Reflectometría GNSS

La reflectometría GNSS (o GNSS-R) consiste en realizar mediciones a partir de los reflejos terrestres de las señales de navegación de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite, como el GPS . La idea de utilizar señales GNSS reflejadas para la observación de la Tierra fue propuesta por primera vez en 1993 por Martin-Neira. ^{[ 1 ]} También fue investigada por investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA ^{[ 2 ]} y se conoce como reflectometría GPS. Las aplicaciones de investigación de la GNSS-R espacial se centran en la altimetría, ^{[ 3 ] [ 4 ]} la oceanografía (altura de las olas y velocidad del viento), ^{[ 5 ]} la monitorización de la criosfera , ^{[ 2 ] [ 6 ]} y la monitorización de la humedad del suelo. ^{[ 7 ]}

La reflectometría GNSS es una técnica de detección pasiva que aprovecha y se basa en múltiples fuentes activas, siendo los satélites los que generan las señales de navegación. Para ello, el receptor GNSS mide el retardo de la señal del satélite (medición de pseudodistancia ) y la tasa de cambio de la distancia entre el satélite y el observador ( medición Doppler ). El área de la superficie de la señal GNSS reflejada también proporciona los parámetros de retardo temporal y cambio de frecuencia . Como resultado, se puede obtener el Mapa Doppler de Retardo (DDM) como una observación GNSS-R. La forma y la distribución de potencia de la señal dentro del DDM están determinadas por dos condiciones de la superficie reflectante: sus propiedades dieléctricas y su rugosidad . La obtención de información geofísica adicional depende de estas mediciones.

La reflectometría GNSS es un radar biestático , donde el transmisor y el receptor están separados por una distancia significativa. Dado que en la reflectometría GNSS un receptor puede rastrear simultáneamente múltiples transmisores (es decir, satélites GNSS), el sistema también tiene características de radar multiestático. El receptor de la señal GNSS reflejada puede ser de diferentes tipos: estaciones terrestres, mediciones desde barcos, aviones o satélites, como el satélite UK-DMC , parte de la Constelación de Monitoreo de Desastres construida por Surrey Satellite Technology Ltd. Este satélite transportaba una carga útil de reflectometría secundaria que ha demostrado la viabilidad de recibir y medir señales GPS reflejadas desde la superficie de los océanos de la Tierra a partir de su trayectoria en órbita terrestre baja para determinar el movimiento de las olas y la velocidad del viento. ^{[ 5 ] [ 8 ]}

• CYGNSS , constelación de satélites de la NASA que utiliza GNSS-R para mejorar la predicción de huracanes , lanzada en 2016 ^{[ 9 ].}
• TechDemoSat-1 , pequeño satélitede demostración tecnológicadela ESA, lanzado en 2019.
• PRETTY , un CubeSatde demostración tecnológicadela ESAque mideel estado del mar,el hielo marinoylas corrientes oceánicas, fue lanzado en 2023.
• HydroGNSS , 2 pequeños satélites idénticos de la ESA para monitorear variables climáticas esenciales relacionadas con el ciclo hidrológico , lanzados en noviembre de 2025 ^{[ 10 ]}

La reflectometría interferométrica GNSS (o GNSS-IR) es un caso especializado de GNSS-R. En este caso, el instrumento receptor se encuentra en la superficie terrestre. Esta técnica utiliza la interferencia de las señales directas y reflejadas, en lugar de un mapa Doppler de retardo o la medición de ambas señales por separado. En el ejemplo mostrado, una antena GNSS se encuentra a unos 2,5 metros sobre una superficie plana. Se muestran las señales GNSS directas (azul) y reflejadas (rojo). A medida que un satélite GNSS asciende o se pone, el ángulo de elevación cambia; las señales directas y reflejadas generan un patrón de interferencia. La frecuencia de este patrón de interferencia permite determinar la altura de la antena sobre la superficie plana, es decir, la altura del reflector. Los cambios en la altura del reflector pueden utilizarse directamente para medir la superficie del agua ^{[ 11 ]} y la altura de la nieve ^{[ 12 ] .}

• Zavorotny, Valery U.; Gleason, Scott; Cardellach, Estel; Camps, Adriano (2014). "Tutorial sobre teledetección mediante radar biestático GNSS de oportunidad". IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine . Vol.  2, n.º  4, págs. 8–45 . doi : 10.1109/MGRS.2014.2374220 . ISSN 2168-6831 .  
• Larson, Kristine M.; Small, Eric E.; Braun, John; Zavorotny, Valery (2014). "Detección ambiental: una revolución en las aplicaciones GNSS" . InsideGNSS . Vol.  9, n.º  4, págs. 36-46 . ISSN 1559-503X . Archivado del original el 15 de marzo de 2016. Consultado el 15 de marzo de 2016 .  
• Cardellach, Estel (2015): E-GEM – Monitoreo terrestre GNSS-R; Documento de descripción del estado del arte archivado el 28-11-2020 en Wayback Machine .
• Emery, William y Camps, Adriano (2017): Introducción a la teledetección por satélite, 1.ª edición: Aplicaciones en atmósfera, océano, tierra y criosfera, Capítulo 6: Teledetección mediante señales de oportunidad del Sistema Global de Navegación por Satélite, Elsevier, 20 de septiembre de 2017, Tapa blanda ISBN 9780128092545ISBN del libro electrónico 9780128092590
• Puede encontrar una lista completa de referencias mantenida por la comunidad GNSS-R en: https://www.ice.csic.es/personal/rius/gnss_r_bibliography/index.html

• Reflexiones sobre el futuro. Archivado el 14 de mayo de 2007 en Wayback Machine , The Engineer Online, 28 de noviembre de 2006.
• Aplicaciones y métodos GNSS , Artech House, septiembre de 2009.