[发明专利]一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置有效

专利信息
申请号: 201510732488.1 申请日: 2015-11-02
公开(公告)号: CN105301622B 公开(公告)日: 2018-06-15
发明(设计)人: 王强 申请(专利权)人: 北京航大泰科信息技术有限公司
主分类号: G01S19/52 分类号: G01S19/52;G01S19/40;G01P5/00
代理公司: 北京国帆知识产权代理事务所(普通合伙) 11334 代理人: 李增朝
地址: 100083 北京市海*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 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。 1
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【主权项】:
1.一种基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,包括风速仪(1)、直射导航卫星信号接收端(2)、反射导航卫星信号接收端(3)和导航卫星反射信号处理机(4),所述直射导航卫星信号接收端(2)和所述反射导航卫星信号接收端(3)分别通过线缆(5)与所述导航卫星反射信号处理机(4)进行信号传输,所述风速仪(1)与所述导航卫星反射信号处理机(4)之间为无线信号传输;其中,所述导航卫星反射信号处理机(4)包括:

射频处理模块(41),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(42),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(44)中;

风速仪控制模块(43),对风速仪(1)实现无线控制并接收风速仪(1)所发送的风速数据,最终输出风速数据到反演处理模块(44)中;

反演处理模块(44),根据接收的基带处理模块(42)输出的相关值以及风速仪控制模块(43)输出的风速数据完成风速建模与修正,所述反演处理模块(44)包括:

风速反演模块(441),通过接收相关值和风速仪(1)输出的风速值,提取出对风速敏感的相关值,利用最小二乘算法,建立以相关值为参数的风速反演模型,模型完成后,通过实时提取相关值中的相关时间,并将其输送至反演模型中,最终输出数字化的风速数值;

风速模型修正模块(442),主要接收风速仪(1)输出的风速数值及反演模型输出的风速数值,通过分别计算并比较风速仪(1)及反演模型输出的风速数值的均方根值,来判定是否需要重新建模;

风速显示模块(45),实时显示由反演处理模块(44)输出的风速信息;

电源模块(46),为所述导航卫星反射信号处理机(4)、直射导航卫星信号接收端(2)和反射导航卫星信号接收端(3)供电。

2.根据权利要求1所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述风速仪控制模块(43)包括:

控制指令模块(431),用于向ZigBee路由模块(432)发送控制指令,实现对风速仪(1)的远程开关控制及对风速仪(1)中风速数据的缓存、清除和发送控制;

ZigBee路由模块(432),用于接收控制指令模块(431)的控制指令,实现对风速仪(1)的远程开关控制及在风速仪(1)开启状态下将风速仪(1)中的风速数据传递给数据缓存模块(433);

数据缓存模块(433),用于缓存风速仪(1)输出的风速数据并将获取的风速数据传递给反演处理模块(44)。

3.根据权利要求1所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述直射导航卫星信号接收端(2)采用右旋圆极化天线,所述右旋圆极化天线朝向天顶方向设置,用于接收GPS/BDS L1/B1频段的直射导航卫星信号。

4.根据权利要求3所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述右旋圆极化天线采用宽波束低增益天线。

5.根据权利要求1所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述反射导航卫星信号接收端(3)采用左旋圆极化天线,所述左旋圆极化天线朝向天底方向设置,用于接收由海面反射的GPS/BDS L1/B1频段的导航卫星信号。

6.根据权利要求5所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述左旋圆极化天线采用窄波束高增益天线。

7.根据权利要求1所述的基于导航卫星反射信号的风速探测装置,其特征在于,所述风速仪(1)的方向对准探测海域,用于测算平台处的风速。

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