本發(fā)明屬于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于海面反射信號遙感探測方向的大陣列相關(guān)器處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)是這些年以來，非常具有開創(chuàng)意義的空間高新技術(shù)之一，同時也是非常具有影響力和實用價值的空間技術(shù)成果。目前世界上有三個已經(jīng)投入運行的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。其中，GPS、GLONASS是全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)目前為區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)。除此以外，目前還有歐洲正在建設(shè)民用的Galileo計劃。

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全面發(fā)展，對如何利用導(dǎo)航信號的研究也在不斷的深入，尤其是利用GNSS系統(tǒng)所提供的信號，通過其反射信號(GNSS-R)來探測海面風(fēng)場、海面高度、有效波高、海水鹽度、土壤濕度等地球物理參數(shù)的研究也在積極的進行中。尤其是海面風(fēng)場、海面高度、有效波高等海面狀態(tài)信息的測量，對漁業(yè)生產(chǎn)、航海安全、氣象預(yù)報等具有重要意義。更因為GNSS-R具有無需額外提供單獨的信號源發(fā)射機，擁有豐富的信號源，所以在很大程度上彌補了現(xiàn)有海洋遙感手段的缺陷。所以，GNSS-R技術(shù)得到長足的發(fā)展，對于GNSS-R接收機平臺的反射信號處理技術(shù)也在全面興起。

目前，已經(jīng)公開的GNSS-R接收機的信號處理中，通常只支持一種信號，這種單一性使得探測上受到一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)海面反射信號遙感探測領(lǐng)域的大陣列相關(guān)器處理方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的方案只支持一種信號使得探測上受到局限性的不足。

為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種大陣列相關(guān)器處理方法，包括：

根據(jù)不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼；

根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號；

根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加；

進行本地信號的相干累加和非相干累加，得到M*N陣列點的時間延遲-多普勒矩陣圖；

其中，M和N為正整數(shù)。

較佳的，所述針對不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼，包括：

根據(jù)導(dǎo)航星座，設(shè)定碼頻率和初始碼的相位信息；

進行碼NCO累加操作得到碼NCO累加量，產(chǎn)生本地碼同步信號；

根據(jù)本地碼同步信號，通過異或相加運算生成本地偽碼；

設(shè)定偽碼間距，生成不同碼間距的偽碼；

設(shè)定偽碼數(shù)量，生成M路偽碼。

較佳的，所述的大陣列相關(guān)器處理方法中：

所述M路偽碼之間的碼間距配置為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32或者1/64碼間距。

較佳的，所述根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號，包括：

根據(jù)中頻導(dǎo)航信號的頻率，設(shè)定輸入載波頻率；

進行載波NCO累加操作得到載波NCO累加量，并產(chǎn)生本地正交載波；

設(shè)定本地正交載波之間多普勒間距的范圍；

生成N路本地正交載波；

利用N路本地正交載波的每一路對中頻導(dǎo)航信號進行混頻，生成每一路的本地正交載波的I和Q路混頻數(shù)據(jù)。

較佳的，所述根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加，包括：

對I、Q兩路混頻數(shù)據(jù)進行分別進行相干累加；

將每一路的混頻數(shù)據(jù)與所有的M路偽碼完成M*N*(I+Q)個陣列點的累加。

較佳的，所述進行本地信號的相干累加和非相干累加，包括：

對本地信號進行10ms相干累加以及100ms非相干累加。

較佳的，所述進行本地信號的相干累加和非相干累加，包括：

將第一次的相干累加和非相干累加的輸出結(jié)果緩存在雙端口RAM中；

在一個完整的數(shù)據(jù)周期結(jié)束以后，對所有的M*N*(I+Q)進行平方；

將每一次累加操作完成后緩存在雙端口RAM中；

當(dāng)累積100ms數(shù)據(jù)完成后，對I、Q兩路混頻數(shù)據(jù)求和后開平方輸出。

相應(yīng)于上述方法，本申請還提供了一種大陣列相關(guān)器處理系統(tǒng)，包括：

并行多路偽碼生成模塊，用于針對不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼；

并行多路載波生成模塊，用于根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號；

并行累加處理模塊，用于根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加；

數(shù)據(jù)相干累加處理模塊，用于進行本地信號的相干累加和非相干累加，得到M*N陣列點的時間延遲-多普勒矩陣圖；

其中，M和N為正整數(shù)。

較佳的，所述的大陣列相關(guān)器處理系統(tǒng)中：

所述M路偽碼的碼類型相同、相位不同，且碼間距為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32或者1/64碼間距。

