[發明專利]基于GPS雙頻信號的雪水當量估計方法及裝置

在審

• 申請號: 202210320709.4
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114721019A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 胡羽豐;王佳彤;李振洪
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/14;G06F17/11
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 高曉倩

本發明公開了一種基于GPS雙頻信號的雪水當量估計方法及裝置，該方法包括：接收L1信號和L2C信號，并獲得L1信號的第一信噪比觀測值及L2C信號的第二信噪比觀測值；根據第一信噪比觀測值和L1信號的波長，確定第一反射高度；根據第二信噪比觀測值和L2C信號的波長，確定第二反射高度；對L2C信號缺測天數對應的第一反射高度進行轉換，得到缺測天數對應的第三反射高度；根據第二反射高度和第三反射高度，確定水文年中每個年積日的積雪深度；根據積雪深度，估計水文年中每個年積日的雪水當量。本發明對第一反射高度和第二反射高度建立線性模型，將L2C反演精度與L1反演數據量進行有效結合，能夠實現GPS?IR積雪深度反演，也提高了雪水當量估計結果的準確性。

技術領域

本發明屬于氣象監測技術領域，具體涉及一種基于GPS雙頻信號的雪水當量估計方法及裝置。

背景技術

積雪是許多國家與地區重要的淡水來源，也是氣候變化與水文研究的重點內容。雪水當量作為重要的積雪參數，能夠直接表征區域內水循環變化及能量平衡狀況。因此，對于雪水當量的穩定、精準、可持續性估計對進行氣候、生態變化研究、水資源科學管理等研究意義重大。

目前，雪水當量主要通過人工或站點觀測的方式獲取，相比雪水當量，積雪深度在野外更容易測量，因此，利用雪深估計雪水當量成為了獲取雪水當量估計值的一種重要方式。相關技術中，GPS-IR技術利用易于獲取的GPS數據實現積雪深度變化的監測，但是，在利用信號進行雪深反演的過程中，其采用抗差估計等方法進行粗差的剔除，這樣無法削弱信號間的系統差異；尤其是對常用于雪深監測的GPS L1與L2C信號來說，信號強度及信噪比噪聲的影響會導致兩種信號在反演精度、數據數量上有一定差異，進而導致雪水當量的估計結果存在較大偏差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于GPS雙頻信號的雪水當量估計方法及裝置。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

第一方面，本發明提供一種基于GPS雙頻信號的雪水當量估計方法，應用于GPS接收機；

所述雪水當量估計方法包括：

接收衛星發射的L1信號，并獲得所述L1信號的第一信噪比觀測值；

根據所述第一信噪比觀測值和所述L1信號的波長，確定第一反射高度；所述第一反射高度包括水文年每個年積日中L1信號經積雪表面反射后的反射高度；

接收衛星發射的L2C信號，并獲得所述L2C信號的第二信噪比觀測值；

根據所述第二信噪比觀測值和所述L2C信號的波長，確定第二反射高度；所述第二反射高度包括至少部分水文年年積日中L2C信號經積雪表面反射后的反射高度；

對將L2C信號缺測天數對應的第一反射高度進行轉換，得到L2C信號缺測天數對應的第三反射高度；

根據第二反射高度和第三反射高度，確定水文年中每個年積日的積雪深度；

根據所述積雪深度，估計水文年中每個年積日的雪水當量。

在本發明的一個實施例中，所述根據所述第一信噪比觀測值和所述L1信號的波長，確定第一反射高度的步驟，包括：

根據第一信噪比觀測值，獲得第一信噪比觀測值的殘差序列；

對第一信噪比觀測值的殘差序列進行頻譜分析，確定所述第一信噪比觀測值的振蕩頻率；

根據所述L1信號的波長以及所述振蕩頻率，按照如下公式確定第一反射高度：