[发明专利]一种用于区域降雨监测的单站多卫星信号同步采集装置

说明书

本发明公开了一种用于区域降雨监测的单站多星信号同步采集装置，包括天线阵列单元、天线伺服单元、多通道卫星接收单元、信号处理单元、信号传输单元和供电单元。供电单元用于给所述其余各单元供电；天线阵列单元阵列设置于地面，用于定向接收卫星信号；天线伺服单元位置信息和接收站下发的卫星轨道参数，计算出相应卫星的接收参数并调整天线阵列单元中天线的角度以实现相应卫星信号的接收；多通道卫星接收单元同步采集各个天线阵列单元接收到的卫星信号，信号处理单元从多通道卫星接收单元采集到的卫星信号中提取卫星信号参数，并通过信号传输单元传输给接收站。本装置在单站实现多颗不同角度、不同频段卫星信号的同步采集。

技术领域

本发明涉及非合作源大气遥感领域，具体是一种用于区域降雨监测的单站多卫星信号同步采集装置。

背景技术

强降雨是导致洪涝灾害、山体滑坡、泥石流等自然灾害的主要天气之一，对区域降雨的准确监测，是气象、水文、农业、交通等领域共同关注的热点。现有降雨监测手段中，地面气象观测站网稀疏，难以捕捉降水的复杂时空分布；常规天气雷达易受雨区衰减和地物回波的影响，时空分辨率有限；天基测雨雷达每天过顶2次探测，不能对天气过程进行连续监测；静止轨道气象卫星可以通过估计降雨分布，但是受到云层遮挡和等因素的限制，准确性难以进一步提高。

当前，广播和通信卫星的信号已经广泛覆盖全球，仅我国上空就有30多颗广播和通信卫星，这些卫星大多所采用C、X、Ku和Ka波段。高频信号与云、降水实时发生相互作用，蕴含了丰富的信息；卫星地面接收机实时接收信号，具备卫星信号强度和信号质量的监测能力；卫星地面站的数量众多，仅直播卫星用户就超过1亿。因此将卫星信号用于降雨反演，具有站点多、分布广、时空密度高、等独特优点。但是常规卫星地面接收机一般只具备1个天线、1个高频头和1个卫星接收机，一个接收机只能接收一个卫星信号，那么一个接收机对应一条星地链路，只能反演得到一条链路上的平均雨强(见201910170984.0)，但是一条链路无法代表区域降雨情况。利用多个卫星地面接收机分别接收不同卫星的信号，可以探测区域降雨(见201910965486.5、20191107394.1)，能够提高降雨监测的空间代表性，但是如果利用常规卫星接收设备，需要密集布设多个卫星天线、高频头和接收机，从而带来了极大的硬件设施投资。现有动中通天线(如201811606667.0)，可以在移动平台中跟踪并实时接收某一固定卫星的信号，但同时只能接收一个卫星信号，无法同步接收多颗卫星信号。

发明内容

发明目的：本发明旨在服已有卫星接收装置的缺点和不足，为基于星地链路的区域降雨监测提供一种单站多卫星信号同步采集装置，在单站实现多颗不同角度、不同频段卫星信号的同步采集，充分利用已有卫星信号资源，进一步提高区域降雨监测的效费比，将星地链路测雨新方法进一步推广至实际应用。

技术方案是：为实现上述目的，本发明提出一种用于区域降雨监测的单站多卫星信号同步采集装置，它包括天线阵列单元、天线伺服单元、多通道卫星接收单元、信号处理单元、信号传输单元和供电单元；其中，

供电单元用于给所述其余各单元供电；

天线阵列单元阵列设置于地面，用于定向接收卫星信号；

天线伺服单元与天线阵列单元电连接，根据天线阵列单元位置信息和预设的卫星轨道参数，计算出相应卫星的接收参数，根据接收参数调整天线阵列单元中天线的角度，以实现相应卫星信号的接收；

多通道卫星接收单元用于同步采集各个天线阵列单元接收到的卫星信号，并将采集到的卫星信号发送给信号处理单元；

信号处理单元从多通道卫星接收单元采集到的卫星信号中提取卫星信号参数，并通过信号传输单元传输给接收站；所述卫星信号参数包括信号强度、信号质量、载噪比；