較佳的，所述的大陣列相關(guān)器處理系統(tǒng)，還包括：

雙端口RAM，用于緩存相干累加和非相干累加的操作結(jié)果。

本申請?zhí)峁┑拇箨嚵邢嚓P(guān)器處理方法及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同類型的導(dǎo)航信號偽碼、以及不同多普勒間隔的本地正交載波的生成，能夠提高對反射信號的碼相位探測能力，可以有效提高反射信號載波維度的探測范圍，并達(dá)到提高反射信號探測能力的效果，因此可以支持多種信號，解決現(xiàn)有技術(shù)只支持單一信號、探測上受到局限性的缺陷。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例一提供的大陣列相關(guān)器處理方法流程示意圖；

圖2本發(fā)明實施例五提供的大陣列相關(guān)器處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述。本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)海面反射信號遙感探測領(lǐng)域的大陣列相關(guān)器處理方法及系統(tǒng)，可用于設(shè)計處理多種不同導(dǎo)航星反射信號的接收機。結(jié)合特定工程實施案例，給出技術(shù)具體實施方式：

實施例一：

本實施例提供了一種大陣列相關(guān)器處理方法，如圖1所示，為該方法的流程示意圖，具體包括以下步驟：

步驟S101，根據(jù)不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼；其中M為正整數(shù)。

本步驟中可以針對不同導(dǎo)航星座調(diào)制相應(yīng)偽碼，可同時生成M路碼間距可自由配置的并行碼片。通過配置完成不同時間延遲精度的控制，用于信號的捕獲及精確計算。因此可以復(fù)現(xiàn)GPS L1CA/L5I/L5Q、BD2B1/B2/B3、Galileo E5a/E5b、Glonass L1f/L2f多種不同類型的偽碼，用于反演海洋環(huán)境要素。

步驟S102，根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號；其中N為正整數(shù)。

根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒輸信息，完成并行多路本地正交載波模塊的產(chǎn)生，通過載波頻率、多普勒間距、載波量等的設(shè)定，可以生成多普勒間距可控制的N路本地正交載波。

步驟S103，根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加；

在所述M路偽碼的驅(qū)動下，將N路本地正交載波信號的每一路的混頻數(shù)據(jù)與所有的M路本地偽碼組進行相關(guān)運算，得到M*N*2組的相關(guān)數(shù)據(jù)。

步驟S104，進行本地信號的相干累加和非相干累加，得到M*N陣列點的時間延遲-多普勒矩陣圖。

通過增加相干及非相干累加時間提高信號的增益，通過對得到的時間延遲-多普勒矩陣圖進行處理可以完成海洋環(huán)境要素的探測。

本申請?zhí)峁┑拇箨嚵邢嚓P(guān)器處理方法，可以實現(xiàn)不同類型的導(dǎo)航信號偽碼、以及不同多普勒間隔的本地正交載波的生成，能夠提高對反射信號的碼相位探測能力，可以有效提高反射信號載波維度的探測范圍，并達(dá)到提高反射信號探測能力的效果，因此可以支持多種信號，解決現(xiàn)有技術(shù)只支持單一信號、探測上受到局限性的缺陷。

實施例二：

本實施例提供了一種并行多路偽碼的生成的實現(xiàn)方法，具體的，實施例一中，所述針對不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼，具體可以包括以下步驟：

步驟S101a，根據(jù)導(dǎo)航星座，設(shè)定碼頻率和初始碼的相位信息；

步驟S101b，進行碼NCO累加操作得到碼NCO累加量，產(chǎn)生本地碼同步信號；其中NCO指代(numerically controlled oscillator，數(shù)字控制振蕩器)。同時，需要對相關(guān)的寄存器進行復(fù)位操作。

步驟S101c，根據(jù)本地碼同步信號，通過異或相加運算生成本地偽碼；

步驟S101d，設(shè)定偽碼間距，生成不同碼間距的偽碼；

上述偽碼產(chǎn)生以后，通過輸入偽碼間距控制字，產(chǎn)生不同間距偽碼控制信號。生成間距從1/2碼間距逐步提升至1/64碼間距的不同偽碼。具體的偽碼之間的碼間距可以根據(jù)使用需要配置為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32或者1/64碼間距。

反射信號捕獲開始時可以采用1/2碼間距進行捕獲，此時可以增大捕獲區(qū)域的面積，捕獲信號后由1/2碼間距逐步提升至1/64碼間距，此時可完成對信號的精確捕獲，反演海洋環(huán)境要素。

步驟S101e，設(shè)定偽碼數(shù)量，生成M路偽碼。

不同間距偽碼產(chǎn)生以后，通過輸入偽碼量控制字可以控制偽碼數(shù)量的產(chǎn)生。

本實施例中通過向移位寄存器組以及總狀態(tài)數(shù)寄存器輸入不同的初相、抽頭、總狀態(tài)數(shù)初值等初始相位信息和碼頻率控制字，可以復(fù)現(xiàn)GPS L1CA/L5I/L5Q、BD2B1/B2/B3、Galileo E5a/E5b、Glonass L1f/L2f多種不同類型的偽碼。其所生成的M路本地偽碼，碼類型相同、相位不同，每兩路相鄰碼片之間的相關(guān)間距可以通過碼間距控制字進行配置，生成偽碼數(shù)量的值可以通過偽碼量控制字來改變。該方案可以提高對反射信號的碼相位探測能力。

