我国GNSS-R遥感技术的研究现状与未来发展趋势

李 黄*① 夏 青① 尹 聪① 万 玮②



我国GNSS-R遥感技术的研究现状与未来发展趋势

李 黄夏 青尹 聪万 玮

(中国气象局气象探测中心 北京 100081)(北京大学地球与空间科学学院 北京 100871)

全球导航卫星系统(GNSS)不仅能够为空间信息用户提供全球共享的导航定位信息、测速、授时等功能，还可以提供长期稳定、高时间和高空间分辨率的L波段微波信号源。近年来利用其作为外辐射源的遥感探测技术，形成了一门新的全球导航卫星系统气象学(GNSS/MET)，其中GNSS-R反射信号遥感技术的兴起和发展格外引人注目。这是一种介于被动遥感与主动遥感之间的新型遥感探测技术，可以看作为是一个非合作人工辐射源、收发分置多发单收的多基地L波段雷达系统，从而兼有主动遥感和被动遥感两者的优点，越来越受到人们的关注和青睐，先后开展了许多利用GNSS系统进行大气海洋陆面遥感等领域研究工作。该文系统介绍了GNSS-R遥感技术的研究现状和发展趋势，并针对该技术给出了一个新的概念“外源助动遥感(Exogenous-Aided Remote Sensing, EARS)”

遥感；GNSS-R；双基地雷达；主动；被动；助动

1 GNSS-R遥感技术的兴起和发展

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)以美国GPS系统为代表取得巨大的成功，对于人类活动的各个领域都产生了空前的影响。不仅能够为空间信息用户提供全球共享的导航定位信息、测速、授时等功能外，还可以提供高时间分辨率的L波段微波信号源。随着GNSS系统研究的深入，从克服多路径效应问题入手，发现目标物对GNSS的反射信号也可以被接收和利用，这是一种全新概念的遥感方法。无需专门的雷达发射机，成本低廉，全球覆盖范围广，获取数据量大，同时也是其它传统测量手段的有力补充，由此开辟了一个新的研究领域。人们把基于GNSS反射信号的遥感技术，简称全球导航卫星系统反射信号遥感技术(Global Navigation Satellite System-Reflection, GNSS-R)。

1.1 国外研究的进展

自1980年欧空局(ESA)提出GPS的 L波段信号可以作为海洋散射计以后，1993年欧空局Martin- Neria首次提出PARIS概念，利用被动式反射与干涉技术开展GPS L波段海洋遥感。1996年美国NASA兰利研究中心Katzberg和Garrison开展了利用双频GPS信号海面前向散射获取电离层延迟的实验研究工作，并与科罗拉多大学联合开展GNSS-R反演海面风场的相关研究。1997年9月，欧空局Martin-Neira 等人在荷兰鹿特丹进行了GNSS-R海面测高试验，即有名的PARIS高度计Zeeland桥I试验。国外许多科研机构开展了一系列利用GNSS的反射信号的理论研究和试验，美国的JPL、科罗拉多大学，西班牙的IEEC与Starlab等先后进行了软/硬件GNSS-R接收机开发；实施了基于海岸、桥梁、高塔、飞机、气球等不同平台的高度计与散射计试验，检验了GNSS-R探测海面平均高度、有效波高、粗糙度等的可行性。建立了一系列GNSS-R风场反演模型，其中，Zavorotny和Voronovich提出的 Z-V模型较为系统和成熟，后来Elfouhaily等对该模型进行了改进和补充。并开展了对海冰厚度、海水盐度的探测以及用岸基GNSS-R等手段监测海面状态的业务应用，在理论与实际探测精度方面，取得了大量的研究成果。

