[實(shí)用新型]岸基陣列GNSS反射信號(hào)潮汐與多波浪參數(shù)綜合探測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520240827.X
• 申請(qǐng)日: 2015-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN204556822U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王波;劉世萱;陳世哲;趙強(qiáng);徐宇柘;苗斌;付曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號(hào): G01S13/88
• 分類號(hào): G01S13/88
• 代理公司: 青島海昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微弱全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)處理、電波傳播、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及海洋動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于陣列GNSS海面反射信號(hào)特征的用于岸基潮汐高度和波浪有效波高、平均波周期和波向的綜合探測(cè)系統(tǒng)——岸基陣列GNSS反射信號(hào)潮汐與多波浪參數(shù)綜合探測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展以及國(guó)際形勢(shì)的變化，世界各國(guó)，尤其是沿海國(guó)家已經(jīng)將海洋經(jīng)濟(jì)、海洋科技和海洋裝備等領(lǐng)域的發(fā)展提升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略的高度，我國(guó)也同樣將海洋領(lǐng)域提升到一個(gè)前所未有的高度，“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施、“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變以及走向深藍(lán)海等多個(gè)方面的發(fā)展，都需要海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)的支持和保障。岸邊潮汐高度和波浪參數(shù)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)不可缺少的重要組成內(nèi)容。

當(dāng)前，岸邊潮汐高度主要是利用建設(shè)驗(yàn)潮井的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)；波浪則主要是利用投放近岸海洋浮標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這兩種傳統(tǒng)方式雖然都能夠?qū)Τ毕筒ɡ诉M(jìn)行觀測(cè)，但在觀測(cè)站位的選擇上要求較高，受地理環(huán)境的約束，且建設(shè)成本和維護(hù)成本都很高，不利于岸邊潮汐和波浪的加密觀測(cè)。

利用一個(gè)指向海面的左旋圓極化(LHCP)天線接收的海面反射的GNSS衛(wèi)星信號(hào)特征遙感反演海面參數(shù)是一種上世紀(jì)90年代提出的被動(dòng)探測(cè)技術(shù)。目前，已經(jīng)有用該技術(shù)遙感觀測(cè)有效波高參數(shù)的資料，但還未見波向和平均波周期以及潮汐高度觀測(cè)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種岸基陣列GNSS反射信號(hào)潮汐與多波浪參數(shù)綜合探測(cè)系統(tǒng)，可用于岸基情況下，利用陣列天線接收的陣列GNSS海面反射信號(hào)特征同時(shí)探測(cè)潮汐高度和多波浪參數(shù)，降低自然環(huán)境對(duì)岸邊潮汐與波浪觀測(cè)站點(diǎn)的限制，填補(bǔ)我國(guó)岸基情況下潮汐和多波浪參數(shù)綜合觀測(cè)技術(shù)的空白，為我國(guó)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及科學(xué)研究等提供有效手段，為海洋氣象預(yù)報(bào)提供重要的參數(shù)支撐。

一種岸基陣列GNSS反射信號(hào)潮汐與多波浪參數(shù)綜合探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括天線單元，GNSS中頻信號(hào)采集模塊，直射信號(hào)處理模塊，反射信號(hào)處理模塊，潮汐和波浪參數(shù)反演模塊，所述的潮汐和波浪參數(shù)反演模塊包括潮汐高?度計(jì)算模塊，波向反演模塊，有效波高和平均波周期反演模塊；

所述天線單元，用于接收GNSS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，包括一個(gè)右旋圓極化(RHCP)天線、兩個(gè)或以上的左旋圓極化(LHCP)天線和天線支架；所述的RHCP天線朝向天頂方向，其中一個(gè)LHCP天線與RHCP天線朝向相反，并指向海面，其它LHCP天線以不同的仰角指向海面；

所述GNSS中頻信號(hào)采集模塊具有的采集通道的數(shù)量與所述天線單元的天線個(gè)數(shù)相同；

所述直射信號(hào)處理模塊，用于處理GNSS中頻信號(hào)采集模塊輸出的直射信號(hào)；

所述反射信號(hào)處理模塊，用于根據(jù)直射信號(hào)處理模塊提供的數(shù)據(jù)對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行處理；

所述潮汐高度計(jì)算模塊，用于實(shí)時(shí)計(jì)算LHCP天線到海面的高度，進(jìn)而換算出海面的潮汐高度；

所述波向反演模塊，用于計(jì)算波向參數(shù)；

所述有效波高和平均波周期反演模塊，用于反演出有效波高和平均波周期參數(shù)。

上述岸基陣列GNSS反射信號(hào)潮汐與多波浪參數(shù)綜合探測(cè)系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出與顯示模塊，用于將上述潮汐和波浪參數(shù)反演模塊得到的潮汐和波浪參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)備份，并輸出至指定終端，同時(shí)將參數(shù)直觀的顯示出來。

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有GNSS衛(wèi)星反射信號(hào)探測(cè)技術(shù)只用一個(gè)LHCP天線且僅能探測(cè)有效波高一個(gè)參數(shù)的不足，利用陣列天線接收的多個(gè)陣列GNSS反射信號(hào)特征能夠同時(shí)探測(cè)波向、平均波周期和潮汐高度三個(gè)參數(shù)，擴(kuò)展了觀測(cè)要素，且具有成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，測(cè)量結(jié)果可靠，可移動(dòng)性和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了有效手段，對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)、海洋科技和新能源利用等多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型方法步驟流程圖。

圖2為本實(shí)用新型的原理示意圖。

其中，A：鏡反射點(diǎn)A，B：鏡反射點(diǎn)B，C：粗糙海面，H：天線到海面的高度，h：參考海拔高度點(diǎn)。

圖3為本實(shí)用新型的探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

其中，1.天線單元、2.GNSS中頻信號(hào)采集模塊、3.直射信號(hào)處理模塊、4.反射信號(hào)處理模塊、5.潮汐和波浪參數(shù)反演模塊、51.潮汐高度計(jì)算模塊、52.波向反演模塊、53.有效波高和平均波周期反演模塊、6.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出與顯示模塊。

具體實(shí)施方式