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Airborne Coherent GNSS Reflectometry and Zenith Total Delay Estimation over Coastal Waters

Moreno Bulla, Mario Andres und Semmling, Maximilian und Stienne, Georges und Dalil, Wafa und Hoque, Mohammed Mainul und Wickert, Jens und Reboul, Serge (2022) Airborne Coherent GNSS Reflectometry and Zenith Total Delay Estimation over Coastal Waters. Remote Sensing, 14 (18). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs14184628. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
30MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/14/18/4628

Kurzfassung

High-precision GNSS (global navigation satellite e system) measurements can be used for remote sensing and nowadays play a significant role in atmospheric sounding (station data, radio occultation observations) and sea surface altimetry based on reflectometry. A limiting factor of high-precision reflectometry is the loss of coherent phase information due to sea-state-induced surface roughness. This work studies airborne reflectometry observations recorded over coastal waters to examine the sea-state influence on Doppler distribution and the coherent residual phase retrieval. From coherent observations, the possibility of zenith total delay inversion is also investigated, considering the hydrostatic mapping factor from the Vienna mapping function and an exponential vertical decay factor depending on height receiver changes. The experiment consists of multiple flights performed along the coast between the cities of Calais and Boulogne-sur-Mer, France, in July 2019. Reflected signals acquired in a right-handed circular polarization are processed through a model-aided software receiver and passed through a retracking module to obtain the Doppler and phase-corrected signal. Results from grazing angle observations (elevation < 15°) show a high sensitivity of Doppler spread with respect to sea state with correlations of 0.75 and 0.88 with significant wave height and wind speed, respectively. An empirical Doppler spread threshold of 0.5 Hz is established for coherent reflections supported by the residual phase observations obtained. Phase coherence occurs in 15% of the observations; however, the estimated zenith total delay for the best event corresponds to 2.44 m, which differs from the typical zenith total delay (2.3 m) of 5%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188804/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Airborne Coherent GNSS Reflectometry and Zenith Total Delay Estimation over Coastal Waters
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Moreno Bulla, Mario Andresmario.moreno (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Semmling, MaximilianMaximilian.Semmling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5228-8072NICHT SPEZIFIZIERT
Stienne, Georgesgeorges.stienne (at) univ-littoral.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dalil, Wafawafa.dalil.elv (at) eilco-ulco.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoque, Mohammed MainulMainul.Hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wickert, Jenswickert (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reboul, Sergeserge.reboul (at) univ-littoral.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2022
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.3390/rs14184628
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Jin, Shuanggensgjin (at) shao.ac.cnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demyanov, Vladislavsword1971 (at) yandex.ruNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:GNSS High Rate Data for Research of the Ionosphere
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:GNSS reflectometry; sea state; Doppler spreading; zenith total delay; coastal zones
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Ionosphäre
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik > Weltraumwetterbeobachtung
Hinterlegt von: Moreno Bulla, Mario Andres
Hinterlegt am:14 Okt 2022 12:20
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:02

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