[发明专利]一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1.利用GNSS右旋圆极化天线接收直射信号，GNSS左旋圆极化天线接收反射信号，并将接收到的直射信号、反射信号由GNSS采集器进行下变频、量化处理，得到数字中频信号；

S2.对直射信号进行捕获、跟踪处理，并将跟踪的直射信号的码相位、载波多普勒信息传递给反射通道，得到反射信号同相和正交之路的复数相关值序列I和Q；

S3.输出直射信号和反射信号的同相和正交之路的复数相关值序列I和Q；

S4.将输出的序列I和Q作为输入，计算干涉复数场ICF函数，并对干涉复数场ICF函数进行处理，得到有效相干时间；

S5.判断得到的有效相干时间是否大于相干时间阈值，若是，则输出为海冰的结果；若否，则输出为海水结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤S4中干涉复数场ICF函数表示为：

F_I(t)＝F_R(t)/F_D(t)

其中，F_I(t)表示ICF函数；F_D(t)表示直射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列；F_R(t)表示海面反射信号最大相关值对应的复数相关值时间序列。

3.根据权利要求2所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤S4中对干涉复数场ICF函数进行处理具体包括：

A1.利用平均算子去除ICF函数的直流分量，得到去除直流分量的ICF函数；

A2.计算去除直流分量的ICF函数的自相关函数；

A3.计算ICF自相关函数的绝对值函数，并对自相关函数的绝对值函数进行归一化处理；

A4.归一化处理后的ICF自相关函数进行插值处理，并通过高斯函数拟合估计ICF自相关函数的相干时间；

A5.将GNSS的信号波长和入射高度角输入至得到ICF自相关函数的相干时间中，得到有效相干时间。

4.根据权利要求3所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤A1中得到去除直流分量的ICF函数表示为：

其中，·表示平均算子；表示去除直流分量的ICF函数。

5.根据权利要求4所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤A2中ICF函数的自相关函数表示为：

其中，Γ(Δt)表示ICF函数的自相关函数；Δt表示时间偏移量；t表示时间。

6.根据权利要求5所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤A3中对自相关函数的绝对值函数进行归一化处理表示为：

其中，max{·}为求最大值算子。

7.根据权利要求6所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤A4中通过高斯函数拟合估计ICF自相关函数的相干时间表示为：

其中，分别表示拟合的高斯函数的均值和方差，且即为估计的ICF相干时间τ_F。

8.根据权利要求7所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤S5中有效相干时间表示为：

其中，τ_eff表示有效相干时间；τ_F表示ICF相干时间；λ表示GNSS的信号波长；∈表示GNSS的信号入射高度角。

9.根据权利要求1所述的一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测方法，其特征在于，所述步骤S2中对直射信号进行捕获、跟踪处理后还包括对直射信号进行位同步、帧同步，得到导航电文以及伪距信息实现定位解算。

10.一种基于GNSS反射信号相干时间的海冰检测系统，其特征在于，包括：

接收模块，用于利用GNSS右旋圆极化天线接收直射信号，GNSS左旋圆极化天线接收反射信号，并将接收到的直射信号、反射信号由GNSS采集器进行下变频、量化处理，得到数字中频信号；

处理模块，用于对直射信号进行捕获、跟踪处理，并将跟踪的直射信号的码相位、载波多普勒信息传递给反射通道，得到反射信号同相和正交之路的复数相关值序列I和Q；

输出模块，用于输出直射信号和反射信号的同相和正交之路的复数相关值序列I和Q；

计算模块，用于将输出的序列I和Q作为输入，计算干涉复数场ICF函数，并对干涉复数场ICF函数进行处理，得到有效相干时间；

判断模块，用于判断得到的有效相干时间是否大于相干时间阈值，若是，则输出为海冰的结果；若否，则输出为海水结果。