[发明专利]一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置

说明书

本发明公开了一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置，涉及风速探测技术领域，用于解决现有的风速仪不能准确高效地测算出海域定点风速的问题。所述基于导航卫星反射信号的风速探测装置包括风速仪、直射导航卫星信号接收端、反射导航卫星信号接收端和导航卫星反射信号处理机，其中，导航卫星反射信号处理机包括射频处理模块、基带处理模块、风速仪控制模块、反演处理模块、风速显示模块和电源模块，初始输入为导航卫星直射信号、经海面反射的导航卫星反射信号和风速仪测得的风速数据，经由反演处理模块在线完成风速反演模型的建立和修正，实现对海域的风速探测。本发明适用性广、输出的风速数据具有更高的可靠性和准确性。

技术领域

本发明涉及风速探测技术领域，具体涉及一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置。

背景技术

目前，常见的风速探测仪主要有两种，一种为浮标式风速探测仪，其根据波浪来推算风速，存在成本高的问题，且经波浪反推得出的风速存在较大的误差，同时受到潮汐、海床等影响；另一种为假设风速仪，其通常受到地形影响较大，使其推算的风速与海面的风速存在较大的偏差。因此，在对海域的风速探测中均不能准确高效地测算出定点的风速。

而随着科技的发展，自20世纪九十年代初，人们偶然接收到经海面反射的卫星导航信号起，国外开启了对导航卫星反射信号(GNSS-R)特性的研究，随着对该项技术研究的深入，人们开始将其逐步与遥感领域联系起来。1993年，欧空局Martin-Neria首次提出了利用卫星反射信号进行海面测高的应用，随后，国外对该项技术的应用研究逐渐扩展到海洋遥感、海冰特性研究、土壤湿度探测等领域。GNSS-R技术优势明显，其无需发射源，对信号功率具有较低的要求，同时，随着全球卫星导航系统的发展，地球在轨卫星的增多，为GNSS-R技术的推广提供了丰富的信号源，使其具有良好的覆盖性。

GNSS-R海洋遥感主要有两种方式：一种为实时处理探测装置，其主要通过接收机对探测区域进行卫星信号采集(直射/反射信号两路)，并完成实时处理，最后经控制软件完成对海洋信息的反演。另一种方式为数据采集和软件接收机后处理模式并用，该方式首先通过采集器完成对海洋直射/反射信号的采集，最后通过软件接收机对原始数据进行处理，最后反演出海洋物理参数。上述两种方式可应用于岸基及机载的情况。但其对探测区域有所要求，为完成探测装置中反演模块的建模操作，需要求探测区域有同比的数据支持，例如浮标、气象站、海洋站等，这无疑给野外探测造成了较大的局限性。因此，GNSS-R在海域风速探测的应用中还存在一定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置，用于解决现有的风速仪不能准确高效地测算出海域定点风速的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置，包括风速仪、直射导航卫星信号接收端、反射导航卫星信号接收端和导航卫星反射信号处理机，所述直射导航卫星信号接收端和所述反射导航卫星信号接收端分别通过线缆与所述导航卫星反射信号处理机进行信号传输，所述风速仪与所述导航卫星反射信号处理机之间为无线信号传输；其中，所述导航卫星反射信号处理机包括：

射频处理模块，包含双射频处理通道，分别为直射射频处理通道和反射射频处理通道，所述直射射频处理通道负责对所接收的直射导航卫星信号进行放大、滤波、下变频、A/D采样和量化处理后输出直射数字中频信号，所述反射射频处理通道负责对所接收的反射导航卫星信号进行放大、滤波、下变频、A/D采样和量化处理后输出反射数字中频信号；

基带处理模块，对直射数字中频信号进行捕获、跟踪和运算，对反射数字中频信号进行处理，最终输出相关值到反演处理模块中；

风速仪控制模块，对风速仪实现无线控制并接收风速仪所发送的风速数据，最终输出风速数据到反演处理模块中；

反演处理模块，根据接收的基带处理模块输出的相关值以及风速仪控制模块输出的风速数据完成风速建模与修正；