基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置及方法，包括：一体化天线阵列、GNSS直达天线、射频信号处理电路、数字信号处理电路、反熔丝FPGA以及FLASH存储器，一体化天线阵列和GNSS直达天线与射频信号处理电路相连，射频信号处理电路与数字信号处理电路相连，数字信号处理电路与反熔丝FPGA相连，反熔丝FPGA与FLASH存储器相连，本发明专利技术实施例的技术方案，可实现探测成本降低、装置体积减小、资源可配置以及共享的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置及方法
本专利技术实施例涉及空间探测领域，尤其涉及一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置及方法。
技术介绍
随着GNSS的发展，GNSS遥感技术应运而生，其利用无线电波在地球大气中传播的信号或者被地物反射后的信号的幅度、相位等物理量的变化，来反演地球大气、海洋和土壤等的相关要素，应用前景极其广阔。目前，GNSS遥感技术主要包括GNSS掩星探测技术和GNSS-R反射探测技术，它们是利用安装在浮空器或者地球低轨道卫星上的GNSS-R掩星接收机和GNSS-R反射接收机独立实现的。现有的GNSS遥感技术中不能将GNSS掩星探测技术和GNSS-R反射探测技术结合起来实现硬件资源以及数据信息的共享，存在装置体积大、成本高、功能单一，资源浪费的弊端。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置及方法，以实现探测成本降低、装置体积减小、资源可配置以及共享。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置，包括：一体化天线阵列、GNSS直达天线、射频信号处理电路、数字信号处理电路、反熔丝FPGA以及FLASH存储器；所述一体化天线阵列，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号以及GNSS-R反射射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述GNSS直达天线，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS直达射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述射频信号处理电路，与所述数字信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号、GNSS-R反射射频信号和GNSS直达射频信号处理为GNSS掩星数字基带信号、GNSS-R反射数字基带信号以及GNSS直达数字基带信号并发送至所述数字信号处理电路；所述数字信号处理电路，与所述反熔丝FPGA相连，用于通过所述反熔丝FPGA载入位流文件，并根据所述位流文件对接收的所述GNSS掩星数字基带信号、所述GNSS-R反射数字基带信号以及所述GNSS直达数字基带信号进行数字信号处理；所述反熔丝FPGA，与所述FLASH存储器相连，用于根据对地上遥测指令的指令解析结果，从所述FLASH存储器中获取匹配的位流文件并加载至所述数字信号处理电路；所述FLASH存储器，用于存储掩星探测与反射探测全功能的位流文件、单一掩星探测功能的位流文件、单一反射探测功能的位流文件以及标准功能的位流文件。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化方法，包括；反熔丝FPGA在检测到上电启动指令时，获取地上遥测指令进行指令解析；所述反熔丝FPGA根据对所述地上遥测指令的指令解析结果，从FLASH存储器中获取匹配的位流文件加载至数字信号处理电路，以使所述数字信号处理电路根据载入的位流文件，执行匹配的掩星探测，和/或反射探测功能；其中，所述FLASH存储器，用于存储掩星探测与反射探测全功能的位流文件、单一掩星探测功能的位流文件、单一反射探测功能的位流文件以及标准功能的位流文件。本专利技术实施例通过分别将一体化天线阵列和GNSS直达天线与射频信号处理电路相连，用于将接收到的各种射频信号发送至射频信号处理电路；将射频信号处理电路与数字信号处理电路相连，用于将接收到的各种射频信号对应的基带信号、并发送至数字信号处理电路；将数字信号处理电路与反熔丝FPGA相连，用于通过反熔丝FPGA载入位流文件，并根据位流文件对接收的各种基带信号信号进行数字信号处理；将反熔丝FPGA与FLASH存储器相连，用于根据对地上遥测指令的指令解析结果，从FLASH存储器中获取匹配的位流文件并加载至数字信号处理电路，从而形成一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置，解决了现有GNSS遥感技术中不能将GNSS掩星探测技术和GNSS-R反射探测技术结合起来实现硬件资源以及数据信息共享，装置体积大、成本高、功能单一，资源浪费的问题，实现了探测成本降低、装置体积减小、资源可配置以及共享的效果。