[实用新型]一种海面溢油及悬浮物监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋污染监测技术，特别是一种海面溢油及悬浮物监测系统。

背景技术

溢油和海洋表面悬浮物会对海洋环境、沿海经济活动造成重大影响，已引起各国政府部门的高度重视。油污染监测是控制海洋污染、保护海洋资源和环境的有效措施之一。

进行海面油膜和悬浮物监测常规手段主要有光学、红外和微波遥感监测等，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，星载微波遥感这一手段的优点是覆盖范围广，可以全天时、全天候的进行工作，但这一技术的主要缺点是重访周期低，即时间分辨率较低不能满足海面溢油和悬浮物实时监测的时效性需求。

全球卫星导航系统GNSS的导航卫星群可以提供源源不断的L波段信号，用于导航。GNSS的反射信号是可以被接受并利用的，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。如图1所示，这种遥感系统包括有GNSS-R接收机和GNSS卫星，GNSS卫星提供的L波段信号，入射到海面，经海面反射后被GNSS-R接收机接收，此时L波段信号中包含了海面信息。

GNSS-R接收机与现有散射计、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-R接收机体积小、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。但基于GNSS-R技术的海面溢油和悬浮物的监测系统国内目前未见报道。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要提出一种基于GNSS-R技术，可以实现全天时、全天候的工作，而且时效性能满足实时监测需求的海面溢油及悬浮物监测方法。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种海面溢油及悬浮物监测系统，包括GNSS信号源、GNSS-R接收机、移动平台、平台控制系统和数据处理系统，所述的GNSS信号源提供源源不断的L波段信号，所述的GNSS-R接收机安装在移动平台上、接收GNSS信号源的直射信号和入射到海面溢油及悬浮物被反射的信号，并将该信号传输到数据处理系统进行数据处理和分析，所述的平台控制系统控制移动平台的运动。

本实用新型所述的移动平台为船舶，所述的数据处理系统为岸上数据处理系统，所述的平台控制系统为船舶航行控制系统。

本实用新型所述的移动平台为无人机，所述的数据处理系统为数据处理工控机，所述的平台控制系统包括飞行控制计算机和任务控制计算机。

本实用新型所述的移动平台为低轨卫星，所述的数据处理系统为陆面数据处理分析系统，所述的平台控制系统为地面控制接收装置。

本实用新型所述的GNSS-R接收机包括天线、信号放大部件和多普勒延迟映射接收机，所述的天线包括接受GNSS直射信号的右旋圆极化天线RHCP和接收海面散射信号的左旋圆极化天线LHCP，所述的天线的信号分别通过右旋圆极化天线信号放大部件和左旋圆极化天线信号放大部件LNA进行放大，并通过多普勒延迟映射接收机进行处理，并将处理后的原始采样数据传输到数据处理系统。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型提出采用新型微波遥感系统GNSS-R进行海面溢油和悬浮物的监测，该监测手段实现了传统监测手段的创新，可以全天时、全天候的进行工作，同时由于工作在波长较长的L波段，所以穿透性更强。而且由于GNSS-R接收机体积小、重量轻、成本低，因此可以实现对海面悬浮物和海上溢油监测的低成本、高效率监测。

2、由于本实用新型的基于的GNSS-R技术属于被动接收，本身不需要发射信号，只需要一个可以接收海面散射信号的GNSS-R接收机即可，所以体积小、重量轻，所需要的功耗也小，在海面溢油和海面悬浮物监测上便捷、灵活，该监测测系统应用到海面污染物的监测会大大提高海面监测的效率。

3、由于本实用新型的GNSS-R接收机体积小、重量轻、功耗低，因此可以方便地安装在船舶、无人机、低轨道卫星等移动平台上。

附图说明

本实用新型共有附图6张，其中：

图1是GNSS-R遥感原理图。

图2是海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。

图3是GNSS-R接收机结构示意图。

图4是船载GNSS-R接收机的海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。