[发明专利]利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统

权利要求书

1.一种利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：该机载海洋微波遥感系统包括GNSS-R微波遥感器、任务监控工作站、数据处理与应用工作站和仿真分析工作站四部分内容；

GNSS-R微波遥感器具有多源导航卫星直射和回波散射信号同步接收、海量原始信号采样与相关处理、导航定位求解、不同时延/多普勒频移/相关功率计算、数据实时输出功能；

任务监控工作站具有对GNSS-R微波遥感器工作模式和参数设定、任务规划、遥感器采集数据存储与管理、任务状态实时监控等功能；

数据处理与应用工作站具有海面观测点位置和信号路径延迟计算、不同时延多普勒相关功率谱成像处理及海面风场、有效波高、海面高程的海洋环境要素反演功能；

仿真分析工作站通过参数输入、模型选择、数值计算，具有遥感探测几何关系、海面入射信号、海面散射回波信号、遥感器采集信号模拟功能。

2.根据权利要求1所述的利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：GNSS-R微波遥感器包括有右旋天线、左旋天线和延迟映射接收机，所述延迟映射接收机包括有双射频前端、模数转换器、直射信号处理模块和回波信号处理模块。

3.根据权利要求2所述的利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：左旋天线为四阵列天线，能够满足500m～8000m航空遥感高度对海面回波信号的有效接收。

4.根据权利要求2所述的利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：延迟映射接收机采用FPGA芯片+DSP芯片+编程构成；FPGA芯片选取EP2S60F672C5型号，DSP芯片选取TMS320C6713BGDP300型号；编程使用DK-DSP-2S60-N开发工具，在Quartus II软件环境下，采用Verlog硬件描述语言开发。

5.根据权利要求1或2所述的利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：右旋天线对接收到的GNSS卫星的L波段的直射信号，并将该直射信号进行增益放大后形成右旋圆极化信号RF_R输出给双射频前端；左旋天线对接收到的海面反射GNSS卫星的L波段的回波信号，并将该回波信号进行增益放大后形成左旋圆极化信号RF_L输出给双射频前端；双射频前端具有双输入结构，一方面对右旋圆极化信号RF_R进行变频、放大和滤波处理后输出直射信号的模拟中频信号IF_R；另一方面左旋圆极化信号RF_L进行变频、放大和滤波处理后输出回波信号的模拟中频信号IF_L；延迟映射接收机中的模数转换器用于对IF_R和IF_L进行转换，从而输出直射数字采样信号IFD_R和回波数字采样信号IFD_L；直射信号处理模块对接收的IFD_R进行捕获、跟踪，当跟踪卫星多于4颗时可实现接收机的定位，输出导航定位解信息FB给任务监控与数据管理；另一方面将处于跟踪状态的1～12个直射通道的数字中频信号FA输出给回波信号处理模块；回波信号处理模块首先依据任务监控工作站中任务规划订制的通道信息ID_n对其进行通道配置，然后将FA经时间延迟和多谱勒频移后的信号与IFD_L进行二维相关运算得到时延多谱勒二维相关功率FD输出给任务监控与数据管理模块。

6.根据权利要求1所述的利用全球卫星定位系统信号源的机载海洋微波遥感系统，其特征在于：任务监控工作站包括显示器、任务监控工控机、数据处理工控机和切换器；任务监控工控机第一方面输出通道信息ID_n对回波信号处理模块进行通道配置；第二方面接收导航定位解信息FB和二维相关功率FD，并通过显示器中的图形显示来，对GNSS-R微波遥感器的工作状态进行监控；第三方面对载机的飞行航线进行监控；第四方面对导航定位解信息FB和二维相关功率FD分别进行野值剔除处理后输出修正后导航定位解NFB、二维相关功率NFD；数据处理工控机通过双串口接收直射数字采样信号IFD_R和回波数字采样信号IFD_L，并将数据进行存储。