GNSS-R遥感研究工作进一步扩展到陆面、大气等领域。2000年，Zavorotny和Voronovich将GNSS-R海洋研究技术应用在土壤水分反演方面，模拟了GNSS-R信号随土壤水分的变化进行了一系列试验，包括利用塔基GPS双基地雷达对土壤水分的季节性极化测量。美国NASA和科罗拉多大学等联合开展了有名的SMEX02(Soil Moisture Experiment 2002)土壤水分观测试验。很多学者开展了大量针对GNSS-R土壤水分估算模型与方法研究。西班牙Starlab利用GNSS直射信号和反射信号的干涉模式信息测量技术(Interference Pattern Technique, IPT)来量化接收机中的反射信号，自行设计研发了专门用于土壤水分的SMIGOL反射计，利用垂直极化天线接收地表反射信息信号，更适宜于土壤水分的反演。用GNSS-R信号反演土壤水分的研究工作，从裸露地表模型进一步扩展到植被覆盖地面。研究还延伸到对植被水分、生物量和植被高度等的测量。GNSS-R信号在陆面上的应用，更涉及数字地形高度测绘、陆地地球物理参数反演以及由此延伸的对湖泊、湿地的监测和积雪厚度、冰面厚度的探测等。

1.2 国内研究的进展

国内于20 世纪90年代末开始对GNSS-R遥感跟踪研究，也是从海洋遥感入手。研究工作主要集中在海面风场、有效波高、潮位等方面。北京航空航天大学研究团队(2004)首先在国家“863计划”海洋监测技术主题中开展了“基于卫星导航定位系统的海面风速及风向探测技术”的子课题研究。研制了GPS-R延迟映射接收机，于2004年8月在我国渤海区域利用中国海监飞机成功进行了GNSS-R机载测量海面风场试验。2010年3-6月更在中国南海开展了GNSS-R海洋遥感机载飞行大型实验，进一步研究了GPS-R反演海面风场的原理和方法。在GNSS-R设备研制、处理算法研究及软件实现、机载GNSS-R海洋遥感系统研究与实现以及GNSS反射信号技术测高、反演海浪有效波高等方面取得大量成果。

总参大气环境研究所和解放军理工大学研究团队(2006)对GNSS-R信号反演海面要素的方法进行了详细讨论。利用2004年渤海飞行实验数据与NOAA飓风实验数据进行了风场及海面高度反演研究，检验了GPS-R 技术遥感及反演海面风场的可行性与精度。并基于海面风速对相关功率波形峰值与后沿的影响，提出了一种能够兼顾所有理论波形信息的2维插值风速反演方法，并取得较理想的反演结果。同时在星载实验方面，通过模拟仿真，探讨了LEO轨道参数对海洋反射信号分布和数量的影响。

国内比较系统开展GNSS-R研究还有由中科院武汉物理与数学研究所、武汉大学以及海洋局第三海洋研究所、中科院大气物理研究所、中科院空间科学应用研究中心等单位组成的研究团队。他们开展了GNSS-R的仿真研究，分析CHAMP掩星观测数据中的海洋反射信息；研究了GPS-R遥感海面散射特性，反演有效波高、海面高度的方法，以及实验数据分析。2006年9月在厦门崇武建立了实验研究基地，开展岸基观测实验，反演海态、潮位和海面波浪高度，为开发我国星载GNSS-R观测技术提供了有益的经验。

国内利用GNSS-R进行土壤湿度的研究，处在起步阶段。很多学者利用SMEX02试验资料，对GNSS-R监测土壤水分的可行性、植被层对土壤水分的影响、建模方法、测量精度等进行了研究。特别是张训械等深入探索了土壤反射波形仿真及估算方法，并与中科院武汉植物研究所合作开展了GNSS-R测量地表土壤湿度的地基实验。吴学睿等在理论仿真，北京大学万玮等在GNSS信号校正、土壤水分估算误差分析、植被覆盖对信号校正的影响等方面作了进一步的研究。

