岸基阵列GNSS反射信号潮汐与多波浪参数综合探测系统

摘要

一种岸基阵列GNSS反射信号潮汐与多波浪参数综合探测系统，其特征在于包括天线单元，GNSS中频信号采集模块，直射信号处理模块，反射信号处理模块，潮汐和波浪参数反演模块，数据存储、输出与显示模块，所述的潮汐和波浪参数反演模块包括潮汐高度计算模块，波向反演模块，有效波高和平均波周期反演模块。本发明克服了现有GNSS卫星反射信号探测技术只用一个LHCP天线且仅能探测有效波高一个参数的不足，利用阵列天线接收的多个阵列GNSS反射信号特征能够同时探测波向、平均波周期和潮汐高度三个参数，扩展了观测要素，且具有成本低，结构简单轻便，测量结果可靠，可移动性和适应性强的优点，为海洋环境监测提供了有效手段。

主权项

一种岸基阵列GNSS反射信号潮汐与多波浪参数综合探测系统，其特征在于包括天线单元(1)，GNSS中频信号采集模块(2)，直射信号处理模块(3)，反射信号处理模块(4)，潮汐和波浪参数反演模块(5)，数据存储、输出与显示模块(6)，所述的潮汐和波浪参数反演模块(5)包括潮汐高度计算模块(51)，波向反演模块(52)，有效波高和平均波周期反演模块(53)；所述天线单元(1)，用于接收GNSS卫星发射的信号，包括一个右旋圆极化天线—RHCP天线、两个或以上的左旋圆极化天线—LHCP天线和天线支架，所述的RHCP天线用于接收从卫星直接传播过来的信号，称为直射信号；LHCP天线用于接收被海面反射的信号，称为反射信号；所述的RHCP天线朝向天顶方向，其中一个LHCP天线与RHCP天线朝向相反，并指向海面，其它LHCP天线以不同的仰角指向海面；所述GNSS中频信号采集模块(2)具有的采集通道的数量与所述天线单元(1)的天线个数相同，用于采集经天线单元(1)传输过来的GNSS卫星信号，并进行下变频至中频，并进行编码后输出；所述直射信号处理模块(3)，用于处理GNSS中频信号采集模块(2)输出的直射信号，并输出RHCP天线的位置，以及卫星的位置、速度、方位角、仰角、卫星信号的多普勒频移、码序列、载波相位和信号功率复数场参数，从而为反射信号处理模块(4)及波向反演模块(52)、有效波高和平均波周期反演模块(53)提供辅助参数；所述反射信号处理模块(4)，用于根据直射信号处理模块(3)提供的多普勒频移和码序列参数对反射信号在码延迟域和多普勒频移域进行处理，得到反射信号的延迟多普勒功率矩阵DDM_m；所述潮汐高度计算模块(51)，根据反射信号相对于直射信号的时间延迟，来实时计算LHCP天线到海面的高度，进而综合参考海拔高度点，换算出海面的潮汐高度；所述波向反演模块(52)，根据卫星的方位角和不同海面粗糙度对GNSS反射信号延迟多普勒功率矩阵的不同影响，反演出海面粗糙度在不同方位上的变化特性，据此得到波向参数；所述有效波高和平均波周期反演模块(53)，根据反射信号和直射信号复相干场与有效波高和平均波周期的映射关系，同时反演出有效波高和平均波周期参数；所述数据存储、输出与显示模块(6)，用于将上述潮汐和波浪参 数反演模块(5)得到的潮汐和波浪参数进行存储备份，并输出至指定终端，同时将参数直观的显示出来。