[发明专利]基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置

摘要

本发明公开了一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，其特征在于包括，接收信号天线组(1)、太阳能供电单元(2)，信号与信息处理一体工控机(3)，接收信号天线组(1)接收导航卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一体工控机(3)对直射信号和反射信号进行相关运算并反演得到海洋参数，信号与信息处理一体工控机(3)具有信息传输模块(35)，通过信息传输模块(35)实时的将反演的海洋参数传输到远程控制端存储。

主权项

1.一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，其特征在于包括，接收信号天线组(1)、太阳能供电单元(2)，信号与信息处理一体工控机(3)，接收信号天线组(1)接收导航卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一体工控机(3)对直射信号和反射信号进行相关运算反演海洋参数，信号与信息处理一体工控机(3)具有信息传输模块，通过信息传输模块实时的将反演的海洋参数传输到远程控制端存储；所述信息传输模块具有接收控制信息的功能，所述信号与信息处理一体工控机(3)包括两个功分器(31a、31b)、射频子板(32)、基带处理母板(33)、工业计算机(34)、短波通讯板卡(35)，所述功分器(31a)将一路GNSS直射信号分成三路直射信号射频1、射频2以及射频3，所述功分器(31b)将一路GNSS反射信号分为两路反射信号射频4和射频5，所述射频子板(32)接收两路直射射频2、射频3，两路反射信号射频4、射频5，通过下变频、滤波、自动增益控制、采样以及量化，得到四路数字中频信号，所述基带处理母板(33)包括射频底座区(338、339)，UM220导航模块(331)，FPGA+DSP基带处理单元(332)，D型电源接口(333)，串口RS232接口(334),网口(335)，USB接口(336)，所述射频底座区(338、339)用于固定射频子板(32)并进行数据交互，所述UM220导航模块(331)接收一路直射射频信号进行定位，为整个装置提供位置、时间信息，所述FPGA+DSP基带处理单元(332)进行相关运算分别得到GPSL1直射、反射信号，北斗直射、反射信号的复数相关值，包括两个SDRAM缓存(a、b)，FPGA运算器(c)，DSP控制器(d)，FLASH存储器(e)，数据传输控制(f)，所述FPGA运算器(c)由一系列相关器组成，完成所述四路数字中频信号与本地信号的相关运算，所述D型电源接口(333)与太阳能供电单元(2)连接，为整个基带处理母板提供12V电压，所述USB接口(336)连接FPGA+DSP基带处理单元(332)与工业计算机(34)，将复数相关值传输给工业计算机(34)并接收工业计算机(34)传输的控制信息，所述网口(335)作为备用的数据传输扩展接口，所述工业计算机(34)采用总线结构，对所述基带处理母板(33)和所述短波通讯板卡(35)进行控制，包括读USB模块(m),敏感参数提取模块(n)，反演模块(p)，读串口模块(q)，选星模块(r)，延时补偿计算模块(s)，数据打包模块(t)，控制信息打包模块(u)，所述敏感参数提取模块(n)从所述复数相关值中提取对海面参数敏感的特征参数，所述反演模块(p)利用敏感参数通过反演模型得到海洋参数，所述选星模块(r)根据导航信息中的方位角、高度角、载噪比以及天线架设信息进行需处理卫星信号的选择，所述数据打包模块(t)将反演结果、导航信息、数据帧头按照一定的数据协议进行打包，所述控制信息打包模块(u)对所述工业计算机(34)中产生的控制信息、触摸屏(v)输入的现场控制信息以及接收到的控制数据流按照一定的数据协议进行打包，数据打包模块(t)打包形成的反演数据流通过所述短波通讯板卡(35)传输到所述远程控制端接收存储，所述控制信息打包模块(u)打包形成的控制信息传输到所述基带处理单元(332)，所述基带处理单元(332)中的所述DSP控制器(d)根据所述控制信息判断需要处理的卫星信号，对所述FPGA相关器进行配置，使相关器内产生的本地码为相应卫星的码的信息，对GNSS直射、反射信号的相关运算进行控制，实现直射信号的捕获和闭环跟踪，得到精确的直射信号码相位和载波多普勒频率，实现反射信号的开环跟踪，得到一维时延复数相关值。