一种兼容GNSS‑R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106291560A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610955135.2(22)申请日2016.10.27(71)申请人中国科学院国家空间科学中心地址100190北京市海淀区中关村南二条1号(72)发明人孙越强杜起飞柳聪亮王先毅白伟华蔡跃荣孟祥广夏俊明王冬伟吴春俊刘成赵丹阳李伟(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472代理人王宇杨杨青(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)G01S19/14(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪(57)摘要本发明提供了一种兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪，包括：定位天线、掩星天线、反射天线、射频单元和掩星处理单元；所述的射频单元将定位天线、反射天线、大气掩星天线和电离层掩星天线接收的信号进行放大、射频滤波处理后，将生成的射频信号输入至掩星处理单元；所述的掩星处理单元通过接收的射频信号进行GNSS卫星捕获和跟踪，并利用跟踪后的信号计算获得卫星位置及速度信息、GNSS掩星信号的载波相位和幅度，以及GNSS-R反射信号的二维延迟多普勒图。利用上述GNSS无线电掩星探测仪能够实现同一载荷、同一卫星同时进行GNSS掩星探测和GNSS-R遥感探测。CN106291560ACN106291560A权利要求书1/1页1.一种兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪，其特征在于，包括：定位天线、掩星天线、反射天线、射频单元和掩星处理单元；所述的定位天线探测并接收GNSS卫星发射的直射信号，所述的掩星天线包括大气掩星天线和电离层掩星天线，所述的大气掩星天线和电离层掩星天线分别探测并接收GNSS卫星发射的穿过大气和电离层的掩星信号，所述的反射天线接收GNSS-R反射信号；所述的射频单元将定位天线、反射天线、大气掩星天线和电离层掩星天线接收的信号进行放大、射频滤波处理后，将生成的射频信号输入至掩星处理单元；所述的掩星处理单元通过接收的射频信号进行GNSS卫星捕获和跟踪，并利用跟踪后的信号计算获得卫星位置及速度信息、GNSS掩星信号的载波相位和幅度，以及GNSS-R反射信号的二维延迟多普勒图。2.根据权利要求1所述的兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪，其特征在于，所述的射频单元包括：低噪声放大器和射频滤波器；所述的低噪声放大器用于将定位天线、反射天线、大气掩星天线和电离层掩星天线接收的信号进行放大，并通过射频滤波器进行射频滤波。3.根据权利要求1所述的兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪，其特征在于，所述的掩星处理单元包括：中频处理电路和基带处理电路；所述的中频处理电路包括：混频器、中频滤波器和AGC放大器，所述的混频器用于将射频信号下变频至中频信号，并通过中频滤波器将该中频信号进行滤波处理，所述的AGC放大器用于将滤波后的中频信号进行放大处理后输出至基带处理电路；所述的基带处理电路包括：AD转换器、FPGA芯片和CPU芯片，所述的AD转换器将AGC放大器输出的中频信号转换成数字信号后，通过CPU芯片控制FPGA芯片对该数字信号进行捕获和跟踪，对跟踪后的信号进行伪距、载波相位测量，并解算出卫星位置及速度信息、GNSS-R反射信号的二维延迟多普勒图。2CN106291560A说明书1/4页一种兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪技术领域[0001]本发明属于GNSS遥感探测和GNSS气象学领域，具体涉及一种兼容GNSS-R探测技术的GNSS无线电掩星探测仪。背景技术[0002]随着GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)日臻完善，GNSS遥感技术应运而生，并得到了长足的发展。GNSS遥感技术是利用无线电波在地球大气中传播，或被地物反射后的信号幅度、相位等物理量的变化，来反演地球大气、海洋和土壤等气象要素。目前，GNSS遥感技术主要包括GNSS掩星探测技术和GNSS-R(GNSSReflectometry)探测技术。[0003]GNSS掩星探测技术采用星载高动态GNSS接收机，对GNSS卫星进行临边观测获得相位值，结合GNSS和低轨卫星的位置、速度等信息计算弯曲角，然后用Abel积分变换反演得到大气折射率，进而计算地球大气的温度、密度和气压等大气参数剖面及电离层电子密度剖面。运用GNSS掩星探测技术可实现地球大气层和电离层探测，具有高精度、高垂直分辨率、长期稳定、全球覆盖、全天候探测等优势，其探测资料对数值天气预报、气候与全球变化研究、临近空间环境监测与研究等具有重要的科学意义。自1995年美国的