[发明专利]一种基于相控阵的GNSS-R探测装置及方法有效

专利信息
申请号: 201510057939.6 申请日: 2015-02-04
公开(公告)号: CN104597467B 公开(公告)日: 2018-06-19
发明(设计)人: 周勃;姚崇斌;吴小丹;化宁;秦瑾;冯剑锋 申请(专利权)人: 上海航天测控通信研究所
主分类号: G01S19/33 分类号: G01S19/33
代理公司: 上海汉声知识产权代理有限公司 31236 代理人: 胡晶
地址: 200080 上海*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 相控阵天线 多普勒 接收机 映射 延迟 探测装置 右旋天线 左旋天线 相控阵 射频前端 射频接收单元 背靠背 时间分辨率 波束指向 导航卫星 发送波束 镜面反射 控制指令 多通道 指向 海面 预测 覆盖
【说明书】:

发明公开一种基于相控阵的GNSS‑R探测装置及方法,该装置包括:由左旋天线阵列、右旋天线阵列及射频前端组成的双面相控阵天线,左旋天线阵列与右旋天线阵列背靠背,射频前端安装于左旋天线阵列和右旋天线阵列之间;由多通道射频接收单元及相关器单元组成的多普勒延迟映射接收机。双面相控阵天线接收信号,送给多普勒延迟映射接收机进行处理。该方法包括:设置双面相控阵天线及多普勒延迟映射接收机,多普勒延迟映射接收机根据设置完成导航卫星的选择及镜面反射点预测,向双面相控阵天线发送波束指向控制指令,使其波束指向所需的角度。本发明的基于相控阵的GNSS‑R探测装置及方法可覆盖多个海面区域,扩大了刈幅,提高了时间分辨率。

技术领域

本发明涉及一种探测装置,特别涉及一种基于相控阵的GNSS-R探测装置及方法。

背景技术

如今,GNSS技术已经深入到国防应用、经济生产和日常生活的各个方面。对于利用GNSS卫星海面反射的信号进行海洋动力环境探测的应用和研究也越来越引起人们的关注。GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflection)遥感技术是利用导航卫星L波段信号,以岸基、航空或星载平台,接收并处理海洋、陆地或目标反射信号,实现特征要素提取或目标探测的技术,是国内外遥感和导航技术领域研究热点之一。该技术研究的最终目标是进行星载观测,通过多星组网实现全球覆盖,利用GNSS导航卫星的反射信号对海洋进行海洋动力环境探测,主要应用于海洋风场反演、中尺度海面高度测量、海冰探测等方面。

GNSS-R技术采用双基雷达前向散射模式进行探测。GNSS卫星发射信号为右旋圆极化,经海面散射后,信号强度衰减并且信号极性翻转,呈左旋圆极化。因此,GNSS-R海洋动力环境探测仪器需要使用两副天线,一副是对天的右旋天线,接收GNSS直射信号;另一副是对地的左旋天线,接收GNSS反射信号。在星载高度,海面反射信号微弱,需采用高增益天线接收反射信号。目前,大多采用机载固定波束GNSS-R遥感设备开展海面遥感的研究,机载GNSS-R探测仪一般使用宽波束天线进行推扫,接收海面反射信号;在星载高度,海面反射信号微弱,需采用高增益天线接收反射信号。高增益天线波束较窄,采用推扫方式只能接收星下点区域镜面反射信号,覆盖范围较小,但采用多波束相控阵天线,可对多个海面区域进行覆盖,扩大了刈幅,提高了时间分辨率。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题,提出一种基于相控阵的GNSS-R探测装置及方法,其采用多波束相控阵天线,可对多个海面区域进行覆盖,扩大了刈幅,提高了时间分辨率,解决星载测高技术的波束窄、覆盖范围小的问题。

为解决上述技术问题,本发明是通过如下技术方案实现的:

本发明提供一种基于相控阵的GNSS-R探测装置,其包括:双面相控阵天线,多普勒延迟映射接收机。所述双面相控阵天线包括左旋天线阵列、右旋天线阵列以及射频前端,所述左旋天线阵列与所述右旋天线阵列为背靠背方式,所述射频前端安装于所述左旋天线阵列和所述右旋天线阵列中间;所述多普勒延迟映射接收机包括多通道射频接收单元以及相关器单元;其中:所述右旋天线阵列用于接收GNSS直射信号,所述左旋天线阵列用于接收GNSS反射信号,所述射频前端用于对所述右旋天线阵列和所述左旋天线阵列接收的直射信号、反射信号进行处理;所述多通道射频接收单元接收所述双面相控阵天线传输来的直射信号、反射信号,对其进行处理,形成直射中频信号、反射中频信号,所述相关器单元接收所述直射中频信号、反射中频信号,对其进行处理,输出相关功率。

本发明采用多波束双面相控阵天线通过天线波束指向控制,可对多个海面区域进行覆盖,扩大了刈幅,提高了时间分辨率;相控阵天线为模块化设计,为天线的扩展提供了方便,当需要提高天线增益,扩大天线阵面时,只需通过天线子模块设计来对其进行扩展。

较佳地,所述左旋天线阵列与所述右旋天线阵列分别对应一个所述射频前端,两个所述射频前端之间设置有隔板。

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