[發(fā)明專利]一種星載相控陣GNSS-R海洋遙感相關(guān)處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310556992.1
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103558585A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦瑾;周勃;姚崇斌;吳小丹
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種處理裝置，特別是一種星載相控陣GNSS-R海洋遙感相關(guān)處理裝置。

是一種利用低軌（LEO）衛(wèi)星、GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星、鏡面反射點之間的幾何關(guān)系，選擇合適的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星計算其直射信號和反射信號的互相關(guān)功率譜的相關(guān)處理裝置。

背景技術(shù)

GNSS-R（Global?Navigation?Satellite?System-Reflection）利用導(dǎo)航衛(wèi)星作為發(fā)射源形成雙基地雷達散射模型進行遙感，具有信號源多、全天候、成本低、靈活等優(yōu)點。該遙感方式除了可以用于中尺度海洋測高、海面風場測量外，還能用于海冰探測、海嘯預(yù)警和臺風探測等方面。

英國空間中心于2003年10月發(fā)射了700公里極軌UK-DMC災(zāi)難探測衛(wèi)星，驗證了利用星載GNSS-R設(shè)備遙感海態(tài)參數(shù)、冰雪和陸地的可行性。歐空局于2008年啟動了PARIS-IoD（Passive?Reflectometry?and?Interferometry?System-In?Orbit?Demonstration）項目，計劃于2017年發(fā)射以GNSS-R為主載荷的海面高程測量衛(wèi)星，其次進行海面風場、有效波高、海冰厚度、海嘯、海流等海洋環(huán)境參數(shù)探測。

我國GNSS-R海洋遙感技術(shù)于2002年起步，中科院遙感所、北京航空航天大學(xué)等單位對GNSS-R海洋遙感技術(shù)與應(yīng)用進行了技術(shù)研究和樣機研制，在海洋微波遙感機理、信號接收與相關(guān)處理技術(shù)、海洋環(huán)境要素反演方法等方面有較多技術(shù)儲備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種星載相控陣GNSS-R海洋遙感相關(guān)處理裝置，其包括遙控遙測指令解析模塊、互相關(guān)計算模塊、幾何關(guān)系計算與互相關(guān)控制模塊；

所述相關(guān)處理裝置接收GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的直射信號和GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的鏡面反射信號、導(dǎo)航電文、遙控信息，輸出GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星反射信號與GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星直射信號的互相關(guān)功率譜、GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星信號的原始數(shù)據(jù)、遙測信息。

較佳地，所述遙控遙測指令解析模塊接收星務(wù)計算機的遙控信息并將遙測信息回傳給所述星務(wù)計算機；所述互相關(guān)計算模塊用于計算并輸出所述互相關(guān)功率譜與原始數(shù)據(jù)；所述幾何關(guān)系計算與互相關(guān)控制模塊計算鏡面反射點的實際位置，并選擇滿足測高、測風需求的導(dǎo)航衛(wèi)星。

較佳地，所述互相關(guān)計算模塊用于計算并輸出所述互相關(guān)功率譜與原始數(shù)據(jù)的過程包括以下步驟：

（1）對直射中頻信號和反射中頻信號進行帶通濾波，減少干擾信號；

（2）分別利用本地產(chǎn)生的正弦和余弦載波對其進行中頻剝離；

（3）對GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的直射信號做延遲補償、多普勒補償；

（4）將直射信號和反射信號進行相乘、累加，即相干累加；

（5）利用反射信號同步校正值對相干累加結(jié)果進行非相干累加校正，輸出互相關(guān)功率譜到第一存儲器B，同時輸出原始數(shù)據(jù)到第二存儲器A。

較佳地，所述鏡面反射點預(yù)測計算的過程包括：

（1）GNSS-R遙感器搭載的LEO接收平臺的軌道高度肯定小于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道高度，在這種情況下，相對于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星T與LEO接收平臺R的連線RT的中點M_mid，鏡面反射點S的位置偏向于LEO接收平臺方向，但又比較接近于中點M_mid的星下點，所以先確定M_mid的位置；

（2）根據(jù)R的軌道高度、T的軌道高度、R和T之間的相對高度角進行建模，計算出進行鏡面反射點位置搜索時，在線段RT上搜索鏡面反射點對應(yīng)的M點的步進搜索量Δx；

（3）步進搜索，使M點滿足RM=RM_mid-n*Δx，n=1,2,3,4…，計算，并將其進行比較，最初得到的結(jié)果應(yīng)該為，將該值寄存至寄存器，若一直出現(xiàn)，則循環(huán)步驟（3），若出現(xiàn)，則停止步進搜索，將時的M點的位置寄存至另外一個寄存器；

（4）縮小步進搜索的步長，使得Δx`=Δx/2，在步驟（3）得到的搜索范圍內(nèi)精細搜索，檢測和的差值是否能達到規(guī)定的精度要求，若不能達到，就繼續(xù)縮小步進搜索的步長，使得Δx``=Δx/3，以此類推，直至和的差值達到規(guī)定的精度要求，即，δ為規(guī)定的精度閾值，求的鏡面反射點位置記為S_p；

（5）計算鏡面反射點移動速度v_p，預(yù)估系統(tǒng)鏈路延時為t_p，則最終的實際鏡面反射點位置為S_p+v_p*t_p。

較佳地，所述選星的過程包括：