应该提及的是，另一个旨在推进GNSS-R遥感技术从科学研究向工程化、业务实用化发展的研究团队是由中国气象局与中科院空间中心、北京航空航天大学以及北京大学等单位合作组成的。近年来开展了一系列GNSS-R探测试验研究。包括： 2007年8月青岛奥帆赛域岸基GNSS-R探测海面状态试验，2009年1月广东阳江海陵岛岸基GNSS-R探测海面状态试验，2009年5月青岛海域机载GNSS-R探测海面状态试验，2010年1月广东电白博贺岸基GNSS-R探测海面状态试验，2011年1月广东汕尾岸基GNSS-R探测海面状态试验，2011年5月山东泰安地基GNSS-R探测土壤湿度状态试验，2012年1月河南郑州地基GNSS-R探测土壤湿度状态试验，2012年8月四川若尔盖地基GNSS-R探测土壤湿度状态试验，2013年2月天津塘沽岸基GNSS-R探测海冰状态试验等，取得了不少试验研究成果。

当前，国内工作与国际比较，尚需进行大量深入系统的研究，特别是改进接收机系统、开展长期观测试验以积累观测数据、反演方法及模型研究等。其中，地基岸基试验和机载飞行实验是现实可行的有效手段，随着我国北斗导航卫星系统的逐步完善、新型GNSS反射信号接收机的研制以及星载GNSS-R试验的开展，GNSS-R遥感技术将会具有越来越广阔的应用空间。

2 GNSS-R遥感的原理和测量技术

2.1 GNSS-R遥感技术的基本原理

GNSS-R 遥感技术的原理，是利用目标物对GNSS信号的反射探测目标物状态，实质是L波段微波遥感。以岸基山基、机载船载以及星载GNSS接收机，获取目标物对GNSS电磁波的反射信号，可以看作为一种收发分置的L波段雷达系统。基于无线电物理微波信号散射理论，特别是利用双基地雷达传输方程，分析目标物反射信号与GNSS直接信号在强度、频率、相位、极化方向等参数之间的变化。基于这种散射特性；反演反射面的粗糙度、反射率等，计算目标物的介电常数等参数，从而确定目标物的性质和状态。

由于卫星导航系统多星座同频的特点，以及全球四大卫星导航系统(包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲GALILEO和中国北斗BDS)共享互操作，使得一个GNSS接收机就可以同时接收和分辨多个发射源的信号，因此GNSS-R 遥感系统可以说是一个多发单收的多基雷达系统。

2.2 GNSS-R测量系统的技术特点

2.2.1 系统工作方式及特性 在GNSS反射信号测量系统中，为接收高仰角的GNSS反射信号，接收机一般采用两副天线，一副向上的低增益右旋圆极化(RHCP)天线用于接收直射信号，另一副向下的高增益左旋圆极化(LHCP)天线用于接收地面反射信号。GNSS卫星与地球表面、反射信号接收机构成一种收发分置雷达工作方式。通过测量GNSS直射、反射信号功率得到地表特征信息。GNSS地表散射信号传播的空间结构，如图1所示，,,分别表示GNSS卫星、地表和接收机。

GNSS-R遥感技术充分利用GNSS电磁波的传播特点：(1)利用GNSS直射信号进行定位解算，具有数据处理自定位能力和自定时能力。(2)由于GNSS星座位于中高地球轨道，在距地面2万公里以上的高空，信号的行程长，接收机收到的直射信号与目标物入射信号之间误差相对很小。(3)L波段电波处于大气透明窗，其信号受电离层影响不大，穿透折射率校正计算难度不大；同时基本不受云雨等水化物影响，对流层传输衰减小，可全天候工作。(4)L波段电波受目标物反射影响明显，衰减高达29- 30 dB；对右旋极化的 GNSS入射信号，目标物的反射信号极化方向会发生改变，在一定入射角下由右旋极化为主变为左旋极化为主，以此可以分离直射信号与反射信号。(5)L波段电波具有一定的穿透地表植被、沙土、雪盖能力，特别对土壤水分十分敏感。

