利用SG平滑滤波优化GNSS-R潮位反演

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2024年第2期北京时间：

作者：孙波，王新志，陈发源，朱廷轩，黄鑫

单位：孙波,南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,南京, 210044,王新志,南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,南京, 210044,48984755@qq.com陈发源,南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,南京, 210044,朱廷轩,南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,南京, 210044,黄鑫,南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,南京, 210044

摘要：利用全球导航卫星系统反射(GNSS-R)信号进行潮位反演时,需要对多路径频率进行估计.常规反演方法仅对主频率估计,因此存在数据利用率低、反演结果时间分辨率不足的问题.为解决该问题,本文利用Savitzky-Golay(SG)平滑滤波优化GNSS-R潮位反演.首先,利用Lomb-Scargle周期图(LSP)法提取信号功率的前4个频率f1~f4,并反演它们对应的潮位值;然后,利用SG平滑滤波方法提取最佳反演结果;最后,以法国BRST站和MAYG站30 d的数据验证算法的有效性.通过与LSP法和窗口LSP(WINLSP)法进行对比,结果表明:相比LSP法,滤波后BRST站和MAYG站的日均反演值数量分别提升34.3%和19.6%,反演值的最大时间间隔分别减少43.2%和29.4%,RMSE值变化不大;相比WINLSP法,滤波后BRST站和MAYG站的日均反演值数量分别提升24.2%和45.9%,反演值最大时间间隔分别减少25.4%和28.6%,RMSE值均减少了7 cm.总体而言,该方法能够在保证精度的前提下提高反演结果的数量,同时提高了数据的利用率和潮位反演的时间分辨率.

关键词：全球导航卫星系统;反射测量;平滑滤波;多频率;潮位

基金资助：江苏省重点研发计划(BE2021622);江苏省自然科学基金 (BK20211037);江苏省高等教育教改项目(2021JSJG219);无锡市科技发展资金项目(N20201011)