角的值调整所述第三坐 标值以及调整所述初始坐标值， 包括： 将所述入射角与所述反射角的值进行比较得到比较 结果， 根据所述比较结果调整所述第三坐标值； 0140 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射角的值计算第二权重系数， 根据所 述比较结果、 所述第二权重系数以及所述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐 标值。 0141 进一步， 在一种可能实现的。

43、方式中， 根据所述比较结果、 所述入射角以及所述反射 角的值计算第二权重系数， 包括： 0142 若所述入射角大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 0143 0144 若所述入射角不大于所述反射角， 通过如下公式计算得到所述第二权重系数： 0145 0146 其中， nT、 nR表示所述第二权重系数。 0147 进一步， 在一种可能实现的方式中， 根据所述比较结果、 所述第二权重系数以及所 述第三坐标值调整所述初始坐标值得到所述新的坐标值， 包括： 0148 若所述入射角大于所述反射角， 令PRPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 0149 0150 若所述入射角不大于。

44、所述反射角， 令PTPM， 通过如下公式得到所述新的坐标值： 0151 说明书 10/15 页 14 CN 112034455 A 14 0152 其中， PR、 PT表示所述初始搜索区间端点的坐标值； PM表示所述新的坐标值。 0153 步骤3、 根据调整后的第三坐标值计算第一点PT与第二点PR之间的间距， 即 并判断的值是否大于预设阈值。 0154步骤4、的值大于预设阈值， 则跳转到步骤1； 否则， 迭代过程结束， 并根据最 后一次调整所述初始坐标值后所得到坐标值作为所述反射点的坐标值。 0155 步骤204， 根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值计算反射信号的时延信 息以及多普勒辅助。

45、信息， 并根据所述时延信息以及所述多普勒辅助信息计算所述反射信号 的DDM图像。 0156 在计算出反射点的坐标值之后， 会根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值 计算反射信号的时延信息以及多普勒辅助信息。 在本申请实施例所提供的方案中， 计算反 射信号的时延信息以及多普勒辅助信息的方式有多种， 下面以一种较佳的方式为例进行说 明。 0157 在一种可能实现的方式中， 根据所述反射点的坐标值以及所述第一坐标值计算反 射信号的时延信息以及多普勒辅助信息， 包括： 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量、 预设的直达信号伪多普勒以及所述第一坐标值计算直达信号的多普勒以及所述反射信号 的多普勒； 根。

46、据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标值以及所述第一坐标值计算所述 时延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的多普勒值以及所述直达信号伪多 普勒计算所述多普勒辅助信息。 0158 进一步， 在一种可能实现的方式中， 根据预设的发射机以及接收机的速度矢量以 及所述第一坐标值计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒， 包括： 0159 通过如下公式计算直达信号的多普勒以及所述反射信号的多普勒： 0160 0161 0162其中， fd-dop表示所述直达信号的多普勒；表示所述发射机的速度矢量；表示 所述接收机的速度矢量； 表示GNSS信号的载波波长；表示入射矢量， 表示反射矢量，。

47、 0163 进一步， 在一种可能实现的方式中， 根据预设的直达信号的伪距、 所述反射点的标 值以及所述第一坐标值计算所述时延信息， 根据所述直达信号的多普勒、 所述反射信号的 多普勒值以及预设的直达信号伪多普勒计算所述多普勒辅助信息， 包括： 0164 通过如下公式计算所述直达信号的时延信息以及多普勒辅助信息： 0165 说明书 11/15 页 15 CN 112034455 A 15 0166 fr-dopfr-dop+fd-dop-fd-dop 0167 其中， 表示所述直达信号的时延信息； prd表示所述直达信号的伪距； fr-dop表 示所述直达信号的多普勒辅助信息； fd-dop表示。

48、所述直达信号伪多普勒。 0168 本申请实施例所提供的方案中， 在反射信号的时延信息以及辅助多普勒信息过程 中， 通过反射点的坐标值计算直达信号的多普勒以及反射信号的多普勒， 然后根据直达信 号的多普勒以及反射信号的多普勒计算反射信号的辅助多普勒信息以及时延信息， 即根据 反射点的坐标来校正反射信号的辅助多普勒信息以及时延信息， 避免接收机钟差等因素造 成的系统误差对计算出的反射信号的DDM图像准确性的影响， 进而提高了计算出的反射信 号的DDM图像准确性。 0169 进一步， 在计算出直达信号的时延信息和多普勒辅助信息之后， 根据所述时延信 息以及所述多普勒辅助信息计算所述反射信号的DDM图。

49、像。 0170 本申请实施例所提供的方案中， 在计算反射点的坐标值的过程中， 根据接收机和 发射机的第一坐标值以及所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射点的第二坐标 值计算第一权重系数， 然后根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第 一点以及第二点的第三坐标值， 然后根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到 预设的第一点以及第二点的第三坐标值计算发射点的坐标值， 即在计算反射点的坐标值过 程中通过第一权重系数以及第二坐标值确定反射点的搜索区间， 减小了反射点的搜索区 间， 进而减小了反射点的坐标值计算的迭代次数， 提高了计算反射信号DDM图像的工作效 率。 0171 基。

50、于与图2所示的方法相同的发明构思， 本申请实施例提供了一种计算GNSS-R海 面反射信号DDM图像的装置， 参见图3， 该装置包括： 0172 第一计算单元301， 用于在地心坐标系ECEF中， 根据预设地表映射函数以及接收的 接收机和发射机的第一坐标值分别计算所述接收机以及所述发射机映射在地表上的映射 点的第二坐标值； 0173 第二计算单元302， 用于根据所述第二坐标值以及所述第一坐标值计算第一权重 系数， 根据所述第一权重系数以及所述第二坐标值计算得到预设的第一点以及第二点的第 三坐标值； 0174 确定单元303， 用于根据所述第三坐标值确定反射点的初始坐标值， 以及根据所述 初始坐。