2.2.2 镜像点位置 当GNSS信号穿过大气层到达地球表面，受地球表面特性(如土壤水分、积雪、海水盐度、海风)等的影响，其信号相位和幅度特性将发生变化。由于目标物表面粗糙程度不同，GNSS信号与目标物的相互作用需从两个方面进行考虑，即光滑表面的镜面反射和粗糙表面的散射。在镜像反射点处(图3中点)，可以视作表面平坦光滑，满足菲涅尔反射。由此可建立GNSS-R的几何结构，导出目标物的几何位置，见图2，图3。

图1 GNSS-R遥感系统基本结构图[57]

2.2.3 计算模型 目前在GNSS-R 技术研究中主要还是利用其信号强度。包括两个方面：(1)反射信号强度相对直接信号的时间延迟计算相关功率谱；(2)反射信号强度相对直接信号的强度变化计算反射率。

对于海面风场GNSS-R反射信号，主要是利用(1)计算相关功率谱。海面风越大，散射面粗糙度越大，GNSS-R信号功率波形和峰值越低，波形后沿斜率越小越平坦；反之GNSS-R功率波形峰值变高，波形后沿变陡峭。在海浪频谱模型支持下，可以通过GNSS-R回波信号来反演海面风场。对于海面来说大多数的海浪主要是由风产生的，特别是对自由海洋。GNSS-R反射信号反演海面风场的基本着眼点就是，风生浪，测浪得风。难度在于风浪谱的求取，不同的海区有不同的特点，很难有一个通用的普适模型。

对于GNSS-R陆地反射信号，以土壤水分为例，主要是利用(2)。第1步计算强度衰减，得到最重要的参数土壤反射率；第2步从推算土壤介电常数；第3步从推算土壤水分。

A. 地表反射率通过GNSS反射信号功率与直射信号功率的比值计算得到，即。在基尔霍夫估计的近似条件下，在镜像反射点处满足表面完全光滑，地表反射率可表示为

2.3 GNSS-R测量系统的误差与校正

图2 GNSS-R坐标系图

图3 GNSS-R目标物镜像点图[35]

天线接收到的GNSS卫星信号还存在如下几个方面的误差：(1)GNSS信号到达RHCP天线与到达土壤，会存在不尽相同的多路径效应；(2)GNSS反射信号从地表到达LHCP天线增加的行程受到大气衰减作用的影响；(3)直射/反射信号接收天线器件、灵敏度不一致等问题，都会对测量精度造成影响。因此，GNSS反射信号接收机在被作为反射计使用之前，必须对接收的直射、反射信号进行校正，以得到尽可能准确的目标(地表)反射率。

2.3.2 直射信号校正 一般可简单采用3次多项式进行拟合滤波，消除多径等随机误差的影响。若进一步考虑GNSS卫星高度角、方位角的变化的影响，可利用小波分析方法，对不同卫星的信号分别滤波，提取主分量滤掉高频分量或噪声。另外，从信号传播的物理机理考虑，可利用微波大气辐射传输方程计算直射信号行程差中大气对信号能量的衰减D，则校正后直射信号功率可表示为。

2.3.3 反射信号校正 (1)同步水面反射试验方法。主要是利用水面反射信号对接收机进行校准，给出一个补偿系数，来修正接收到的原始反射信号功率值(Katzberg等，2005，严颂华和张训械，2010)。也可以考虑利用微波大气辐射传输方程，计算反射信号行程中大气对反射信号能量的衰减，则校正后反射信号功率可表示为：。

3 外源助动遥感遥感技术的一种全新方式

3.1 无源雷达

综上所述，GNSS-R遥感系统实质上是利用GNSS星座的外人工辐射源作为非合作雷达发射源，GNSS接收机获取目标物的反射信号的一种收发分置的L波段雷达系统。一个GNSS接收机可同时接收和分辨多个发射源的信号，因此它也是一个多发单收的多基雷达系统。

收发分置的雷达系统本是现代雷达的“祖宗”。在雷达发展最初阶段，就是以收发分开方式进行雷达原理实验的，在20世纪30年代广泛应用。只是到1936年继天线收发开关和1940年高功率脉冲磁控管的发明之后，人们才集中精力研制收发合一的有源主动单基地雷达。

