قياس انعكاس نظام تحديد المواقع العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

مخطط نظام GNSS-R
تصميمات فنية لسفينة سيجناس
تصميم فني لمفهوم نظام تحديد المواقع العالمي المائي (Hydrognss)

تعتمد تقنية قياس انعكاس إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS-R) على قياس انعكاسات إشارات الملاحة من الأرض، مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . وقد طُرحت فكرة استخدام إشارات GNSS المنعكسة لرصد الأرض لأول مرة عام 1993 من قِبل مارتن-نيرا. [ 1 ] كما بحثها باحثون في مركز لانغلي للأبحاث التابع لوكالة ناسا [ 2 ] ، وتُعرف أيضًا باسم قياس انعكاس إشارات GPS. وتتركز تطبيقات GNSS-R الفضائية في قياس الارتفاعات [ 3 ] [ 4 ] ، وعلم المحيطات (ارتفاع الأمواج وسرعة الرياح) [ 5 ] ، ورصد الغلاف الجليدي [ 2 ] [ 6 ] ، ورصد رطوبة التربة [ 7 ] .

مبادئ

يُعدّ قياس الانعكاس في نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) تقنية استشعار سلبية تستفيد من مصادر نشطة متعددة وتعتمد عليها، حيث تُولّد الأقمار الصناعية إشارات الملاحة. ولتحقيق ذلك، يقيس مستقبل نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية تأخير الإشارة من القمر الصناعي ( قياس المدى الزائف ) ومعدل تغير المدى بين القمر الصناعي والمراقب ( قياس دوبلر ). كما توفر مساحة سطح إشارة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية المنعكسة معيارَي التأخير الزمني وتغير التردد . ونتيجةً لذلك، يُمكن الحصول على خريطة تأخير دوبلر (DDM) كمتغير قابل للملاحظة في نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية. ويتحدد شكل وتوزيع طاقة الإشارة داخل خريطة تأخير دوبلر بشرطين لسطح الانعكاس: خصائصه العازلة وحالة خشونته . ويعتمد استخلاص المزيد من المعلومات الجيوفيزيائية على هذه القياسات.

يُعدّ قياس الانعكاسات في نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) رادارًا ثنائي الاستاتيكية ، حيث يفصل بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال مسافة كبيرة. ونظرًا لقدرة جهاز استقبال واحد في هذا النظام على تتبع عدة أجهزة إرسال (أي أقمار GNSS الصناعية) في آنٍ واحد، فإن النظام يتمتع أيضًا بخصائص الرادار متعدد الاستاتيكية. ويمكن أن يكون جهاز استقبال إشارة GNSS المنعكسة من أنواع مختلفة: محطات أرضية، أو قياسات بحرية، أو طائرات، أو أقمار صناعية، مثل القمر الصناعي UK-DMC ، وهو جزء من كوكبة مراقبة الكوارث التي بنتها شركة Surrey Satellite Technology Ltd. وقد حمل هذا القمر حمولة ثانوية لقياس الانعكاسات أثبتت جدوى استقبال وقياس إشارات GPS المنعكسة من سطح محيطات الأرض من مساره في مدار أرضي منخفض لتحديد حركة الأمواج وسرعة الرياح. [ 5 ] [ 8 ]

مهمات الفضاء

قياس الانعكاس التداخلي لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية

هندسة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية بالأشعة تحت الحمراء

يُعدّ قياس الانعكاس التداخلي لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS-IR) حالةً متخصصةً من قياس الانعكاس (GNSS-R). في هذه الحالة، يكون جهاز الاستقبال على سطح الأرض. وتعتمد هذه التقنية على تداخل الإشارات المباشرة والمنعكسة بدلاً من استخدام خريطة دوبلر التأخيرية أو قياس الإشارتين بشكل منفصل. في المثال الموضح، يرتفع هوائي نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية حوالي 2.5 متر فوق سطح مستوٍ. وتظهر إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية المباشرة (باللون الأزرق) والمنعكسة (باللون الأحمر). مع ارتفاع أو غروب قمر صناعي لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية، تتغير زاوية الارتفاع؛ فتُولد الإشارات المباشرة والمنعكسة نمط تداخل. ويمكن استخدام تردد نمط التداخل هذا لاستخراج ارتفاع الهوائي فوق السطح المستوي، أي ارتفاع العاكس. ويمكن استخدام تغيرات ارتفاع العاكس مباشرةً لقياس أسطح المياه [ 11 ] وارتفاع الثلج [ 12 ] .

