專利名稱：一種具有對準海面反射點功能的機載gps反射信號采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種信號采集裝置，更特別地說，是指一種具有對準海面反射點 功能的機載GPS反射信號采集裝置。
背景技術(shù)：
GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))系統(tǒng)以其高精度、全天候、全天 時特性，在定位、導航、測距、授時和遙感等領(lǐng)域得到廣泛應用。隨著GPS在遙感領(lǐng)域的發(fā)展，GPS反射信號作為一種新的手段，可用于海面要素的 反演，海冰探測、海洋測高、陸地土壤濕度的檢測等多個領(lǐng)域。利用GPS反射信號作為遙感 手段有許多其他遙感手段所沒有的優(yōu)勢。GPS星座作為一種公開的多源微波信號發(fā)射源，便 于作為異源觀測的信號源。傳感器不需要遙感信號發(fā)送部分，而只需要接收部分，可以減輕 設(shè)備重量，并實現(xiàn)低功耗；GPS信號采用擴頻技術(shù)，帶來的處理增益可以使接收機接收低于 背景噪聲的微弱信號，在非常微弱的信號中提取有效信息。近年來，伴隨著軟件無線電的發(fā)展，高質(zhì)量的GPS原始數(shù)據(jù)，對GPS遙感領(lǐng)域中的 應用越來越重要。在機載條件下采集GPS反射信號數(shù)據(jù)，由于飛機的機動特點，飛機遙感的 飛行高，使得采集到的GPS反射信號數(shù)據(jù)質(zhì)量高，可應用范圍廣泛。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采 集裝置，該采集裝置采用一體化設(shè)計，通過預判GPS反射信號海面反射點的位置，利用天線 伺服系統(tǒng)調(diào)整天線朝向來對準反射點，完成GPS反射信號的采集。本實用新型的一種具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，其包 括有右旋天線、左旋天線、信號采集單元、GPS接收機、反射點位置解算模塊和天線伺服模 塊；反射點位置解算模塊內(nèi)嵌在GPS接收機中；右旋天線用于接收GPS衛(wèi)星的Ll頻段的直射信號，并將該直射信號進行增益放大 后形成右旋圓極化信號分別輸出給位置解算模塊和信號采集模塊；左旋天線先根據(jù)天線伺服模塊輸出的控制指令進行海面反射點位置對準調(diào)整，在 海面反射點位置對準的條件下，采集反射信號；然后將采集到的反射信號進行增益放大后 形成左旋圓極化信號輸出給信號采集模塊；信號采集模塊由A/D芯片、USB接口和存儲器組成，是將接收到的右旋圓極化信號 和左旋圓極化信號進行下變頻后并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后存儲至存儲器；GPS接收機將接收到的右旋圓極化信號進行GPS導航計算處理，從而得到接收機 位置、衛(wèi)星位置、衛(wèi)星方位角α和衛(wèi)星高度角θ ；反射點位置解算模塊一方面接收GPS接收機輸出的衛(wèi)星高度角θ ；另一方面 采用GPS接收機R到海面反射點0的距離關(guān)系d 二-Re-sine + ^L2 -Re2 cos2 0對接收至丨J的衛(wèi)星高度角進行計算，從而得到反射點0的方位角α ；然后依據(jù)反射點與下視角關(guān)系 (R2-d2-L2\
權(quán)利要求1.一種具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，該裝置包括有右旋天 線⑴、左旋天線⑵、信號采集模塊⑶、GPS接收機(4)和天線伺服模塊(6)，其特征在于 還包括有反射點位置解算模塊(5)；右旋天線(1)用于接收GPS衛(wèi)星的Ll頻段的直射信號，并將該直射信號進行增益放大 后形成右旋圓極化信號分別輸出給位置解算模塊(4)和信號采集模塊(3)；左旋天線(2)先根據(jù)天線伺服模塊(6)輸出的控制指令進行海面反射點位置對準調(diào) 整，在海面反射點位置對準的條件下，采集反射信號；然后將采集到的反射信號進行增益放 大后形成左旋圓極化信號輸出給信號采集模塊(3)；信號采集模塊(3)由A/D芯片、USB接口和存儲器組成，是將接收到的右旋圓極化信號 和左旋圓極化信號進行下變頻后并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后存儲至存儲器；GPS接收機(4)將接收到的右旋圓極化信號進行GPS導航計算處理，從而得到接收機位 置、衛(wèi)星位置、衛(wèi)星方位角α和衛(wèi)星高度角θ ；反射點位置解算模塊( 一方面接收GPS接收機(4)輸出的衛(wèi)星高度角θ ；另一方面采用GPS接收機R到海面反射點0的距離關(guān)系“=.siM + ^Z2 -( cos2沒對接收至IJ的衛(wèi)星高度角進行計算，從而得到反射點0的方位角α ；然后依據(jù)反射點與下視角關(guān)系 fR2-d2-L2)^ = cos ‘ . Γ 得到左旋天線(2)的下視角ε ；最后將方位角α和下視角ε作為驅(qū) 、—I'd ·L 》動指令輸出給天線伺服模塊(6)；民表示地球的半徑；天線伺服模塊(6)根據(jù)接收到的方位角α和下視角ε指令來控制左旋天線(2)進行 轉(zhuǎn)動，從而對準反射點，完成對反射信號的采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，其 特征在于右旋天線(1)的增益為3dB，選用航空型的右旋天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，其 特征在于左旋天線(2)采用增益為3dB的低增益平板天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，其 特征在于GPS接收機(4)選取的SSMR接收機。
專利摘要本實用新型公開了一種具有對準海面反射點功能的機載GPS反射信號采集裝置，包括有右旋天線、左旋天線、信號采集單元、天線伺服單元、信號反射點位置計算單元。所述右旋天線安裝于飛機頂部，用于接收GPS直射信號。所述左旋天線安裝于飛機腹部，用于接收GPS反射信號。通過預判GPS反射信號海面反射點的位置，利用天線伺服系統(tǒng)調(diào)整左旋天線朝向來對準反射點，完成GPS反射信號的采集。該機載GPS反射信號采集裝置采用一體化設(shè)計，體積小，重量輕，并有效解決相互的電磁干擾問題。
文檔編號G01S19/24GK201903652SQ201020138398
公開日2011年7月20日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者張波, 李明里, 楊東凱 申請人:北京航空航天大學