事物的发展总是螺旋式上升，现代战争对雷达系统提出了越来越高的要求，不仅要求其具有较高的探测精度和快速的反应能力，而且要求具有极强的抗拒电子干扰、反辐射导弹、超低空突防和隐身武器技术的四大威胁的能力。而从雷达系统的收发分置发展出来的分布式雷达和“无源”雷达系统，以其优势在军事侦察定位和电子空防上得到愈来愈多的重视，使这一古老的雷达体制又焕发了青春。

分布式雷达系统主要是通过雷达的空间分布，扩大雷达的探测领域。最典型的就是双基地、多基地雷达系统，成为现代雷达发展的重要方向之一。

而“无源”雷达系统，并不是真正意义上的无信号源，而是没有自己主动发射的电磁波信号源。利用了其它的辐射源，特别是利用来自外部的非合作人工辐射源(第三方)发射的直射电磁波，以及其照射目标后形成的反射或散射波，完成对目标的探测、定位和跟踪。基于外辐射源的无源雷达实际上是一种收发分开的双(多)基地雷达的特殊形式。

外辐射源雷达的发展首先是利用民用地面广播电台、电视台发射的调频广播、电视信号以及移动通信 (包括GSM, GPRS, CDMA等)信号作非合作式辐射源，对空中目标进行无源定位。采用的信号主要集中在VHF米波段(30 MHz～300 MHz)及UHF/P分米波段(300 MHz～1 GHz)。近年来基于星载辐射源的无源雷达系统受到了广泛关注。主要的星载辐射源有多种地球通信卫星，数字电视广播卫星，星载雷达(比如星载SAR)系统以及全球导航卫星系统(GNSS)等，使用的信号频率段也提高到微波段(1 GHz～30 GHz)和毫米波段(30 GHz～ 300 GHz)。

外辐射源电磁波在空中的传播不可避免受到大气空间状态干扰，特别是电离层电子浓度、对流层大气中云雨水汽的三相态水化物的不均匀分布和不规则变化，成为无源雷达探测噪声误差的重要部分，直接影响探测精度，必须加以订正。而这种误差被气象学家“变废为宝”，反过来用于大气海洋空间地球物理参数的探测研究。

美国Zahn等(2000)利用现行通信卫星双基地散射模拟评估对粗糙表面的遥感研究， NASA的Diamond等(2002)基于地球静止轨道通信卫星广播信号，提出被动多普勒降水雷达(Passive Doppler Precipitation Ratar, PDPR)测量降水和风速的可行性研究；中国李黄(2005) 利用地球通信卫星Ku波段气象VSAT系统雨衰无源分布式雷达系统探测大气降水及利用手机信号探测大气降水的Satellite Telecommunication System/Meteorology, SATS/MET研究；以色列Messer等(2006)基于无线通讯网络(the Digital Fixed Radio Systems, DFRS)系统的降雨探测；中国单海滨等(2010)利用风云二号气象卫星信号进行电离层闪烁监测研究等工作。

而全球导航卫星系统(GNSS)的发展，更给这种大气海洋空间地球物理参数探测的应用，带来了普及全球的长期稳定的外辐射源，提供了更大的发展空间，发展了一门全球导航卫星系统气象学(Global Navigation Satellite System/METeorology, GNSS/ MET)。

3.2 外源助动遥感

GNSS导航卫星反射信号探测技术是介于被动遥感与主动遥感之间的一种新型遥感探测技术。它只需用接收机，这一点类似于被动遥感(Passive)；而又不同于被动遥感，不是利用自然辐射源或本身的电磁波辐射，而是利用目标物对人工辐射源发出的电磁波的反射。它的这一点类似于雷达主动遥感(Active)；但却又不同于雷达主动遥感，需要自建人工辐射源自发自收电磁波，而是利用他人的辐射源来接收电磁波；另外接收的是目标物对电磁波的前向散射，不像雷达主动遥感是接收目标物对电磁波的后向散射。可以看作为是一个非合作人工辐射源、收发分置多发单收的多基地L波段雷达系统。从而兼有主动遥感信噪比高、定位准确、针对性强和被动遥感设备简洁方便，性价比高、系统维护成本低廉、稳定安全、隐蔽性好的优点，尽管数据处理反演难度大、探测精度尚需不断提高，还是越来越受到人们的关注和青睐。