مراجع

  1. ↑ مارتن-نيرا، م. "نظام قياس الانعكاس والتداخل السلبي (PARIS): تطبيق على قياس ارتفاع المحيطات". مجلة وكالة الفضاء الأوروبية . 17 (4): 331-355 .
  2. 1 2 كومجاثي، أ.؛ ماسلانيك، ج.؛ زافوروتني، ف.و.؛ أكسلراد، ب .؛ كاتزبيرغ، س.ج. (2000). "الاستشعار عن بعد للجليد البحري باستخدام إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المنعكسة من السطح". IGARSS 2000. ندوة IEEE الدولية لعلوم الأرض والاستشعار عن بعد لعام 2000. نبض الكوكب: دور الاستشعار عن بعد في إدارة البيئة. وقائع المؤتمر (رقم التصنيف 00CH37120) . المجلد 7. هونولولو، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية: IEEE. الصفحات 2855-2857 . doi : 10.1109/IGARSS.2000.860270 . hdl : 2060/20020004347 . ISBN   978-0-7803-6359-5. S2CID 62042731 . 
  3. ↑ سيملينغ، أ.م.؛ ويكرت، ج.؛ شون، س.؛ ستوسيوس، ر.؛ ماركغراف، م.؛ جيربر، ت.؛ جي، م.؛ بايرل، ج. (15 يوليو 2013). "تجربة منطاد لدراسة قياس الارتفاع المحمول جواً باستخدام انعكاسات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية: تجربة منطاد لدراسة قياس الارتفاع المحمول جواً" . علوم الراديو . 48 (4): 427-440 . doi : 10.1002/rds.20049 .
  4. ^ ريوس، أنطونيو. كارديلاخ، إستل؛ فابرا، فران؛ لي، ويكيانغ. ريبو، سيرني؛ هيرنانديز باخاريس، مانويل (2017). "جدوى قياس ارتفاع الصفيحة الجليدية GNSS-R في جرينلاند باستخدام TDS-1" . الاستشعار عن بعد . 9 (7): 742. بيب كود : 2017RemS....9..742R . دوى : 10.3390/rs9070742 . اتش دي ال : 2117/114540 . ردمك 2072-4292 . 
  5. 1 2 غليسون، س.؛ هودجارت، س.؛ ييبينغ صن؛ غومينجينجر، س.؛ ماكين، س.؛ أدجراد، م.؛ أنوين، م. (2005). "الكشف عن إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المنعكسة ثنائيًا من مدار أرضي منخفض ومعالجتها لأغراض الاستشعار عن بُعد للمحيطات". معاملات IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بُعد . 43 (6): 1229-1241 . Bibcode : 2005ITGRS..43.1229G . doi : 10.1109/TGRS.2005.845643 . S2CID 6851145 . 
  6. ↑ ريفاس، إم بي؛ ماسلانيك، جيه إيه؛ أكسلراد، بي. (22 سبتمبر 2009). "التشتت ثنائي الاستقرار لإشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قبالة الجليد البحري في القطب الشمالي". معاملات IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد . 48 (3): 1548-1553 . doi : 10.1109/tgrs.2009.2029342 . ISSN 0196-2892 . S2CID 12668682 .  
  7. ^ رودريجيز ألفاريز، نيريدا؛ معسكرات، أدريانو؛ فال لوسيرا، ميرسي؛ بوش-لويس، كزافييه؛ مونيريس، اليساندرا؛ راموس بيريز، إسحاق؛ فالنسيا، إنريك؛ مارشان هيرنانديز، خوان فرناندو؛ مارتينيز فرنانديز، خوسيه؛ بارونسيني توريتشيا، جويدو؛ بيريز جوتيريز، كارلوس (2011). “استرجاع المعلمات الجيوفيزيائية للأرض باستخدام تقنية نمط التداخل GNSS-R”. معاملات IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد . 49 (1): 71– 84. بيب كود : 2011ITGRS..49...71R . دوى : 10.1109/TGRS.2010.2049023 . ISSN 0196-2892 . S2CID 27516781 .  
  8. ↑ MP Clarizia et al. , تحليل خرائط تأخير دوبلر GNSS-R من القمر الصناعي UK-DMC فوق المحيط مؤرشف في 2011-06-06 في Wayback Machine ، رسائل البحوث الجيوفيزيائية ، 29 يناير 2009.
  9. ^ روف، كريستوفر. اشرف، شكيل؛ بالاسوبرامانيام، راجيسواري؛ جليسون، سكوت. لانج تيموثي. ماكاج، دارين. تويج ، دورينا. واليسر ، دوان (2019). "الأداء داخل المدار لكوكبة الأقمار الصناعية للإعصار CYGNSS" . نشرة جمعية الأرصاد الجوية الأمريكية . 100 (10): 2009-2023 . دوى : 10.1175/BAMS-D-18-0337.1 . ISSN 0003-0007 . 
  10. ↑ غوتيريز، بيتر (20 يناير 2025). "مشروع قياس الانعكاسات لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية HydroGNSS سيُطلق في عام 2025" . Inside GNSS - هندسة أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية، والسياسات، والتصميم . تاريخ الاسترجاع: 24 سبتمبر 2025 .
  11. ↑ لارسون، كريستين م.؛ راي، ريتشارد د.؛ نيفنسكي، فيليبي؛ فريمولر، جيف (سبتمبر 2013). "مقياس المد والجزر العرضي" (ملف PDF) . رسائل IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد . 10 (5): 1200. doi : 10.1109/LGRS.2012.2236075 . hdl : 2060/20140013285 . تاريخ الاسترجاع: 22 يونيو 2024 .
  12. ↑ لارسون، كريستين م.؛ غوتمان، إيثان؛ زافوروتني، فاليري؛ براون، جون؛ ويليامز، مارك؛ نيفينسكي، فيليبي (سبتمبر 2009). "هل يمكننا قياس عمق الثلج باستخدام أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؟" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 36 (17) 2009GL039430. رمز Bibcode : 2009GeoRL..3617502L . doi : 10.1029/2009GL039430 . تاريخ الاسترجاع: 23 يونيو 2024 .

