基于射頻直接采樣導(dǎo)航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于射頻直接采樣導(dǎo)航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置，屬于導(dǎo)航應(yīng)用 信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] GNSS-R(基于GNSS反射信號(hào)的遙感技術(shù)）無(wú)源探測(cè)技術(shù)是新式探測(cè)技術(shù)之一，與 傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)相比，具有設(shè)備輕，功耗低等優(yōu)勢(shì)，近年，得到了國(guó)際學(xué)者越來(lái)越多的重視和 關(guān)注。GNSS-R通過(guò)岸基、機(jī)載或空基的特殊接收設(shè)備同時(shí)接收直達(dá)和經(jīng)地球表面反射的導(dǎo) 航信號(hào)，利用相關(guān)處理技術(shù)得到反射面對(duì)應(yīng)的一維時(shí)延相關(guān)波形，通過(guò)從波形提取對(duì)反射 面參數(shù)敏感的特征參數(shù)進(jìn)行反射面參數(shù)的反演。
[0003] 在處理方式上，GNSS-R具有反射信號(hào)和本地信號(hào)自相關(guān)、反射信號(hào)和直射信號(hào)互 相關(guān)兩種處理模式。相比于自相關(guān)處理模式，互相關(guān)處理具有：1)利用了更寬頻帶的信號(hào)， 包含了更豐富的信息量，尤其在測(cè)高應(yīng)用中，提供了更高的測(cè)量精度；2)省略了對(duì)直射信 號(hào)的時(shí)延、多普勒了的估計(jì)，處理結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 在進(jìn)行反射面參數(shù)的反演時(shí)，如果接收到的導(dǎo)航信號(hào)數(shù)量越多，演算精度也就越 高。由于現(xiàn)有的處理裝置僅針對(duì)單一導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行處理，因此，導(dǎo)航信號(hào)數(shù)也局限于 該導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)，而不能同時(shí)接受不同導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航信號(hào)。并且，現(xiàn)有的裝置對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的 接收，通常采用模擬多級(jí)下變頻結(jié)構(gòu)，其射頻前端需要復(fù)雜的混頻結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生虛假頻率 和引入相位誤差，影響反演精度。
[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種能夠兼容不同導(dǎo)航系統(tǒng)的基于射頻直接采樣導(dǎo) 航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置。
[0006] 第二目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠提高反演精度的基于射頻直接采樣導(dǎo)航直 反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于射頻直接采樣導(dǎo)航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置， 其特征在于，包括全頻段導(dǎo)航右旋天線（10a)、全頻段導(dǎo)航左旋天線（10b)、高速寬帶采集 器（30)、預(yù)處理器（21)、互相關(guān)器組（22)。
[0008] 所述全頻段導(dǎo)航右旋天線（10a)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在內(nèi)的所有導(dǎo)航頻點(diǎn)的直射電磁信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；
[0009] 所述全頻段導(dǎo)航左旋天線（10b)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在內(nèi)的所有導(dǎo)航頻點(diǎn)的經(jīng)地球表面反射的電磁信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為電壓信 號(hào)；
[0010] 所述高速率采集器（30)接收多頻段導(dǎo)航右旋（10a)、左旋天線（10b)傳輸?shù)膬陕?射頻信號(hào)，通過(guò)采樣、量化將其轉(zhuǎn)化為原始的數(shù)字信號(hào)；
[0011] 所述預(yù)處理器（21)包括直射信號(hào)預(yù)處理（21a)和反射信號(hào)預(yù)處理（21b)，直射信 號(hào)預(yù)處理（21a)將中心頻率分別為 1575. 42MHz，1561. 098MHz，1278. 750MHz，1227. 60MHZ， 1207. 140MHz，1176. 450MHz的GPSL1 和GalileoEl混合信號(hào)（Ll/El-d)，北斗B1 信號(hào) (Bl-d)，GalileoE6 信號(hào)（E6-d)，GPSL2 信號(hào)（L2-d)，GalileoE5b和北斗B2 混合信號(hào) (E5b/B2-d)，GalileoE5a和GPSL5混合信號(hào)（E5a/L5-d)的原始數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變 頻、數(shù)字濾波分離為六路數(shù)字信號(hào)，反射信號(hào)預(yù)處理（21b)將中心頻率分別為1575.42MHz， 1561. 098MHz，1278. 750MHz，1227. 60MHZ，1207. 140MHz，1176. 450MHz的GPSL1 和Galileo El混合信號(hào)（Ll/El-r)，北斗B1 信號(hào)（Bl-r)，GalileoE6 信號(hào)（E6-r)，GPSL2 信號(hào)（L2-r)， GalileoE5b和北斗B2 混合信號(hào)（E5b/B2-r)，GalileoE5a和GPSL5 混合信號(hào)（E5a/L5-r) 的原始數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波分離為六路數(shù)字信號(hào)；