實施例三：

本實施例提供了一種本地正交載波信號生成的實現(xiàn)方法，具體的，實施例一中，所述根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號，具體包括：

S102a，根據(jù)中頻導(dǎo)航信號的頻率，設(shè)定輸入載波頻率；

S102b，進行載波NCO累加操作得到載波NCO累加量，并產(chǎn)生本地正交載波；

S102c，設(shè)定本地正交載波之間多普勒間距的范圍；

S102d，生成N路本地正交載波；

S102e，利用N路本地正交載波的每一路對中頻導(dǎo)航信號進行混頻，生成每一路的本地正交載波的I和Q路混頻數(shù)據(jù)。

本實施例中，通過輸入載波頻率控制字、多普勒間距控制字、載波量控制字，生成多普勒間距可控制的N路本地載波。其中N路本地載波均為正交載波，各路本地正交載波初始相位相同，每兩路相鄰本地正交載波之間的多普勒間距可以通過多普勒間距控制字進行配置。生成本地正交載波數(shù)量的值可以通過載波量控制字來改變。該方案可以有效提高反射信號載波維度的探測范圍。

實施例四：

結(jié)合本實施例三中生成每一路的本地正交載波的I和Q路混頻數(shù)據(jù)，對應(yīng)的，在實施例一中所述根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加，具體可以包括：

對I、Q兩路混頻數(shù)據(jù)進行分別進行相干累加；

將每一路的混頻數(shù)據(jù)與所有的M路偽碼完成M*N*(I+Q)個陣列點的累加。

其中，實施例一中所述的進行本地信號的相干累加和非相干累加，具體包括：

對本地信號進行10ms相干累加以及100ms非相干累加。

具體的實現(xiàn)方式可以包括以下步驟：

(一)：將第一次的相干累加和非相干累加的輸出結(jié)果緩存在雙端口RAM中；

(二)：在一個完整的數(shù)據(jù)周期結(jié)束以后，對所有的M*N*(I+Q)進行平方；

(三)：將每一次累加操作完成后緩存在雙端口RAM中；

(四)：當(dāng)累積100ms數(shù)據(jù)完成后，對I、Q兩路混頻數(shù)據(jù)求和后開平方輸出。

本實施例中，通過增加相干及非相干累加時間可以提高信號的增益，通過對得到的時間延遲-多普勒矩陣圖進行處理可以完成海洋環(huán)境要素的探測。

實施例五：

相應(yīng)于上述方法實施例，本申請還提供了一種大陣列相關(guān)器處理系統(tǒng)，如圖2所示的系統(tǒng)架構(gòu)圖，該系統(tǒng)具體包括：

并行多路偽碼生成模塊201，用于針對不同導(dǎo)航星座，生成M路偽碼；

同過向該模塊輸入不同的參數(shù)和控制字，可以生成碼類型相同、相位不同的M路本地偽碼，每兩路相鄰碼片之間的相關(guān)間距可以通過碼間距控制字進行配置，如所述碼間距為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32或者1/64碼間距。生成偽碼數(shù)量的值可以通過偽碼量控制字來改變。

并行多路載波生成模塊202，用于根據(jù)定位信息中的導(dǎo)航星多普勒信息，生成N路本地正交載波信號；

通過向并行多路載波生成模塊202輸入載波頻率控制字、多普勒間距控制字、載波量控制字，生成多普勒間距可控制的N路本地載波。其中N路本地載波均為正交載波，各路本地正交載波初始相位相同，每兩路相鄰本地正交載波之間的多普勒間距可以通過多普勒間距控制字進行配置。生成本地正交載波數(shù)量的值可以通過載波量控制字來改變。

并行累加處理模塊203，用于根據(jù)所述M路偽碼和N路本地正交載波信號完成M*N*2個陣列點的累加；

數(shù)據(jù)相干累加處理模塊204，用于進行本地信號的相干累加和非相干累加，得到M*N陣列點的時間延遲-多普勒矩陣圖；

其中，M和N為正整數(shù)。

此外，該系統(tǒng)中還包括可以：雙端口RAM，用于緩存相干累加和非相干累加的操作結(jié)果。

本申請?zhí)峁┑拇箨嚵邢嚓P(guān)器處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同類型的導(dǎo)航信號偽碼、以及不同多普勒間隔的本地正交載波的生成，能夠提高對反射信號的碼相位探測能力，可以有效提高反射信號載波維度的探測范圍，并達(dá)到提高反射信號探測能力的效果，因此可以支持多種信號，解決現(xiàn)有技術(shù)只支持單一信號、探測上受到局限性的缺陷。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。本實施例為上述方法實施例對應(yīng)的系統(tǒng)實施例，其類同之處相互參見即可，不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。