一種gnss-r地表探測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種GNSS-R地表探測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS)星座（美國GPS;俄羅斯的GLONASS;中國北斗）的發(fā)展 為我們提供了一個可連續(xù)、豐富、覆蓋掃描全球的L波段信號源。在地球表面的任一地方， 如今均可同時收到10-20顆GNSS衛(wèi)星信號。GNSS-R(GNSS反射）的概念最初由法國科學(xué) 家M.Martin-Neira在1993提出，它利用全球GNSS信號作為遙感發(fā)射信號源，地面裝置一 方面收集導(dǎo)航廣播信號，同時對GNSS在地球表面反射的GNSS同源信號同步，進(jìn)行類似多波 段雷達(dá)干涉的被動方式觀測。其基本原理是通過將GNSS右旋圓極化的直射信號與左旋圓 極化的反射信號進(jìn)行正相交后形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行多種比較相位分析，利用L波段1575MHz對 液態(tài)水與其它物質(zhì)（包括冰）分界線敏感的特點，實時捕捉、采集、分析、處理形成的面狀干 涉數(shù)據(jù)。
[0003] 現(xiàn)有的GNSS-R地表探測裝置多采用全向天線進(jìn)行信號采集，同時通常需要對 GNSS信號進(jìn)行基帶解碼，基于反射信號C/A碼或者P(Y)碼進(jìn)行遙感探測的GNSS-R的技術(shù) 則需要對信號進(jìn)行解碼，這使得現(xiàn)有的技術(shù)通常僅能基于GPS系統(tǒng)的信號進(jìn)行地表探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種GNSS-R地表探測裝置和方法，以同時兼容多種不同的 GNSS系統(tǒng)信號進(jìn)行地表探測。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供一種GNSS-R地表探測裝置，包括：
[0006] 第一接收天線，用于在至少兩種不同GNSS系統(tǒng)的對應(yīng)頻率接收GNSS直射信號；
[0007] 第二接收天線，用于在至少兩種不同GNSS系統(tǒng)的對應(yīng)頻率接收GNSS反射信號；
[0008]中頻信號采集裝置，用于分別采集所述GNSS直射信號和所述GNSS反射信號的數(shù) 字中頻信號；其中，中頻信號采集裝置分別通過獨立的通道采集不同GNSS系統(tǒng)的頻率下接 收的GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號，并分別通過獨立的通道采集不同GNSS系統(tǒng)的頻率下 接收的GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號；
[0009] 數(shù)據(jù)處理裝置，用于根據(jù)檢測到不同GNSS系統(tǒng)頻率下的中頻信號的強(qiáng)度或預(yù)定 設(shè)置選擇對應(yīng)頻率的所述GNSS直射信號和所述GNSS反射信號，并根據(jù)選定的所述GNSS直 射信號的數(shù)字中頻信號和所述GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號獲取所述GNSS反射信號相對 于GNSS直射信號的多路多普勒頻移和多路時延，并進(jìn)而反演獲取地表參數(shù)。
[0010] 優(yōu)選地，所述第一接收天線為定向右旋天線，所述第二接收天線為定向右旋天線。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一接收天線和所述第二接收天線為相控陣天線，其通過掃描獲取 接收信號強(qiáng)度最強(qiáng)的波束方向進(jìn)行GNSS信號的接收。
[0012] 優(yōu)選地，所述第一接收天線和所述第二接收天線包括：
[0013]多個陣列方式排布的天線單元，其中，所述天線單元包括：基板；輻射圖案，形成 在所述基板的第一面，包括圍成矩形形狀的四個子圖案；以及，饋線圖案，形成在所述基板 的第二面；
[0014] 低噪聲放大器，與所述天線單元的饋線圖案連接；
[0015] 其中，每個所述子圖案包括相互連通的第一部分、第二部分和第三部分；所述第一 部分與所述第二部分連通，第二部分相對于第三部分連通，所述第一部分和第三部分為相 對于第二部分對稱設(shè)置且形狀相同的矩形；每個子圖案的第三部分的端部與相鄰的下一個 子圖案的第一部分的側(cè)部相對設(shè)置以使得所述四個子圖案圍成矩形形狀，且四個子圖像之 間相互不連通。
[0016] 優(yōu)選地，所述不同GNSS系統(tǒng)包括全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、北斗系統(tǒng)、伽利略系統(tǒng)和 Glonass系統(tǒng)中的至少兩種。
[0017] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)所述GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號獲取所 述GNSS直射信號的多普勒頻移和時延，并將所述GNSS直射信號的多普勒頻移和時延作為 GNSS反射信號的本機(jī)碼，根據(jù)所述GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號獲取所述GNSS反射信號 相對于GNSS直射信號的多路多普勒頻移和多路時延。