目前国内外业界对于这一技术的称呼十分混乱：有称双基地雷达、有称无源主动遥感或有源被动遥感，更多的仍直称为GNSS-R技术，都尚未能够确切地表达其特殊内涵。本文试图给出一个新的名词：外源助动遥感(Exogenous-Aided Remote Sensing, EARS)。

助动遥感的概念可涵盖所有的利用外辐射源的雷达技术，包括：GNSS/MET遥感技术的各分支地基GNSS/MET对流层水汽电离层电子浓度探测技术，山基机载星载GNSS掩星测量大气折射率、水汽电离层浓度分布技术，GNSS-R反射信号技术和利用通信广播遥感卫星无线电载波信号测量大气温湿特征、电离层闪烁的所谓卫星通信系统气象学(SATS/MET)遥感技术以及军事上无源雷达技术等。

考察气象探测特别是气象雷达的发展历程，发现气象遥感探测正是在通讯、广播、测量等其它领域电磁波空间应用技术，解决受大气空间环境影响造成的干扰误差的进程中发展起来的，这种误差可以成为探测大气空间环境的信息源，从其中反演提取大气海洋空间环境信息，将成为发展对地遥感探测技术、广开地球空间信息获取资源的一种重要的新途径。

4 GNSS-R遥感技术的应用发展

GNSS-R遥感技术，由于其众多的星基外辐射源，具有全球域、全天时、全天候的自由享用特点，作为外辐射源助动遥感雷达的重要成员，在海洋遥感、陆面遥感以及大气空间遥感方面可以定量化测量各类目标的定位信息和状态信息。

由于GNSS-R观测为L波段，相对于通常的微波雷达频率较低，因此探测空间分辨率也不高；但是相对于低频地波雷达，其频率及探测空间分辨率又要高很多。岸基GNSS-R观测，在近海探测方面具有很大的优越性，对岸基高频地波雷达在近海0-5 km盲区是一个很好的补充。机载、星载GNSS-R观测，适用于大范围下垫面大尺度状态普查，特别在海洋遥感探测领域有更大的用武之地。因为现用的星载微波探测设备，频率都比较高，最常用的微波散射计采用的也是Ku和C波段，在降水情况下还无法实现定量探测；而且投资大、时空覆盖范围有限，长期持续维持困难。因此GNSS-R探测作为可能替代星载主动微波遥感雷达的新技术手段，其应用前景越来越受到国防界及科技界的重视。

GNSS-R遥感技术的发展趋势可以归纳为3个方面：

(1) 突破技术难点，走向星载平台

发展星载GNSS-R探测技术是当前试验研究工作的重点，要解决在设备和算法方面的一些技术难点。主要包括：1)接收机及天线：星载GNSS-R 接收机与常规接收机具有很大区别。接收的反射信号有相当大的延时，要做成延迟接收机DMR，并发展为延时-多普勒映射接收机DDR，可以提供延时数据和多普勒数据。另外，由于GNSS-R信号经过海陆目标散射再返回到卫星高度，信号强度有30 dB左右的衰减，必需通过提高星载天线增益来弥补电波传播损耗；2)反演产品的精度比较低。为此，采用开环接收机处理接收的信号，以提高测量精度；3)测量误差：星载直射信号路径明显小于反射信号的路径，直射信号不等同于地球表面的入射信号，反射信号在大气空间辐射传输损耗也大于直射信号损耗，在进行两者相关功率计算时也必须考虑这一差异。

