基于GNSS信号极化相移的区域降雨强度反演技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41805026
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the rapid development of the Global Navigation Satellite System (GNSS), the GNSS remote sensing technology of atmospheric and oceanic environment, which aims to fully tap the value of GNSS big data, has attracted extensive attention, and some technologies have been implemented in business applications. In recent years, there has been a preliminary research on the perception of rainfall information based on GNSS polarization signals internationally, and of course there are a series of key technology and scientific problems to be solved. On the basis of forward modeling, inversion algorithm and foundation experiment, this project focuses on solving the problem of regional rain information acquisition, and carries out the technology research of retrieving regional rain rate based on polarimetric phase shift of GNSS signals. Firstly, the mathematical relation between specific differential phase shift of GNSS signals and rain rate is explored based on the calculated results of specific differential phase shift of L-band GNSS signals. Secondly, based on the CT technique, a mathematical and physical model for inversion of specific differential phase shift using polarimetric phase shift of GNSS signals is established, and a specific tomographic inversion algorithm is proposed. This research will lay the foundation for achieving a wide range or even global observation of rainfall, and provide technical support for China's independent development of remote sensing system for rain rate based on GPS and Beidou GNSS signals.
随着全球导航卫星系统GNSS的蓬勃发展,充分挖掘GNSS大数据价值的GNSS大气海洋遥感技术得到了广泛关注,部分技术已实现业务化应用。近年来,国际上兴起了基于GNSS极化信号感知降雨信息的初步研究,当然也存在一系列关键技术和科学问题需要解决。本项目在前期正演模型、反演算法和地基实验的基础上,着重解决区域降雨信息的获取问题,开展基于GNSS信号极化相移反演区域降雨强度的技术研究。首先,结合L波段GNSS信号差分传播相移常数的计算结果,探索研究GNSS信号差分传播相移常数与降雨强度之间的数学关系;其次,借鉴CT技术,建立利用GNSS信号极化相移反演差分传播相移常数分布的数学物理模型,并提出针对性的层析反演算法,从而为实现对降雨的大范围、甚至全球观测奠定基础,为我国自主发展基于GPS和北斗等GNSS信号的降雨强度遥测系统提供技术支撑。

结项摘要

充分挖掘全球导航卫星系统GNSS信号资源的大气海洋遥感技术一直是一个研究热点。本项目紧跟GNSS信号极化特征获取降水信息这一国际上新兴起的研究思路,持续开展相关研究,重点解决雨区路径长度与降雨强度之间的模糊问题和区域降水信息获取问题,开展GNSS信号极化相移获取区域降雨强度相关技术研究。在GNSS信号入射到单一降雨粒子散射特征分析的基础上,结合自然界中雨滴谱分布特征,构建了差分传播相移常数与降雨强度的数据集,进而通过求解二者经验关系模型参数,得出了差分传播相移常数与降雨强度的数学关系模型。以GNSS-LEO掩星事件为背景,基于GNSS掩星信号经过雨团产生极化相移的物理特性,借鉴计算机层析技术的原理,构建了层析雨团垂直结构的数学物理模型,并提出了采用两种反演算法(TSVD法、Tikhonov法)及两种正则化参数选取方法(L曲线准则、GCV准则)的反演方案;通过数值模拟,分别研究了该方案在超定和欠定情况下的可行性,并对比分析了不同反演算法的效果。结果表明:超定情况时,上述算法均能较准确地重构出雨团垂直结构,和原始分布的相关系数超过0.96,且不同算法采用不同正则化参数选取方法时结果相同;欠定条件下,甚至在未知数个数远大于观测量个数时,该方案仍可重构出雨团信息,不同仿真试验最优结果的相关系数位于0.75—0.98之间,且Tikhonov法明显优于TSVD法。这些研究对利用GNSS信号获取区域雨团信息进行了有益探索,为后续低轨卫星载荷方案设计和论证提供了技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于北斗信号的降雨信息监测方法
  • DOI:
    10.11887/j.cn.202102007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    国防科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安豪;严卫;卞双双;邓志武;张义生
  • 通讯作者:
    张义生
GNSS极化掩星信号反演雨团垂直结构方法
  • DOI:
    10.6038/pg2021ee0568
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安豪;严卫;卞双双;成巍;杜晓勇;顾春利
  • 通讯作者:
    顾春利
Rain Monitoring with Polarimetric GNSS Signals: Ground-Based Experimental Research
使用偏振 GNSS 信号进行降雨监测:地面实验研究
  • DOI:
    10.3390/rs11192293
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Hao An;Wei Yan;Shuangshuang Bian;Shuo Ma
  • 通讯作者:
    Shuo Ma
利用掩星温度数据推算大气月平均纬向风场
  • DOI:
    10.11728/cjss2020.06.1030
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    空间科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜晓勇;杜智涛;郭粤宁;符养
  • 通讯作者:
    符养
国外气象海洋空间天气卫星发展综合分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    气象水文海洋仪器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙姣;杜晓勇;姜明波;杜智涛;王洋;安豪
  • 通讯作者:
    安豪

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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