傳統(tǒng)型GNSS+R

這種測高一般是采用傳統(tǒng)的大地測量型接收機(jī)，利用載波相位觀測值作為原始觀測量，得到直射信號與反射信號的傳播路程差，再根據(jù)幾何關(guān)系得到反射面的高度。如在湖邊、海岸或海島上架設(shè)GNSS接收機(jī)，進(jìn)行GNSS+R測高試驗(yàn)，這就是岸基測高。其所架設(shè)的接收機(jī)高度都較低，其天線的照射面積決定有效的水面散射面積，可有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的驗(yàn)潮站測量模式。GNSS接收機(jī)對所接收到的直射信號與表面反射信號進(jìn)行相關(guān)，并通過測量相關(guān)函數(shù)的最大值的位置得到時(shí)間延遲T，進(jìn)而可求得接收機(jī)到反射面的高度H。在飛機(jī)或氣球上假設(shè)GNSS接收機(jī)進(jìn)行的GNSS+R測高試驗(yàn)就是機(jī)載測高。

與岸基測高相比，機(jī)載測高架設(shè)的高度較高，觀測的水面面積較大。在LEO衛(wèi)星上搭載GPS接收機(jī)，進(jìn)行GNSS+R測高試驗(yàn)，這就是星載測高。在500~800 km的高空可以采用LEO衛(wèi)星搭載GPS接收機(jī)來進(jìn)行海面高度測量，這種測量方式與傳統(tǒng)衛(wèi)星測高相比不需要發(fā)射機(jī)，也可以直接采用多個(gè)LEO衛(wèi)星組成星座，具有較高的時(shí)空分辨率。

干涉型GNSS+R

這種測高是利用特制的可以同時(shí)接收直射信號和反射信號的接收機(jī)，并將接收到的信號在接收機(jī)中進(jìn)行相關(guān)處理，利用時(shí)延一維相關(guān)函數(shù)、多普勒一維相關(guān)函數(shù)或者時(shí)延-多普勒二維相關(guān)函數(shù)得到兩個(gè)信號之間時(shí)間延遲，再根據(jù)幾何關(guān)系得到反射面高度。

SNR技術(shù)

多路徑效應(yīng)是GNSS高精度定位的主要誤差，它與反射面的結(jié)構(gòu)和電介質(zhì)參數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)衛(wèi)星高度角低于10°時(shí)，GNSS接收到的反射信號是右旋極化。這時(shí)具有相同頻率的反射信號與直射信號會發(fā)生相干作用。這一相干現(xiàn)象反映在信噪比SNR的變化上，信噪比SNR觀測值是衡量GPS接收機(jī)天線接收到的信號的大小的一個(gè)量值，反映多路徑與多路徑誤差的大小受衛(wèi)星信號的發(fā)射功率、天線增益、衛(wèi)星與接收機(jī)間的距離及多路徑效應(yīng)等因素的影響。在高度角較高的情況下，天線增益較大使得SNR得到有效提高；而在高度角較低的情況下，一方面天線增益減小，另一方面多路徑效應(yīng)影響使得SNR下降較為嚴(yán)重。因此，對信噪比SNR進(jìn)行分析可以評估多路徑效應(yīng)，進(jìn)而估計(jì)地表環(huán)境參數(shù)。

DDM技術(shù)

GNSS+R海洋遙感主要利用反射信號時(shí)延多普勒二維相關(guān)功率。其原理是通過計(jì)算本地載波信號與散射區(qū)域內(nèi)不同時(shí)間延遲和多普勒頻率的接收信號的相關(guān)功率值。DDM多用于機(jī)載和星載GNSS+R，考慮到其距離地面高度較高，首先介紹GNSS+R的鏡面反射測量幾何關(guān)系。GNSS+R幾何關(guān)系要用到鏡面反射點(diǎn)，即從反射區(qū)域反射的反射信號中路徑延遲最短的理論反射點(diǎn)。根據(jù)GNSS衛(wèi)星、接收機(jī)和鏡面反射點(diǎn)的幾何關(guān)系建立如圖的本地坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系的原點(diǎn)為鏡面反射點(diǎn)，z軸為地球切面的法線方向，GNSS衛(wèi)星T，鏡面點(diǎn)和接收機(jī)R位于yz平面內(nèi)，x軸按右手定則確定。