[发明专利]一种电离层探测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测领域，尤其是涉及一种电离层探测方法及系统。

背景技术

电离层探测雷达是对电离层进行探测的重要工具，传统电离层探测雷达中对信号的处理都是依赖硬件实现的，虽然可以精确地测量出电离层的相关数据，但是其价格一般很高，硬件升级和维护很不方便，需要变更探测需求时，往往因为探测硬件固化而不够灵活。利用传统的电离层探测雷达研究、探测电离层，成本太高，且不够灵活、不够开放、不够方便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种电离层探测方法及系统，解决现有技术中的上述技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种电离层探测方法，包括：

S1、使用USRP发射设定频率的电磁波，并记录发射的电磁波的信息为第一电磁波信息；

S2、使用USRP接收经电离层反射的电磁波，获取接收的电磁波的信息为第二电磁波信息；

S3、USRP通过千兆网口与计算机通信，计算机根据第一电磁波信息、第二电磁波信息计算设定电磁波发射频率下的电离层高度、电离层电子密度、电离层电子径向速度；

S4、通过计算机向USRP发送指令，改变USRP发射的电磁波频率，再次执行步骤S1-S3，获取不同电磁波发射频率下的电离层高度、电离层电子密度及电离层电子径向速度并绘制电离层分布图。

本发明还提供一种电离层探测系统，包括：

发射模块：使用USRP发射设定频率的电磁波，并记录发射的电磁波的信息为第一电磁波信息；

接收模块：使用USRP接收经电离层反射的电磁波，获取接收的电磁波的信息为第二电磁波信息；

计算模块：USRP通过千兆网口与计算机通信，计算机根据第一电磁波信息、第二电磁波信息计算设定电磁波发射频率下的电离层高度、电离层电子密度、电离层电子径向速度；

循环计算与绘图模块：通过计算机向USRP发送指令，改变USRP发射的电磁波频率，再次执行发射模块、接收模块、计算模块的操作，获取不同电磁波发射频率下的电离层高度、电离层电子密度及电离层电子径向速度并绘制电离层分布图。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：USRP通过千兆网口与计算机通信，USRP实现电磁波的收发及初步的信号处理，计算机进行较为复杂的信号处理和电离层高度、电离层电子密度、电离层电子径向速度的计算，利用USRP和已编程的计算机即可实现电离层探测，成本低廉，灵活、便利、开放程度高，易于维护。

附图说明

图1是本发明提供的一种电离层探测方法流程图；

图2是本发明提供的一种电离层探测系统结构框图。

附图中：1、电离层探测系统，11、发射模块，12、接收模块，13、计算模块，14、循环计算与绘图模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

USRP全称是通用软件无线电外围设备，实现了射频信号发射和接收。它由一个母板和不同的子板组成。本发明的实施例中，母板包含4个12bit/64M模/数转换器(ADC)、4个14bit/128M数/模转换器(DAC)、一个可重复编程的FPGA芯片。每个USRP母板上可安装四个子板，其中两个用于接收，另外两个用于发射。通过连接不同的子板，USRP可以处理不同频段的信号。

本发明的实施例中，将USRP和计算机通过千兆网口连接，USRP通过千兆网口与计算机通信，USRP中的FPGA进行信号的上下变频、抽样和内插等数字信号简单操作，USRP发射或者接收的电磁波信号经过FPGA处理后传递给计算机，计算机进行FFT处理、调制解调等较为复杂的数字信号处理，且计算机负责计算需要探测的电离层高度、电离层电子密度、电离层电子径向速度，并绘制电离层分布图。