[0018] 第二方面，本發(fā)明提供一種GNSS-R地表探測方法，包括：
[0019] 在至少兩種不同GNSS系統(tǒng)的對應(yīng)頻率接收GNSS直射信號和反射信號；
[0020] 分別采集GNSS直射信號和GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號，其中，不同GNSS系統(tǒng) 的頻率下接收的GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號通過獨立的通道獲取，不同GNSS系統(tǒng)的頻 率下接收的GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號通過獨立的通道獲取；
[0021] 根據(jù)檢測到不同GNSS系統(tǒng)頻率下的中頻信號的強(qiáng)度或預(yù)定設(shè)置選擇對應(yīng)頻率的 所述GNSS直射信號和所述GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號；
[0022] 根據(jù)選定的所述GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號和所述GNSS反射信號的數(shù)字中頻 信號獲取所述GNSS反射信號相對于GNSS直射信號的多路多普勒頻移和多路時延；
[0023] 根據(jù)所述GNSS反射信號相對于GNSS直射信號的多路多普勒頻移和多路時延反演 獲取地表參數(shù)。
[0024] 優(yōu)選地，所述GNSS直射信號通過左旋定向天線接收，所述GNSS反射信號通過右旋 定向天線接收。
[0025] 優(yōu)選地，在至少兩種不同GNSS系統(tǒng)的對應(yīng)頻率接收GNSS直射信號和反射信號包 括：
[0026] 通過相控陣天線通過獲取接收信號強(qiáng)度最強(qiáng)的波束方向進(jìn)行GNSS直射信號和 GNSS反射信號的接收。
[0027] 優(yōu)選地，根據(jù)選定的所述GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號和所述GNSS反射信號的 數(shù)字中頻信號獲取所述GNSS反射信號相對于GNSS直射信號的多路多普勒頻移和多路時延 包括：
[0028] 根據(jù)所述GNSS直射信號的數(shù)字中頻信號獲取所述GNSS直射信號的多普勒頻移和 時延；
[0029] 將所述GNSS直射信號的多普勒頻移和時延作為GNSS反射信號的本機(jī)碼，根據(jù)所 述GNSS反射信號的數(shù)字中頻信號獲取所述GNSS反射信號相對于GNSS直射信號的多路多 普勒頻移和多路時延。
[0030] 通過設(shè)置可以在不同GNSS系統(tǒng)的對應(yīng)頻率進(jìn)行信號接收的GNSS信號接收天線， 同時在中頻提取階段通過獨立通道對每個不同頻率的直射和反射信號進(jìn)行采集以獲取數(shù) 字中頻信號，基于用戶設(shè)定或信號強(qiáng)度選定用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的GNSS系統(tǒng)，通過對數(shù)字中 頻信號的多普勒頻移和時延進(jìn)行分析以獲得GNSS反射信號相對于GNSS直射信號的區(qū)別， 從而基于此反演獲取地表數(shù)據(jù)。由此，可以同時兼容多種不同的GNSS系統(tǒng)信號進(jìn)行地表探 測。
【附圖說明】
[0031] 通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和 優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：
[0032] 圖1是本發(fā)明實施例進(jìn)彳丁GNSS-R地表探測的原理不意圖；
[0033] 圖2是本發(fā)明實施例的GNSS-R地表探測裝置的示意圖；
[0034] 圖3是本發(fā)明實施例的一個優(yōu)選的接收天線的示意圖；
[0035] 圖4是圖3所示天線的天線單元的示意圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)處理裝置人機(jī)交互界面的示意圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明實施例的GNSS-R地表探測裝置獲取的多普勒頻移-時延圖；
[0038] 圖7是本發(fā)明實施例的GNSS-R地表探測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 以下基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。在下 文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有 這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過 程、流程、元件和