[发明专利]一种星载相控阵GNSS-R海洋遥感相关处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理装置，特别是一种星载相控阵GNSS-R海洋遥感相关处理装置。

是一种利用低轨（LEO）卫星、GNSS导航卫星、镜面反射点之间的几何关系，选择合适的GNSS导航卫星计算其直射信号和反射信号的互相关功率谱的相关处理装置。

背景技术

GNSS-R（Global Navigation Satellite System-Reflection）利用导航卫星作为发射源形成双基地雷达散射模型进行遥感，具有信号源多、全天候、成本低、灵活等优点。该遥感方式除了可以用于中尺度海洋测高、海面风场测量外，还能用于海冰探测、海啸预警和台风探测等方面。

英国空间中心于2003年10月发射了700公里极轨UK-DMC灾难探测卫星，验证了利用星载GNSS-R设备遥感海态参数、冰雪和陆地的可行性。欧空局于2008年启动了PARIS-IoD（Passive Reflectometry and Interferometry System-In Orbit Demonstration）项目，计划于2017年发射以GNSS-R为主载荷的海面高程测量卫星，其次进行海面风场、有效波高、海冰厚度、海啸、海流等海洋环境参数探测。

我国GNSS-R海洋遥感技术于2002年起步，中科院遥感所、北京航空航天大学等单位对GNSS-R海洋遥感技术与应用进行了技术研究和样机研制，在海洋微波遥感机理、信号接收与相关处理技术、海洋环境要素反演方法等方面有较多技术储备。

发明内容

本发明提供了一种星载相控阵GNSS-R海洋遥感相关处理装置，其包括遥控遥测指令解析模块、互相关计算模块、几何关系计算与互相关控制模块；

所述相关处理装置接收GNSS导航卫星的直射信号和GNSS导航卫星的镜面反射信号、导航电文、遥控信息，输出GNSS导航卫星反射信号与GNSS导航卫星直射信号的互相关功率谱、GNSS导航卫星信号的原始数据、遥测信息。

较佳地，所述遥控遥测指令解析模块接收星务计算机的遥控信息并将遥测信息回传给所述星务计算机；所述互相关计算模块用于计算并输出所述互相关功率谱与原始数据；所述几何关系计算与互相关控制模块计算镜面反射点的实际位置，并选择满足测高、测风需求的导航卫星。

较佳地，所述互相关计算模块用于计算并输出所述互相关功率谱与原始数据的过程包括以下步骤：

（1）对直射中频信号和反射中频信号进行带通滤波，减少干扰信号；

（2）分别利用本地产生的正弦和余弦载波对其进行中频剥离；

（3）对GNSS导航卫星的直射信号做延迟补偿、多普勒补偿；

（4）将直射信号和反射信号进行相乘、累加，即相干累加；

（5）利用反射信号同步校正值对相干累加结果进行非相干累加校正，输出互相关功率谱到第一存储器B，同时输出原始数据到第二存储器A。

较佳地，所述镜面反射点预测计算的过程包括：

（1）GNSS-R遥感器搭载的LEO接收平台的轨道高度肯定小于GNSS导航卫星的轨道高度，在这种情况下，相对于GNSS导航卫星T与LEO接收平台R的连线RT的中点M_mid，镜面反射点S的位置偏向于LEO接收平台方向，但又比较接近于中点M_mid的星下点，所以先确定M_mid的位置；

（2）根据R的轨道高度、T的轨道高度、R和T之间的相对高度角进行建模，计算出进行镜面反射点位置搜索时，在线段RT上搜索镜面反射点对应的M点的步进搜索量Δx；

（3）步进搜索，使M点满足RM=RM_mid-n*Δx，n=1,2,3,4…，计算，并将其进行比较，最初得到的结果应该为，将该值寄存至寄存器，若一直出现，则循环步骤（3），若出现，则停止步进搜索，将时的M点的位置寄存至另外一个寄存器；

（4）缩小步进搜索的步长，使得Δx`=Δx/2，在步骤（3）得到的搜索范围内精细搜索，检测和的差值是否能达到规定的精度要求，若不能达到，就继续缩小步进搜索的步长，使得Δx``=Δx/3，以此类推，直至和的差值达到规定的精度要求，即，δ为规定的精度阈值，求的镜面反射点位置记为S_p；

（5）计算镜面反射点移动速度v_p，预估系统链路延时为t_p，则最终的实际镜面反射点位置为S_p+v_p*t_p。

较佳地，所述选星的过程包括：