基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于GNSS‑RSAR地基的数据采集成像装置，属于导航领域，所述数据采集成像装置执行的成像步骤包括：借助GNSS直射天线接收包括直射信号和反射信号在内的卫星射频信号，在下变频模块中将接收到的卫星射频信号转换为中频信号；在数字量化模块中对接收到的中频信号进行量化处理，基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，确定接收机接收到的回波信号表达式；对回波信号进行匹配滤波处理，结合量化处理后的反射信号进行卷积运算，得到针对不同方位向时刻的成像结果。通过利用本装置对采集的GNSS卫星数据进行近似实时处理，不需要对采集数据进行大数据量存储，避免了该装置在长期使用过程中产生大量数据的问题，有更好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置
本专利技术属于导航领域，特别涉及基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置。
技术介绍
基于全球导航卫星系统反射测量(GlobalNavigationSatelliteSystemReflectometry，GNSS-RSAR)成像技术具有以下优点：1、系统自身不发射电磁波信号，而是利用非合作的GNSS卫星作为辐射源，不易被敌方感知，具有很强的生存能力和隐蔽性；2、工作性能优异，可以全天候、昼夜连续工作。3、GNSS导航卫星数量有100多颗，基站可同时接受多颗卫星的直射信号与反射信号，可实现感知区域的多角度观测，比传统合成孔径雷达提供更丰富的图像信息。目前，该领域内的研究方式局限于利用GNSS接收机或中频采集器对数据进行采集，并在PC端对采集数据进行二次开发，传统的合成孔径雷达重访周期长，影响了其在雷达领域的实际应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，不需要对采集数据进行大数据量存储，避免了该装置在长期使用过程中产生大量数据的问题，有更好的实用价值。为了达到上述技术目的，本专利技术提供了基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，所述数据采集成像装置执行的成像步骤，包括：在接收机中借助GNSS直射天线接收包括直射信号和反射信号在内的卫星射频信号，在下变频模块中将接收到的卫星射频信号转换为中频信号；在数字量化模块中对接收到的中频信号进行量化处理，基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式；对回波信号进行匹配滤波处理，结合量化处理后的反射信号进行卷积运算，得到针对不同方位向时刻的成像结果。可选的，所述基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，包括：提取直射信号的码相位和载波相位；反射信号的数学形式如公式1所示式中c为光速，RTij和RRij分别表示为卫星和接收机到区域中坐标为(xi,yj)的点的距离，η为方位向时间，t为距离向时间，srij(t,η)表示区域内一点(xi,yj)的反射信号。可选的，所述根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式，包括：回波信号为探测区域内所有点的反射信号的叠加，如公式2所示式中c为光速，RTij和RRij分别表示为卫星和接收机到区域中坐标为(xi,yj)的点的距离，t为距离向时间，srij(t,η)表示区域内一点(xi,yj)的反射信号，sr(t,η)为接收机接收到的回波信号，即探测区域内所有点的反射信号的叠加。可选的，所述数据采集成像装置，还包括：对得到的不同方位向时刻的成像结果进行相干累加处理。可选的，所述对得到的不同方位向时刻的成像结果进行相干累加处理，包括：对成像结果进行相位补偿，在补偿后直接将幅度相加。可选的，所述对成像结果进行相位补偿，包括：通过对卫星位置、接收机位置和目标点的相对位置进行计算获取反射信号与直达波信号的时延差。可选的，所述成像步骤，还包括：获取待所成像区域的导航卫星分布情况，分布情况包括卫星高度角/卫星方位角/接收机方位角/接收机俯仰角；通过包括分辨率、信噪比、信号功率、信号可捕获行的相关参数的计算，挑选最优分辨率和信噪比卫星。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：通过利用本装置对采集的GNSS卫星数据进行近似实时处理，不需要对采集数据进行大数据量存储，避免了该装置在长期使用过程中产生大量数据的问题，有更好的实用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的数据采集成像装置执行成像步骤的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的结构作进一步地描述。实施例一本专利技术提供了基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，如图1所示，所述数据采集成像装置执行的成像步骤，包括：11、在接收机中借助GNSS直射天线接收包括直射信号和反射信号在内的卫星射频信号，在下变频模块中将接收到的卫星射频信号转换为中频信号；12、在数字量化模块中对接收到的中频信号进行量化处理，基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式；13、对回波信号进行匹配滤波处理，结合量化处理后的反射信号进行卷积运算，得到针对不同方位向时刻的成像结果。