本发明专利技术公开了一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，其特征在于包括，接收信号天线组(1)、太阳能供电单元(2)，信号与信息处理一体工控机(3)，接收信号天线组(1)接收导航卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一体工控机(3)对直射信号和反射信号进行相关运算并反演得到海洋参数，信号与信息处理一体工控机(3)具有信息传输模块(35)，通过信息传输模块(35)实时的将反演的海洋参数传输到远程控制端存储。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，具体地说，是 指首先通过一个右旋天线和左旋天线接收GNSS直射、经海洋反射的信号；然后通过射频、 基带处理得到GNSS直射、反射信号复数相关值，并利用复数相关值进行海洋参数的反演。
技术介绍
利用GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)反射信号进行海洋参数的反 演是海洋遥感领域的新型手段之一，是一种无源被动式探测方式，具有设备重量轻，体积小 等优势，在进二十年，得到了国内外学者的广泛关注。该技术基本机理是导航信号在经历海 洋反射时，信号特征发生改变，通过接收、处理装置提取被海面改变的信号特征进行海洋参 数反演。 GNSS反射信号的接收、处理装置是GNSS反射信号技术的关键技术之一，根据配置 平台以及探测环境的不同，可分为陆基、岸基、机载和星载装置，不同的装置，具有不同设计 要求和标准。就目前国内GNSS反射信号的海洋探测而言，岸基装置应用最为成熟和广泛， 尤其是利用北斗GE0反射信号的海洋参数探测。 但是，已有装置有以下不足：1)安装环境局限于观测站，对于远海岸或无人岛屿 的恶劣野外环境不支持；2)反演数据局限于现场存储和显示，对于数据的远程传输和存储 不支持；3)装置控制局限于现场控制，对于远程控制不支持。 基于上述的不足，开发和研制一套支持野外环境安装、远程数据传输存储以及远 程控制的GNSS反射信号海洋参数探测系统显得非常必要，对国内远海岸或无人岛屿的海 洋观测具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，其特征在于 包括，接收信号天线组（1)、太阳能供电单元（2)，信号与信息处理一体工控机（3)，接收信 号天线组（1)接收导航卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一 体工控机（3)对直射信号和反射信号进行相关运算反演海洋参数，信号与信息处理一体工 控机（3)具有信息传输模块（35)，通过信息传输模块（35)实时的将反演的海洋参数传输到 远程控制端存储。 该系统采用一体化设计结构，具有良好的封闭性，支持远距离数据传输，适于野外 恶劣环境的观测，为不易建站的边缘海岸和岛屿观测提供了便利。【附图说明】 附图1为基于GNSS反射信号探测海洋参数一体化工控装置的系统组成架构图； 附图2为信号与信息处理一体工控机的组成架构图； 附图3为基带信号处理母板布局图； 附图4为FPGA+DSP基带处理单元框图； 附图5为FPGA运算器中的相关器实现方式框图； 附图6为工业计算机的信息处理框图； 附图7为短波通讯板卡远程数据传输时的流程图； 附图8为远程控制流程图。【具体实施方式】 下面将结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明。 图1为基于GNSS反射信号探测海洋参数一体化工控装置（以下简称装置）的系 统组成架构图。如图1所示，本实施方式的装置包括一个接收信号天线组1，一个太阳能供 电单元2, 一个信号与信息处理一体工控机3, 一个短波通讯天线4。 接收信号天线组1、太阳能供电单元2、信号与信息处理一体工控机3、短波通讯天 线4构成本实施方式的装置，设置在远海岸或无人岛屿上。接收信号天线组1接收GPS和 北斗的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一体工控机3对直射信号和反 射信号进行相关运算并反演得到海洋参数，并通过短波通讯天线4将海洋参数传输到控制 终端（未图示）。短波通讯天线4既是发射天线又是接收天线，在接收到控制终端发出的控 制信号时，信号与信息处理一体工控机3执行控制终端的远程控制。 