[实用新型]一种GNSS-R遥感监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种遥感监测系统，特别是一种GNSS-R遥感监测系统。

背景技术

传统的GPS进入GNSS的新时代，GNSS(Global Navigation Satellite System)是若干个导航星座的集合名词，包括美国的GPS、欧洲的伽利略(Galileo)、俄国的GLONASS以及中国的北斗卫星导航系统Compass。GNSS的反射信号是可以被接收并利用的，而这种基于GNSS反射信号的遥感技术就被简称为GNSS-R(Global Navigation Satellite System Reflection)技术。具体原理如图3和图4所示。

GNSS反射信号的接收需要一种专门的接收机，而现有接收机一般只包含两个天线，一个是接收直射信号的右旋圆极化天线，另一个是接收反射信号的左旋圆极化天线。而实际上不同的极化信号是涵盖不同地物特征的。

GNSS-R与现有散射计、雷达高度计、合成孔径雷达等海洋、陆面微波遥感手段相比，具有异源收发、信号多源化、前向散射等特点，在遥感探测机理方面属于双基雷达模式。GNSS体积小、重量轻、功耗小、成本低、可以全天时、全天候提供全球覆盖均匀的大量数据。

随着微电子、光电子、信息处理、通信网络、新材料、动力以及航空航天等高新技术的迅速发展，为无人机平台技术的发展和应用奠定了坚实的物质技术基础。无人机航空遥感技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。

目前对地物观测的遥感手段主要有光学、红外和微波，但是存在各自的局限性，简单总结如下：光学和红外遥感受限于天气状况，不能全天时全天候工作；微波遥感克服了这一缺点，SAR空间分辨率高，但时间分辨率无法满足实时监测的需求，且成本较高，被动微波遥感又会受到较低空间分辨率的限制。

GNSS-R的一台接收机可以同时接收视场中的多颗卫星信号，这种双站雷达测量模式可以大大提高时空分辨率。同时，由于工作在L波段，所以可以全天时全天候的监测。GNSS-R属于被动接收，本身不需要发射信号，所以体积和重量都很小，所需要的功耗也小，在地物监测上便捷、灵活。GNSS导航卫星将在未来几十年为人类提供精确、无偿的探测信号，信号具有长期的稳定性，因此，该项技术为监测地物、分析地物变化规律等提供了非常理想的手段。

GNSS-R技术虽然可以使上述问题得到有效解决，但问题是，现有的GNSS-R接收机只能接收圆极化信息，即包含两个天线，一个是指向天顶的接收GNSS直射信号的右旋天线，另一个是指向天底的接收地表反射信号的左旋天线。而实际上，地物的线性极化信息包括水平极化和垂直极化信息，在不同的角度和观测条件下会携带地物更多不同的有用信息。因此亟待对现有接收机的天线进行改进以使其包含更多的地物的极化信息。同时将GNSS-R搭载在无人机上，可以方便灵活的获取地物L波段信息。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可以同时接收地物圆极化和线性极化信号的GNSS-R遥感监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种GNSS-R遥感监测系统，包括低空控制系统和地面控制系统，所述的低空控制系统和地面控制系统通过L波段信号进行通信，所述的地面控制系统包括数据处理工控机、任务控制计算机和飞行控制计算机，所述的低空控制系统包括无人机三轴稳定平台和GNSS-R接收机，所述的GNSS-R接收机安装有四个天线，分别是接收GNSS直射信号的RHCP右旋圆极化天线、接收地物散射信号的LHCP左旋圆极化天线、接收垂直线性极化信号的H极化天线和接收水平线性极化信号的V极化天线，并在每个天线附近分别安装一个相应的低噪声放大器LNA。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型在接收天线的设计上采用了圆极化和线极化两类四根天线(RHCP、LHCP和H、v)，所以可以同时接收地物圆极化和线性极化的信号，因此在对地物进行监测和分析的时候可以获取地物更多的极化信息。

2、由于本实用新型将GNSS-R传感器搭载在小型无人机上，所以成本低、操作简单、机动灵活。

附图说明

本实用新型共有附图4张，其中：

图1是GNSS-R遥感监测系统的结构示意图。

图2是GNSS-R遥感监测系统的接收机结构示意图。

图3是GNSS-R遥感监测系统的原理图。

图4是GNSS-R遥感监测系统示意图。