[發明專利]一種電離層探測方法及系統

在審

• 申請號: 201710383277.0
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107290745A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 姚明;趙滋陽;鄧曉華;王曦
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/89;G01V3/12;G01S7/41
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 黃君軍

技術領域

本發明涉及雷達探測領域，尤其是涉及一種電離層探測方法及系統。

背景技術

電離層探測雷達是對電離層進行探測的重要工具，傳統電離層探測雷達中對信號的處理都是依賴硬件實現的，雖然可以精確地測量出電離層的相關數據，但是其價格一般很高，硬件升級和維護很不方便，需要變更探測需求時，往往因為探測硬件固化而不夠靈活。利用傳統的電離層探測雷達研究、探測電離層，成本太高，且不夠靈活、不夠開放、不夠方便。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種電離層探測方法及系統，解決現有技術中的上述技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種電離層探測方法，包括：

S1、使用USRP發射設定頻率的電磁波，并記錄發射的電磁波的信息為第一電磁波信息；

S2、使用USRP接收經電離層反射的電磁波，獲取接收的電磁波的信息為第二電磁波信息；

S3、USRP通過千兆網口與計算機通信，計算機根據第一電磁波信息、第二電磁波信息計算設定電磁波發射頻率下的電離層高度、電離層電子密度、電離層電子徑向速度；

S4、通過計算機向USRP發送指令，改變USRP發射的電磁波頻率，再次執行步驟S1-S3，獲取不同電磁波發射頻率下的電離層高度、電離層電子密度及電離層電子徑向速度并繪制電離層分布圖。

本發明還提供一種電離層探測系統，包括：

發射模塊：使用USRP發射設定頻率的電磁波，并記錄發射的電磁波的信息為第一電磁波信息；

接收模塊：使用USRP接收經電離層反射的電磁波，獲取接收的電磁波的信息為第二電磁波信息；

計算模塊：USRP通過千兆網口與計算機通信，計算機根據第一電磁波信息、第二電磁波信息計算設定電磁波發射頻率下的電離層高度、電離層電子密度、電離層電子徑向速度；

循環計算與繪圖模塊：通過計算機向USRP發送指令，改變USRP發射的電磁波頻率，再次執行發射模塊、接收模塊、計算模塊的操作，獲取不同電磁波發射頻率下的電離層高度、電離層電子密度及電離層電子徑向速度并繪制電離層分布圖。

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：USRP通過千兆網口與計算機通信，USRP實現電磁波的收發及初步的信號處理，計算機進行較為復雜的信號處理和電離層高度、電離層電子密度、電離層電子徑向速度的計算，利用USRP和已編程的計算機即可實現電離層探測，成本低廉，靈活、便利、開放程度高，易于維護。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種電離層探測方法流程圖；

圖2是本發明提供的一種電離層探測系統結構框圖。

附圖中：1、電離層探測系統，11、發射模塊，12、接收模塊，13、計算模塊，14、循環計算與繪圖模塊。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

USRP全稱是通用軟件無線電外圍設備，實現了射頻信號發射和接收。它由一個母板和不同的子板組成。本發明的實施例中，母板包含4個12bit/64M模/數轉換器(ADC)、4個14bit/128M數/模轉換器(DAC)、一個可重復編程的FPGA芯片。每個USRP母板上可安裝四個子板，其中兩個用于接收，另外兩個用于發射。通過連接不同的子板，USRP可以處理不同頻段的信號。

本發明的實施例中，將USRP和計算機通過千兆網口連接，USRP通過千兆網口與計算機通信，USRP中的FPGA進行信號的上下變頻、抽樣和內插等數字信號簡單操作，USRP發射或者接收的電磁波信號經過FPGA處理后傳遞給計算機，計算機進行FFT處理、調制解調等較為復雜的數字信號處理，且計算機負責計算需要探測的電離層高度、電離層電子密度、電離層電子徑向速度，并繪制電離層分布圖。