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化方法的流程图；图3是本专利技术实施例三提供的一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置的结构示意图，本实施例可适用于利用GNSS遥感技术探测地球大气、海洋和土壤等的相关要素的情况，该基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置包括一体化天线阵列1、GNSS直达天线2、射频信号处理电路3、数字信号处理电路4、反熔丝FPGA5以及FLASH存储器6。需要说明的是，本专利技术实施例提供的基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置可以配置在浮空器上，以实现上述掩星探测与反射探测功能，其中，浮空器可以为系留气球或者飞艇(一般飞艇、平流层飞艇、近空间飞艇和空间飞艇等)。典型的，本专利技术实施例所适配的浮空器一般为小型浮空器。一体化天线阵列1，与射频信号处理电路3相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号以及GNSS-R反射射频信号发送至射频信号处理电路3。其中，在任意工作模式下，一体化天线阵列1都同时接收GNSS掩星射频信号以及GNSS-R反射射频信号，并发送至射频信号处理电路3。GNSS直达天线2，与射频信号处理电路3相连，用于将接收到的GNSS直达射频信号发送至射频信号处理电路。其中，实现GNSS导航定位定轨功能的直达射频信号是由GNSS直达天线2接收的，该GNSS导航定位定轨功能用于为不同工作模式提供准确的定位信息和时间基准，从而保证在此基础上得到的数据处理信息准确。射频信号处理电路3，与数字信号处理电路4相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号、GNSS-R反射射频信号和GNSS直达射频信号处理为GNSS掩星数字基带信号、GNSS-R反射数字基带信号以及GNSS直达数字基带信号并发送至数字信号处理电路4。其中，射频信号处理电路3用于将从一体化天线阵列1以及GNSS直达天线2端接收到的射频信号处理为数字基带信号，也就是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形，且射频信号处理电路3包括多个输出通道，支持不同频段的信号输出到数字信号处理电路4中。数字信号处理电路4，与反熔丝FPGA5相连，用于通过反熔丝FPGA5载入位流文件，并根据位流文件对接收的GNSS掩星数字基带信号、GNSS-R反射数字基带信号以及GNSS直达数字基带信号进行数字信号处理。其中，数字信号处理电路根据反熔丝FPGA5载入的位流文件判断目前的工作模式，在本实施例中的一体化装置中，有三种工作模式，即掩星探测与反射探测全功能工作模式、单一掩星探测功能工作模式以及单一反射探测功能工作模式，根据载入的位流文件类型确定工作模式后，数字信号处理电路4接收GNSS直达数字基带信号以及与工作模式对应的射频信号，例如，当工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置，其特征在于，包括：一体化天线阵列、GNSS直达天线、射频信号处理电路、数字信号处理电路、反熔丝FPGA以及FLASH存储器；所述一体化天线阵列，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号以及GNSS‑R反射射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述GNSS直达天线，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS直达射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述射频信号处理电路，与所述数字信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号、GNSS‑R反射射频信号和GNSS直达射频信号处理为GNSS掩星数字基带信号、GNSS‑R反射数字基带信号以及GNSS直达数字基带信号并发送至所述数字信号处理电路；所述数字信号处理电路，与所述反熔丝FPGA相连，用于通过所述反熔丝FPGA载入位流文件，并根据所述位流文件对接收的所述GNSS掩星数字基带信号、所述GNSS‑R反射数字基带信号以及所述GNSS直达数字基带信号进行数字信号处理；所述反熔丝FPGA，与所述FLASH存储器相连，用于根据对地上遥测指令的指令解析结果，从所述FLASH存储器中获取匹配的位流文件并加载至所述数字信号处理电路；所述FLASH存储器，用于存储掩星探测与反射探测全功能的位流文件、单一掩星探测功能的位流文件、单一反射探测功能的位流文件以及标准功能的位流文件。...