(2) 发展多极化技术，提高目标判识能力

主动微波遥感雷达，无论地基、机载或星载，都在从单极化走向多极化，以获取目标物的更多信息，但是对雷达的发射、接收系统都提出新的高要求。导航卫星的L波段辐射源发出的右旋极化电磁波是极佳的多极化信号，其目标物的反射信号也是多极化的。发展GNSS-R信号的多极化处理，进而实现目标全极化信息的提取，可以大大提高对目标状态的判识能力。

(3) 从试验研究，迅速地走向工程化、业务实用化

为此，各国都加强了GNSS-R探测技术的国际合作和相应的业务化工程项目。

2012年6 月18日美国国家航空航天局宣布，在地球系统科学创新系列项目计划中，实施气旋全球卫星导航系统项目CYGNSS(The CYclone Global Navigation Satellite System)，选择全球导航卫星系统反射信号GNSS-R遥感技术探测热带飓风海面风场，来代替在2009年超期失效的QUICKSCAT雷达散射计卫星，由8颗微小卫星组成星座，全天候无间隙覆盖全球海洋超过+/-35°纬度地区。可以满足大部分台风风场探测，帮助预报员改善飓风预报模式、提高预测准确性。将在2016年由一箭发射送入低地球轨道。2017年提供数据产品公共服务。

2011年中国国家科技部与欧空局签署的关于导航卫星反射信号研究(GNSS-R)协议。2011年11月国家遥感中心(中国欧盟伽利略导航卫星应用合作中心)召集有关单位专家成立了相应的中国GNSS-R研究工作组，在科学研究、技术开发、联合试验等方面与欧空局开展多种形式的合作交流。并在2013年8月在中国广东开展了北斗/GPS-R观测台风的试验。

中国有关部门已将GNSS-R技术列入星载有效载荷研制指南，提出应用GNSS-R技术的小卫星项目计划，目标也首先指向造成重大灾害天气的台风观测。

总之，GNSS-R以及其所推动的外源助动遥感技术将在科学技术进步和实用化方面发挥越来越巨大的作用。

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The Current Status of Research on GNSS-R Remote Sensing Technologyin China and Future Development

Li HuangXia QingYin CongWan Wei

(Meteorological Observation Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China)(School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China)

Global Navigation Satellite System (GNSS), has a significant impact on all areas of human activity, not only can provide users with shared global navigation, position and timing information, but also can provide a L-band microwave signal source of long term stability and high temporal-spatial resolution. In recent years, development of the navigation satellite remote sensing applications using GNSS as a external illuminator, it has been forming a new Global Navigation Satellite System METeorology (GNSS/MET), of which Global Navigation Satellite System-Reflection (GNSS-R) signals remote sensing technology is rising. It could be considered as a non-cooperative artificial illuminator, bistatic (multi-static) radar system, and has the advantages of both passive and active remote sensing. Then it gets more and more people’s attention and favor, and broadening into Atmosphere -ocean and land surface remote sensing fields. However, the address of this technology is very messy at home and abroad, and not able to accurately express its special meaning. This article attempts to give a new term: Exogenous-Aided Remote Sensing (EARS) for discussion.

Remote sensing; Global Navigation Satellite System-Reflection (GNSS-R); Bistatic radar; Active; Passive; Exogenous-aided

TN958.97; TP7

A

2095-283X(2013)04-0389-11

10.3724/SP.J.1300.2013.13080

2013-08-30收到，2013-09-25改回；2013-10-18网络优先出版

中国气象局公益性行业(气象)科研专项《导航卫星电离层三维探测技术研究和探空技术开发》, “十二五”民用航天预先研究项目《主被动遥感协同反演关键技术评价与验证》资助课题

李黄 hl@cma.gov.cn

李 黄(1942-)，男，研究员，研究方向为雷达、遥感。

夏 青(1947-)，男，副研究员，研究方向为卫星、遥感。

尹 聪(1985-)，女，南京信息工程大学博士生，研究方向为GNSS-R遥感。

万 玮(1986-)，女，北京大学博士生，研究方向为GNSS-R遥感。