專利名稱：一種gnss-r遙感監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種遙感監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的GPS 進入 GNSS 的新時代，GNSS (Global Navigation Satellite System) 是若干個導航星座的集合名詞，包括美國的GPS、歐洲的伽利略(Galileo)、俄國的GL0NASS 以及中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)Compass。GNSS的反射信號是可以被接收并利用的，而這種 基于GNSS反射信號的遙感技術(shù)就被簡稱為GNSS-R(Global Navigation Satellite System Reflection)技術(shù)。具體原理如圖3和圖4所示。GNSS反射信號的接收需要一種專門的接收機，而現(xiàn)有接收機一般只包含兩個天 線，一個是接收直射信號的右旋圓極化天線，另一個是接收反射信號的左旋圓極化天線。而 實際上不同的極化信號是涵蓋不同地物特征的。GNSS-R與現(xiàn)有散射計、雷達高度計、合成孔徑雷達等海洋、陸面微波遙感手段相 比，具有異源收發(fā)、信號多源化、前向散射等特點，在遙感探測機理方面屬于雙基雷達模式。 GNSS體積小、重量輕、功耗小、成本低、可以全天時、全天候提供全球覆蓋均勻的大量數(shù)據(jù)。隨著微電子、光電子、信息處理、通信網(wǎng)絡、新材料、動力以及航空航天等高新技術(shù) 的迅速發(fā)展，為無人機平臺技術(shù)的發(fā)展和應用奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎。無人機航空遙 感技術(shù)作為一項空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探 測、成本低、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感與有人機航空遙感的有力補充。目前對地物觀測的遙感手段主要有光學、紅外和微波，但是存在各自的局限性，簡 單總結(jié)如下光學和紅外遙感受限于天氣狀況，不能全天時全天候工作；微波遙感克服了 這一缺點，SAR空間分辨率高，但時間分辨率無法滿足實時監(jiān)測的需求，且成本較高，被動微 波遙感又會受到較低空間分辨率的限制。GNSS-R的一臺接收機可以同時接收視場中的多顆衛(wèi)星信號，這種雙站雷達測量 模式可以大大提高時空分辨率。同時，由于工作在L波段，所以可以全天時全天候的監(jiān)測。 GNSS-R屬于被動接收，本身不需要發(fā)射信號，所以體積和重量都很小，所需要的功耗也小， 在地物監(jiān)測上便捷、靈活。GNSS導航衛(wèi)星將在未來幾十年為人類提供精確、無償?shù)奶綔y信 號，信號具有長期的穩(wěn)定性，因此，該項技術(shù)為監(jiān)測地物、分析地物變化規(guī)律等提供了非常 理想的手段。GNSS-R技術(shù)雖然可以使上述問題得到有效解決，但問題是，現(xiàn)有的GNSS-R接收 機只能接收圓極化信息，即包含兩個天線，一個是指向天頂?shù)慕邮誈NSS直射信號的右旋天 線，另一個是指向天底的接收地表反射信號的左旋天線。而實際上，地物的線性極化信息 包括水平極化和垂直極化信息，在不同的角度和觀測條件下會攜帶地物更多不同的有用信 息。因此亟待對現(xiàn)有接收機的天線進行改進以使其包含更多的地物的極化信息。同時將 GNSS-R搭載在無人機上，可以方便靈活的獲取地物L波段信息。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型要設計一種可以同時接收地物圓極 化和線性極化信號的GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)，包 括低空控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)，所述的低空控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)通過L波段信號進 行通信，所述的地面控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理工控機、任務控制計算機和飛行控制計算機，所 述的低空控制系統(tǒng)包括無人機三軸穩(wěn)定平臺和GNSS-R接收機，所述的GNSS-R接收機安裝 有四個天線，分別是接收GNSS直射信號的RHCP右旋圓極化天線、接收地物散射信號的LHCP 左旋圓極化天線、接收垂直線性極化信號的H極化天線和接收水平線性極化信號的V極化 天線，并在每個天線附近分別安裝一個相應的低噪聲放大器LNA。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果1、由于本實用新型在接收天線的設計上采用了圓極化和線極化兩類四根天線 (RHCP、LHCP和H、ν)，所以可以同時接收地物圓極化和線性極化的信號，因此在對地物進行 監(jiān)測和分析的時候可以獲取地物更多的極化信息。2、由于本實用新型將GNSS-R傳感器搭載在小型無人機上，所以成本低、操作簡 單、機動靈活。