【技术特征摘要】
1.一种基于浮空器的集成掩星与反射探测的一体化装置，其特征在于，包括：一体化天线阵列、GNSS直达天线、射频信号处理电路、数字信号处理电路、反熔丝FPGA以及FLASH存储器；所述一体化天线阵列，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号以及GNSS-R反射射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述GNSS直达天线，与所述射频信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS直达射频信号发送至所述射频信号处理电路；所述射频信号处理电路，与所述数字信号处理电路相连，用于将接收到的GNSS掩星射频信号、GNSS-R反射射频信号和GNSS直达射频信号处理为GNSS掩星数字基带信号、GNSS-R反射数字基带信号以及GNSS直达数字基带信号并发送至所述数字信号处理电路；所述数字信号处理电路，与所述反熔丝FPGA相连，用于通过所述反熔丝FPGA载入位流文件，并根据所述位流文件对接收的所述GNSS掩星数字基带信号、所述GNSS-R反射数字基带信号以及所述GNSS直达数字基带信号进行数字信号处理；所述反熔丝FPGA，与所述FLASH存储器相连，用于根据对地上遥测指令的指令解析结果，从所述FLASH存储器中获取匹配的位流文件并加载至所述数字信号处理电路；所述FLASH存储器，用于存储掩星探测与反射探测全功能的位流文件、单一掩星探测功能的位流文件、单一反射探测功能的位流文件以及标准功能的位流文件。2.根据权利要求1所述的一体化装置，其特征在于，所述射频信号处理电路具体包括：GNSS掩星射频信号处理子电路、GNSS-R反射射频信号处理子电路以及GNSS直达射频信号处理子电路，其中：所述GNSS掩星射频信号处理子电路，分别与所述一体化天线阵列以及所述数字信号处理电路相连；所述GNSS-R反射射频信号处理子电路，分别与所述一体化天线阵列以及所述数字信号处理电路相连；所述GNSS直达射频信号处理子电路，分别与所述GNSS直达天线以及所述数字信号处理电路相连；所述GNSS掩星射频信号处理子电路、GNSS-R反射射频信号处理子电路以及GNSS直达射频信号处理子电路中均包括：相连的放大滤波电路以及射频处理芯片；所述放大滤波电路，与所述一体化天线阵列或者所述GNSS直达天线相连，用于对接收到的GNSS掩星射频信号、GNSS-R反射射频信号或者GNSS直达射频信号进行放大滤波处理；所述射频处理芯片，与所述数字信号处理电路相连，用于将放大滤波处理后的射频信号处理为数字基带信号。3.根据权利要求2所述的一体化装置，其特征在于，所述数字信号处理电路包括：相连接的SRAM型FPGA以及SOC处理器，其中：所述SRAM型FPGA，分别与所述GNSS掩星射频信号处理子电路、GNSS-R反射射频信号处理子电路以及所述反熔丝FPGA相连，用于根据通过所述反熔丝FPGA载入的掩星探测与反射探测全功能的位流文件、单一掩星探测功能的位流文件或者单一反射探测功能的位流文件，对接收的所述GNSS掩星数字基带信号，和/或所述GNSS-R反射数字基带信号进行预处理后，发送至所述SOC处理器；所述SOC处理器，分别与所述GNSS直达射频信号处理子电路以及所述反熔丝FPGA相连，用于根据通过所述反熔丝FPGA载入的标准位流文件，对接收的GNSS直达数字基带信号进行预处理后，对预处理后的所述GNSS直达数字基带信号，以及接收到的预处理后的所述GNSS掩星数字基带信号，和/或所述GNSS-R反射数字基带信号，进行解析处理。4.根据权利要求1-3任一项所述的一体化装置，其特征在于，所述一体化天线阵列包括：2*4天线阵列，GNSS掩星射频信号合成单元以及GNSS-R反射射频信号合成单元；所述2*4天线阵列中的各双圆极化天线阵元分别与所述GNSS掩星射频信号合成单元以及所述GNSS-R反射射频信号合成单元相连，所述双圆极化天线阵元包括右旋圆极化天线以及左旋圆极化天线；所述GNSS掩星射频信号合成单元，包括，GNSS掩星天线合成网络，所述GNSS掩星天线合成网络与所述GNSS掩星射频信号处理子电路相连，所述GNSS掩星天线合成网络用于将所述各右旋圆极化天线接收的信号合成为所述GNSS掩星射频信号；所述GNSS-R反射射频信号合成单元，包括：相连接的移相器以及GNSS-R反射天线合成网络，所述移相器与所述2*4天线阵列中的各天线相连，所述GNSS-R反射天线合成网络与所述GNSS掩星射频信号处理子电路相连；所述移相器，用于将各左旋圆极化天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌兴，杨荣康，郭启云，王鹏程，温凯，张春泽，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，天津讯联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11