[发明专利]一种基于GNSS-R空中飞行目标实时探测装置及探测方法

说明书

技术领域

本发明属于空中飞行目标探测技术领域，具体涉及一种基于GNSS-R空中飞行目标实时探测装置及探测方法。

背景技术

无源雷达是指本身不发送电磁波信号，利用目标辐射的电磁波信号对目标进行探测和跟踪的雷达。目标辐射的电磁波信号可能是目标自身发射的信号，也可能是经目标反射后的第三方电磁信号。与传统雷达技术相比，无源雷达具有反隐身、反低空袭击、抗侦察、抗干扰等优势，成为雷达研究的一个重要领域。

GNSS(Global Navigation Satellite System)全球卫星导航系统发射的信号属于第三方电磁信号，具有高精度、全天时、全天候的优势，对军事部门、民用部门以及科研部门有着重要应用。然而，利用GNSS反射信号对空中飞行目标进行探测和识别，在国际上仍然处于探索阶段。

利用GNSS反射信号对目标进行空中飞行目标的探测，需要接收机对GNSS直射信号和反射信号进行接收和处理。由于信号传播环境的复杂性，使得接收机在接收飞行目标反射信号的期间，接收到许多无用的干扰反射信号，这些无效信号的接收无疑加大了精确探测飞行目标的难度。

发明内容

本发明的目的在于：基于上述缺陷，本发明提出一种基于GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflection)空中飞行目标实时探测装置及探测方法。三个反射信号接收模块和直射信号接收模块分别架设在地面上相应的位置，其余各模块集成到一个长方体形状的机箱内。整个装置可实现信号实时监测、信号接收处理、空中飞行目标位置解算和位置数据传输一体化，提供一种信号实时监测方法，控制射频前端信号处理的开始和结束，大大减少了非目标反射信号的干扰，增加了有效反射信号的接收，使得空中飞行目标的探测效率更高，准确度更佳。

本发明的技术方案是：

1)本发明是一种基于GNSS-R空中飞行目标实时探测装置，包括机箱，机箱内顺次连接的是实时监测模块、射频前端、AD译码模块、FPGA信号处理模块和空中飞行目标位置解算模块。机箱外置三个反射信号接收模块和一个直射信号接收模块，分别架设在地面上相应的位置，其中，每个反射信号接收模块设置1根左旋天线，直射信号接收模块设置1根右旋天线，通过数据线连接到机箱外壳专门设置的四个开口处，这些开口另一侧与射频前端相连。机箱外壳另设有两个开口，一个为电源接口，用以给该装置供电，另一个为数据输出接口，与用户终端相连，用以实时显示空中飞行目标位置。

本发明的核心技术为GNSS-R遥感技术，三个反射信号接收模块和直射信号接收模块分别架设在地面上相应的位置，其余各模块集成到一个长方体形状的机箱内。整个装置可实现信号实时监测、信号接收处理、空中飞行目标位置解算和位置数据传输一体化。

该直射信号接收模块接收单颗GNSS卫星发射的直射信号，并存储到左旋天线临时存储单元，三个反射信号接收模块分别接收该卫星经目标反射后的反射信号，并存储到右旋天线临时存储单元；实时监测模块对空中飞行目标的位置进行判别，当空中飞行目标均处于三个反射信号接收模块的探测区域内时，启动射频前端，对接收的直射信号和反射信号进行数据处理，否则，射频前端不进行任何操作，同时释放左旋天线临时存储单元和右旋天线临时存储单元中的数据，实时监测模块进行下一单位时刻的空中飞行目标的位置判别；若空中飞行目标均处于三个反射信号接收模块的探测区域内，启动射频前端，对接收到的三路反射信号和直射信号分别处理成模拟中频信号，并输入到AD译码模块；AD译码模块将接收到的模拟中频信号进行采样和量化，将其转化为数字中频信号，并输入到FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块对反射信号和直射信号所对应的数字中频信号进行协同处理，分别计算出三路反射信号相对于直射信号的时间延迟Δt₁、Δt₂和Δt₃，并输入到空中飞行目标位置解算模块；空中飞行目标位置解算模块对空中飞行目标的位置进行解算，得出该目标在地心地固坐标系下的位置坐标(X₀，Y₀，Z₀)，并通过数据线将结果传送至用户终端，实现实时探测。

其中，优选方案为：

所述机箱外部的三个反射信号接收模块和直射信号接收模块均为集成装置，其内部所含天线位置固定，不会出现零散掉落的情况。

所述机箱为长方体形状，易于放置与搬运，外壳防水且不会对信号造成很大衰减。

所述机箱外置模块与机箱可放置在同一外箱内，方便装置不使用时的存放。