[0012] 所述互相關(guān)器組（22)包括6個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的互相關(guān)器，用于將分離出來(lái)的各頻 點(diǎn)直射、反射數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理，其中，互相關(guān)器1將直射、反射的GPSL1和Galileo El混合數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理；互相關(guān)器2將直射、反射的北斗B1數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān) 處理；互相關(guān)器3將直射、反射的GalileoE6數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理；互相關(guān)器4將直 射、反射的GPSL2混合數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理；互相關(guān)器5將直射、反射的GalileoE5b 與北斗B2的混合數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理；互相關(guān)器6將直射、反射的GalileoE5a與GPS L5的混合數(shù)字信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是基于射頻直接采樣導(dǎo)航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置的總體架構(gòu)圖；
[0014] 圖2是軟件處理框圖；
[0015] 圖3是軟件處理中預(yù)處理框圖；
[0016] 圖4是軟件處理中互相關(guān)處理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，對(duì)導(dǎo)航直反 信號(hào)的預(yù)處理和互相關(guān)處理由軟件處理裝置實(shí)現(xiàn)。
[0018] 圖1為基于射頻直接采樣導(dǎo)航直反信號(hào)的互相關(guān)處理裝置的總體架構(gòu)圖，包括一 個(gè)全頻段導(dǎo)航右旋天線l〇a，一個(gè)全頻段導(dǎo)航左旋天線10b，一個(gè)高速寬帶采集器30, 一個(gè) 計(jì)算機(jī)20, 一個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40。
[0019] 它們之間的位置連接和信號(hào)、信息走向是：全頻段導(dǎo)航右旋天線10a接收導(dǎo)航直 射射頻信號(hào)，將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)通過(guò)射頻電纜傳輸給高速寬帶 采集器30,即全頻段導(dǎo)航右旋天線10a與高速寬帶采集器30相連接。
[0020] 全頻段導(dǎo)航左旋天線10b接收經(jīng)地球表面反射的導(dǎo)航射頻信號(hào)，將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化 為電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)通過(guò)射頻電纜傳輸給高速寬帶采集器30,即全頻段導(dǎo)航左旋 天線l〇b與高速寬帶采集器30相連接。
[0021] 高速寬帶采集器30 -方面接收全頻段導(dǎo)航右旋、左旋天線傳輸?shù)闹鄙洹⒎瓷渖漕l 信號(hào)，另一方面，將量化后的原始數(shù)字信號(hào)通過(guò)PCI總線接口傳輸給計(jì)算機(jī)20,即高速寬帶 采集器30的輸入連接全頻段導(dǎo)航右旋天線10a和全頻段導(dǎo)航左旋天線10b，輸出連接計(jì)算 機(jī)20。
[0022] 在信號(hào)采集時(shí)，計(jì)算機(jī)20接收PCI總線接口的數(shù)據(jù)將其存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40 中，在信號(hào)處理時(shí)，計(jì)算機(jī)20讀取固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40的數(shù)據(jù)進(jìn)行直射、反射數(shù)字信號(hào)的軟件 處理，即計(jì)算機(jī)20的輸入連接高速寬帶采集器30和連接固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40,輸出連接固態(tài)存 儲(chǔ)硬盤(pán)40。
[0023] 在信號(hào)采集時(shí)，整個(gè)裝置的信號(hào)、信息走向全頻段導(dǎo)航右旋天線10a、全頻段導(dǎo)航 左旋天線l〇b流向高速寬帶采集器30,流向計(jì)算機(jī)20,流向固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40,在信號(hào)處理 時(shí)，信號(hào)、信息流向?yàn)楣虘B(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)40到計(jì)算機(jī)（20)。
[0024] 所述的全頻段導(dǎo)航右旋天線10a接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在內(nèi)的所有導(dǎo)航頻點(diǎn)的直射電磁信號(hào)，將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0025] 所述的全頻段導(dǎo)航左旋天線10b接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在內(nèi)的所有導(dǎo)航頻點(diǎn)的經(jīng)地球表面反射的電磁信號(hào)，將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓 信號(hào)。
[0026] 所述的高速寬帶采集器30對(duì)所述導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航直射、反射射頻信號(hào)進(jìn)行采樣、 量化將射頻信號(hào)變化為原始數(shù)字信號(hào)，其中，采樣率為656MHz，量化位數(shù)為2bit。
[0027] 所述的計(jì)算機(jī)20將原始數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)（40)中，并為軟件裝置運(yùn) 行提供硬件平臺(tái)。軟件裝置包括預(yù)處理器21和互相關(guān)處理器組22,其中，預(yù)處理器21將原 始數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波、數(shù)字下變頻以及數(shù)字降采樣分離各頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)，互相關(guān)處理 器組22由一些列相關(guān)器組成，將相對(duì)應(yīng)的直射、反射信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理得到一維時(shí)延相 關(guān)功率。
[0028] 圖2是軟件處理框圖，如圖2所示，包括一個(gè)預(yù)