للمزيد من القراءة

  • زافوروتني، فاليري يو؛ غليسون، سكوت؛ كارديلاش، إستيل؛ كامبس، أدريانو (2014). "دليل إرشادي حول الاستشعار عن بعد باستخدام رادار GNSS ثنائي الاستقرار المتاح". مجلة IEEE لعلوم الأرض والاستشعار عن بعد . المجلد  2، العدد  4. الصفحات 8-45 . doi : 10.1109/MGRS.2014.2374220 . ISSN 2168-6831 .  
  • لارسون، كريستين م .؛ سمول، إريك إي.؛ براون، جون؛ زافوروتني، فاليري (2014). "الاستشعار البيئي: ثورة في تطبيقات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية" . InsideGNSS . المجلد  9، العدد  4. الصفحات 36-46 . ISSN 1559-503X . مؤرشف من الأصل في 15 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 15 مارس 2016 .  
  • Cardellach, Estel (2015): E-GEM – GNSS-R رصد الأرض؛ وثيقة وصف أحدث التقنيات مؤرشفة بتاريخ 2020-11-28 في Wayback Machine .
  • إيمري، ويليام وكامبس، أدريانو (2017): مقدمة في الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية، الطبعة الأولى، تطبيقات الغلاف الجوي والمحيطات واليابسة والغلاف الجليدي، الفصل 6: الاستشعار عن بعد باستخدام إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية، إلسيفير، 20 سبتمبر 2017، غلاف ورقي، رقم ISBN 9780128092545رقم الكتاب الإلكتروني الدولي (ISBN) 9780128092590
  • يمكن الاطلاع على قائمة كاملة بالمراجع التي يحتفظ بها مجتمع GNSS-R على الرابط التالي: https://www.ice.csic.es/personal/rius/gnss_r_bibliography/index.html