本實用新型共有附圖4張，其中圖1是GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)的原理圖。圖4是GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。圖中1、低空控制系統(tǒng)，2、地面控制系統(tǒng)，3、GNSS-R接收機，4、無人機三軸穩(wěn)定平 臺，5、數(shù)據(jù)處理工控機，6、任務控制計算機，7、飛行控制計算機，8、RHCP右旋圓極化天線，9、 LHCP左旋圓極化天線，10、H極化天線，11、V極化天線，12、低噪聲放大器LNA，13、射頻前端 RF，14、高速A/D轉(zhuǎn)換器，15、FPGA專用相關器，16、USB2. 0接口電路，17、DSP信號處理器， 18、RS232接口電路，19、原始采樣數(shù)據(jù)，20、導航定位信息相關功率信息。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步地描述。如圖1-2所示，一種GNSS-R遙感 監(jiān)測系統(tǒng)，包括低空控制系統(tǒng)1和地面控制系統(tǒng)2，所述的低空控制系統(tǒng)1和地面控制系統(tǒng) 2通過L波段信號進行通信，所述的地面控制系統(tǒng)2包括數(shù)據(jù)處理工控機5、任務控制計算 機6和飛行控制計算機7，所述的低空控制系統(tǒng)1包括無人機三軸穩(wěn)定平臺4和GNSS-R接 收機3，所述的GNSS-R接收機3安裝有四個天線，分別是接收GNSS直射信號的RHCP右旋圓 極化天線8、接收地物散射信號的LHCP左旋圓極化天線9、接收垂直線性極化信號的H極化 天線10和接收水平線性極化信號的V極化天線11，并在每個天線附近分別安裝一個相應的 低噪聲放大器LNA12。本實用新型的監(jiān)測方法，包括以下步驟[0022]A、低噪聲放大器LNA12將接收到的GNSS信號放大和濾波，并經(jīng)過射頻前端RF13 與本機振蕩器產(chǎn)生的正弦波信號進行混頻，形成中頻信號；B、GNSS-R接收機3內(nèi)部的高速A/D轉(zhuǎn)換器14對中頻信號進行A/D采樣，并對采 樣后的數(shù)據(jù)通過FPGA專用相關器15進行處理，同時經(jīng)由高速A/D轉(zhuǎn)換器14形成的數(shù)字信 號通過USB2.0接口電路16進行數(shù)據(jù)處理，形成原始采樣數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理工控機5 ；C、經(jīng)過FPGA專用相關器15處理后的原始采樣數(shù)據(jù)經(jīng)由DSP信號處理器17進行 處理后，再經(jīng)過RS232接口電路18進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成導航定位信息相關功率信息20，并將 該信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理工控機5和任務控制計算機6 ；D、由數(shù)據(jù)處理工控機5對GNSS-R接收機3接收到的直射信號和散射信號進行處理。
權(quán)利要求一種GNSS R遙感監(jiān)測系統(tǒng)，包括低空控制系統(tǒng)(1)和地面控制系統(tǒng)(2)，所述的低空控制系統(tǒng)(1)和地面控制系統(tǒng)(2)通過L波段信號進行通信，所述的地面控制系統(tǒng)(2)包括數(shù)據(jù)處理工控機(5)、任務控制計算機(6)和飛行控制計算機(7)，所述的低空控制系統(tǒng)(1)包括無人機三軸穩(wěn)定平臺(4)和GNSS R接收機(3)，其特征在于所述的GNSS R接收機(3)安裝有四個天線，分別是接收GNSS直射信號的RHCP右旋圓極化天線(8)、接收地物散射信號的LHCP左旋圓極化天線(9)、接收垂直線性極化信號的H極化天線(10)和接收水平線性極化信號的V極化天線(11)，并在每個天線附近分別安裝一個相應的低噪聲放大器LNA(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種GNSS-R遙感監(jiān)測系統(tǒng)，包括低空控制系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)，所述的低空控制系統(tǒng)包括無人機三軸穩(wěn)定平臺和GNSS-R接收機，所述的GNSS-R接收機安裝有四個天線，分別是接收GNSS直射信號的RHCP右旋圓極化天線、接收地物散射信號的LHCP左旋圓極化天線、接收垂直線性極化信號的H極化天線和接收水平線性極化信號的V極化天線。本實用新型由數(shù)據(jù)處理工控機對接收機接收到的直射信號和散射信號進行處理。由于本實用新型在接收天線的設計上采用了圓極化和線極化兩類四根天線，所以可以同時接收地物圓極化和線性極化的信號，因此在對地物進行監(jiān)測和分析的時候可以獲取地物更多的極化信息。
文檔編號G01S19/13GK201754186SQ201020218708
公開日2011年3月2日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者吳學睿, 李傳龍, 李穎, 陳澎 申請人:大連海事大學