ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 11 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Оценка стабильности измерения разности фаз в пассивной бистатической системе ГНСС-радиолокации на базе программного приемника

В.Ф. Фатеев1, А.В. Ксендзук1,2, В.П. Лопатин1, Д.А. Артющев1

1 Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
2 Межгосударственная акционерная корпорация «Вымпел», Москва, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.11.24 УДК 621.396.969 EDN TVEGCN

Аннотация

Метод пассивной бистатической радиолокации, использующий отраженные от поверхности Земли сигналы глобальных навигационных спутниковых систем, может быть использован для определения и мониторинга различных геофизических параметров отражающей поверхности. Большинство архитектур приемников для данного метода основаны на специализированных аппаратных приемных устройствах, однако технология программного приема (SDR) быстро развивается в последние годы и позволяет обрабатывать сигналы в реальном времени, что позволяет на ее основе разработать систему бистатической ГНСС-радиолокации. В статье проанализировано, что использование программного приемника позволит принимать и обрабатывать существующие и будущие сигналы всех группировок ГНСС. Проведены эксперименты с различными параметрами разных программных приемников, которые показали стабильность разности фаз между приемными каналами. Показано, что для некоторых видов программных приемников наблюдается улучшение погрешности измерений разности фаз при синхронизации от внешнего опорного генератора.

  • бистатическая радиолокация
  • глобальные навигационные спутниковые системы
  • ГНСС-рефлектометрия
  • программный приемник
Abstract (in English)

Evaluation of the stability of phase difference measurement in a passive bistatic GNSS radar system based on a software receiver

The passive bistatic radar method using signals of global navigation satellite systems reflected from the Earth's surface can be used to determine and monitor various geophysical parameters of the reflecting surface. Most receiver architectures for this method are based on specialized hardware receivers, but software-defined radio (SDR) technology is rapidly evolving and allows real-time signal processing. This allows to develop a bistatic GNSS-reflectometry system on its basis. The article analyzes that the use of a software receiver will allow receiving and processing existing and future signals of all navigation satellite systems. Experiments with various parameters of different software receivers have been conducted, which have shown the stability of the phase difference between the receiving channels. It is shown that for some types of software receivers, a significant improvement in the measurement error of the phase difference is observed when synchronizing from an external highly stable reference generator.

Для цитирования

Фатеев В.Ф., Ксендзук А.В., Лопатин В.П., Артющев Д.А. Оценка стабильности измерения разности фаз в пассивной бистатической системе ГНСС-радиолокации на базе программного приемника // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.24

Литература

  1. Mashburn J. et al. Global ocean altimetry with GNSS reflections from TechDemoSat-1 //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. - 2018. - Т. 56. - №. 7. - p. 4088-4097.
  2. Yan Q., Huang W., Foti G. Quantification of the relationship between sea surface roughness and the size of the glistening zone for GNSS-R //IEEE geoscience and remote sensing letters. - 2017. - Т. 15. - №. 2. - p. 237-241.
  3. Munoz-Martin J. F. et al. Soil moisture estimation synergy using GNSS-R and L-Band microwave radiometry data from FSSCat/FMPL-2 //Remote Sensing. - 2021. - Т. 13. - №. 5. - p. 994.
  4. Yan Q., Huang W. Sea ice remote sensing using GNSS-R: A review //Remote Sensing. - 2019. - Т. 11. - №. 21. - p. 2565.
  5. Ribot M. A. et al. Normalized GNSS interference pattern technique for altimetry //Sensors. - 2014. - Т. 14. - №. 6. - p. 10234-10257.
  6. Carreno-Luengo H. et al. Experimental evaluation of GNSS-reflectometry altimetric precision using the P (Y) and C/A signals //IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. - 2014. - Т. 7. - №.5. - p. 1493-1500.
  7. Roesler C. J., Morton Y. J., Nerem R. S. Gulf of Mexico loop-current signature observed from GNSS-R phase altimetry based on spire global CubeSat data //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. - 2023. -Т. 61.-p. 1-14.
  8. Camps A. et al. GNSS-R altimetry performance analysis for the GEROS experiment on board the international space station //Sensors. - 2017. - Т. 17. - №. 7. - p. 1583.
  9. Zhang Y., Zheng W., Liu Z. Improving the spaceborne GNSS-R altimetric precision based on the novel multilayer feedforward neural network weighted joint prediction model //Defence Technology. - 2024. - Т. 32. - p. 271-284.
  10. ZHANG Y. et al. Sea surface height inversion of GPS reflected signal based on TechDemoSat-1 satellite. - 2021. - Т. 47. - №. 10. - p. 1941-1948.
  11. Li W. et al. The impact of inter-modulation components on interferometric GNSS-reflectometry //Remote Sensing. - 2016. - Т. 8. - №. 12. - p. 1013.
  12. Nguyen V. A. et al. Initial GNSS phase altimetry measurements from the spire satellite constellation //Geophysical Research Letters. - 2020. - Т. 47. - №. 15. - С. e2020GL088308.
  13. Лопатин В.П., Мурзабеков М.М., Бобров Д.С., Результаты определения профиля высот геоида и уклонения отвесной линии по сигналам ГНСС, отраженным от водной поверхности // Геодезия и картография. - 2024. - № 2. - С. 21-30. https://doi.org/10.22389/0016-7126-2024-1004-2-21-30
  14. Bignalet-Cazalet F. et al. SARAL/AltiKa products handbook //CNES and ISRO, Toulouse, France, Tech. Rep. sALP-MU-M-OP-15984-CN. - 2021.
  15. Лопатин В. П., Мурзабеков М. М., Бобров Д. С. Метод определения высот геоида с помощью бортовой бистатической системы наноспутника на основе сигналов ГНСС //Альманах современной метрологии. - 2023 - №. 4(36). - С. 44-57.
  16. Cheng Z. et al. Evaluation of spaceborne GNSS-R based sea surface altimetry using multiple constellation signals //Frontiers in Earth Science. - 2023. - Т. 10. - p. 1079255.