● 摘要
GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)在为用户提供精确授时和定位服务的同时不断地发射微波信号资源。GNSS-R(GNSS Reflection)技术是在GNSS系统不断成熟的基础上发展起来的用于海面测高、测风、有效波高测量等诸多方面的微波遥感手段。
本文首先根据电磁信号反射理论,从散射模型、GNSS-R的几何关系以及反射信号特性三个方面阐述了GNSS-R技术的基本原理;仿真分析了反射信号在海面风场探测、海面测高和有效波高探测方面的应用;然后论述了反射信号自相关和互相关处理方法。
重点介绍了GPS和BDS多颗卫星反射信号接收处理平台的兼容性设计,以及利用FPGA相关器和DSP信号处理器实现反射信号相关处理的过程。本文采用专用导航芯片实现信号捕获,从而辅助对反射信号的搜索。针对多颗卫星信号的处理,创新性的设计了基于初始相位存储和移位寄存器的伪码发生器和逻辑相关算法,有效降低硬件资源的消耗。在数据传输方面,设计了一种“抢栈”的数据传输方式,实现多通道数据快速有效的传输。
在此基础上,通过对实验测得的海面风速和有效波高的结果与传统的海面浮标所测结果进行对比分析,验证了本文设计的GNSS-R系统能长期稳定有效地观测海面变化情况。
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