接收信号天线组1包括一个支持GPSL1和北斗B1双频点的右旋天线11，一个支 持GPSL1和北斗B1双频点的左旋天线12, 一个天线架13。右旋天线11接收GNSS直射信 号，将电磁信号转换为电压信号；左旋天线12接收GNSS海洋反射信号，将电磁信号转换为 电压信号；天线架13将右旋天线11固定在其顶部并指向天顶方向，将左旋天线12固定其 顶部以下一段距离（距离可调）并指向海洋方向（方向可调）。接收信号天线组1通过信 号电缆与信号与信息处理一体工控机3连接，接收到的直射信号和反射信号由信号电缆输 入到信号与信息处理一体工控机3。 太阳能供电单元2包括一个太阳能电池板21，一个控制器22,一个蓄电池23。太 阳能电池板21固定在天线架13中部，指向太阳照射方向，接收太阳能并将其转换为电能； 控制器22控制整个太阳能供电单元2的工作状态和蓄电池23的过充电保护；在阳光充足 时，太阳能电池板21 -边对信号与信息处理一体工控机3供电，一边对蓄电池23充电，由 蓄电池23将多余的电能存储，在无阳光或阳光不足时，由蓄电池23为整个装置供电。 附图2为信号与信息处理一体工控机的组成架构图，包括两个功分器31 (31a、 31b)、一个射频子板32、一个基带处理母板33、一个工业计算机34、一个短波通讯板卡35。 信号与信息处理一体工控机3采用一体化结构，各个组成部分封装于一个工控机箱内，具 有良好的封闭性（防水、防尘）和轻巧性，适合安装在恶劣的野外环境。 信号与信息处理一体工控机3包括，功分器31a(功分器1)将一路GNSS直射信号 分成三路直射信号射频1、射频2以及射频3,功分器31b(功分器2)将一路GNSS反射信号 分为两路反射信号射频4和射频5。射频子板32接收两路直射射频2、射频3,两路反射信 号射频4、射频5,通过下变频、滤波、自动增益控制、采样以及量化，将一路射频2变为2bit 的GPSL1数字中频信号，射频3变为2bit的北斗B1数字中频信号，一路射频4变为2bit 的GPSL1反射数字中频信号，射频5变为2bit的北斗B1反射数字中频信号。射频子板32 通过两个2XSpin的插针固定在基带处理母板33上，并与之进行数据通信。 附图3为基带处理母板布局图，包括两个射频底座区338、339、一个UM220导航模 块331，一个FPGA+DSP基带处理单元332，一个D型电源接口 333，一个串口RS232接口 334， 一个网口 335, 一个USB2.0接口 336, 5个螺丝固定孔337 (其中一个未示出）。射频底座区 338、339均提供两个2X8pin的插槽，用于固定射频子板32并进行数据交互，其中一个射 频底座区为常用，另一个作为备用，在后续系统扩展时应用；UM220导航模块331是一个支 持GPSL1和北斗B1双频定位的导航S0C芯片，接收一路直射射频信号进行定位，为整个装 置提供位置、时间信息；FPGA+DSP基带处理单元332通过SPI配置管脚对插在射频底座区 338、或339插槽中的射频子板32进行配置，将其配置为射频1对应的输出为GPSL1直射 数字中频信号，射频3对应的输出为北斗B1直射数字中频信号，射频2对应的输出为GPS L1反射数字中频信号，射频4对应的输出为北斗B1反射数字中频信号，同时，接收射频子板 32输出的中频数字流，进行相关运算分别得到GPSL1直射、反射信号，北斗直射、反射信号 的复数相关值，整个单元的输入时钟由射频子板32提供；D型电源接口 333与太阳能供电 单元2连接，为整个基带处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于GNSS反射信号探测海洋参数的一体工控装置，其特征在于包括，接收信号天线组(1)、太阳能供电单元(2)，信号与信息处理一体工控机(3)，接收信号天线组(1)接收导航卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号；信号与信息处理一体工控机(3)对直射信号和反射信号进行相关运算反演海洋参数，信号与信息处理一体工控机(3)具有信息传输模块(35)，通过信息传输模块(35)实时的将反演的海洋参数传输到远程控制端存储。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，
申请(专利权)人：北京航大泰科信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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