在实施中，本专利技术实施例提出的数据采集成像装置，利用GNSS导航信号的直射信号与反射信号的互相关特性，属于双基地雷达探测模式。利用该特性对地成像，主要是选择GNSS卫星作为信号辐射源，同一颗卫星的直射信号与其反射信号为三角波，通过相应的BP算法，完成对地成像。该装置包含GNSS接收天线模块、信号采集存储模块、信号处理模块、成像处理模块。GNSS接收天线分为直射信号天线和反射信号天线，直射信号天线用于接收GNSS直射信号完成直射通道的捕获/跟踪/定位，反射信号天线用于实时接收探测区域内的GNSS卫星信号的目标回波信号。信号采集模块主要是将GNSS卫星直反信号进行实时采集，对其进行量化，将数据传送给信号处理模块。在信号处理模块中，主要是在基于FPGA(内嵌ARM架构的微控制单元)框架中完成GNSS卫星信号的捕获、跟踪、定位等过程，同时由微控制单元实现成像算法模块，最终通过USB接口输出成像数据。具体的，所述基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，包括：提取直射信号的码相位和载波相位；反射信号的数学形式如公式1所示式中c为光速，RTij和RRij分别表示为卫星和接收机到区域中坐标为(xi,yj)的点的距离，η为方位向时间，t为距离向时间，srij(t,η)表示区域内一点(xi,yj)的反射信号。在实施中，提取直射信号的码相位和载波相位，用来与反射通道信号进行同步。反射信号可以认为是直射信号经过一定时间的延时和衰减得到的信号，忽略信号幅度的变化，反射信号的数学形式如公式1所示。可选的，所述根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式，包括：回波信号为探测区域内所有点的反射信号的叠加，如公式2所示式中c为光速，RTij和RRij分别表示为卫星和接收机到区域中坐标为(xi,yj)的点的距离，t为距离向时间，srij(t,η)表示区域内一点(xi,yj)的反射信号，sr(t,η)为接收机接收到的回波信号，即探测区域内所有点的反射信号的叠加。可选的，所述数据采集成像装置，还包括：对得到的不同方位向时刻的成像结果进行相干累加处理。包括：对成像结果进行相位补偿，在补偿后直接将幅度相加。其中，对成像结果进行相位补偿，包括：通过对卫星位置、接收机位置和目标点的相对位置进行计算获取反射信号与直达波信号的时延差。在实施中，成像算法选用经典的时域BP算法，此算法不受SAR系统几何构型，接收机模式等限制，只需知道发射机、目标点和接收机三者的几何关系即可，可以适用于任何成像场景、任何模式。BP算法没有对雷达的运动方式做任何假设和限制，理论上是一种成像精度最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于GNSS‑RSAR地基的数据采集成像装置，其特征在于，所述数据采集成像装置执行的成像步骤，包括：在接收机中借助GNSS直射天线接收包括直射信号和反射信号在内的卫星射频信号，在下变频模块中将接收到的卫星射频信号转换为中频信号；在数字量化模块中对接收到的中频信号进行量化处理，基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式；对回波信号进行匹配滤波处理，结合量化处理后的反射信号进行卷积运算，得到针对不同方位向时刻的成像结果。

【技术特征摘要】
1.基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，其特征在于，所述数据采集成像装置执行的成像步骤，包括：在接收机中借助GNSS直射天线接收包括直射信号和反射信号在内的卫星射频信号，在下变频模块中将接收到的卫星射频信号转换为中频信号；在数字量化模块中对接收到的中频信号进行量化处理，基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式；对回波信号进行匹配滤波处理，结合量化处理后的反射信号进行卷积运算，得到针对不同方位向时刻的成像结果。2.根据权利要求1所述的基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，其特征在于，所述基于量化处理后的直射信号的参数信息确定反射信号表达式，包括：提取直射信号的码相位和载波相位；反射信号的数学形式如公式1所示式中c为光速，RTij和RRij分别表示为卫星和接收机到区域中坐标为(xi,yj)的点的距离，η为方位向时间，t为距离向时间，srij(t,η)表示区域内一点(xi,yj)的反射信号。3.根据权利要求2所述的基于GNSS-RSAR地基的数据采集成像装置，其特征在于，所述根据反射信号表达式确定接收机接收到的回波信号表达式，包括：回波信号为探测区域内所有点的反射信号的叠加，如公式2所示式中c为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱云龙，吴世玉，王博，
申请(专利权)人：金华航大北斗应用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33