一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置及GNSS-R综合探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分布式计算的GNSS‑R相关器装置及GNSS‑R综合探测装置，其多通道阵列信号处理模块用于接收导航卫星信号，并输出数字波束合成信号及导航卫星信号的原始数据；相关器模块包括主控单元和计算单元，完成导航卫星信号的波束角计算、理论镜面反射点计算、反射通道PRN选择、反射信号控制量计算、GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的采集、数据下传类型的选择；相关器遥控遥测模块用于采集遥测信息及发送遥控指令；固存模块用于存储和回发导航卫星信号的原始数据。本发明专利技术采用主控单元控制辅计算单元的控制模式，方便扩展计算单元，最大程度的节省了硬件资源；同时还有效解决了采集的GNSS‑R原始数据无法下传的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置及GNSS-R综合探测装置
本申请涉及相关器领域，尤其涉及一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置及GNSS-R综合探测装置。
技术介绍
GNSS-R综合探测装置采用GNSS-R(GlobalNavigationSatelliteSystem-Reflection)双基雷达散射海洋遥感技术，是一项崭新的、有效的、低成本的微波遥感技术，通过相关器的分布式计算设计、载荷的多工作模式设计，实现相关器的集成化、轻量化，并且可根据载荷的应用探测需求来灵活的扩展相关器模块板卡以及数字通道数量，相应的就扩大了整个GNSS-R载荷的探测刈幅，可应用于中尺度海面平均高度、海面风场、有效波高、海冰等战场环境要素的探测。目前，地基、机载、星载GNSS-R探测仪采用的都是单板设计的相关器，在扩展相关器的计算能力的时候，也是通过简单的单机数量扩展的方式来进行的，这样不利于主控单元对于辅计算单元的状态控制，而且会浪费若干资源。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置及GNSS-R综合探测装置，GNSS-R相关器装置采用主控单元控制辅计算单元的设计方式以及板卡层叠式安装的结构设计方式，解决了传统相关器的功能可扩展性差的问题；通过采用遥控遥测与相关器板卡直接相连的设计方式，灵活切换相关器的工作模式，解决传统相关器的工作模式单一的问题。为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，包括：多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块、固存模块和二次电源，其中，所述多通道阵列信号处理模块用于接收GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号，并对所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行数字波束合成，输出最终形成的数字波束合成信号及所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述相关器模块包括主控单元和计算单元，所述主控单元和计算单元完成导航卫星信号的波束角计算、理论镜面反射点计算、反射通道PRN选择、反射信号控制量计算、GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的采集、数据下传类型的选择；所述相关器遥控遥测模块用于采集遥测信息及接收遥控指令，并将遥控指令发送给多通道阵列信号处理模块、相关器模块或固存模块；所述固存模块用于存储和回发所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述二次电源用于给所述多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块和固存模块供电。较佳地，所述相关器模块预留有所述计算单元的通信接口。较佳地，所述主控单元设置有多功能接口，所述多功能接口可选择用作对所述固存模块的输出数据接口或对所述计算单元的DDM遥感数据接口。较佳地，其工作模式包括校准模式、底噪模式、DDM数据计算及传输模式和原始数据采集及传输模式。较佳地，在校准模式下，所述相关器模块控制校正源产生校准信号，校准信号辐射至阵面，同时，校准信号进入所述相关器模块，所述主控单元和计算单元分别计算不同通道的相对延迟时间，并进行存储；所述多通道阵列信号处理模块将所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行分组，分别给所述主控单元和计算单元分别输出相应波束编号的波束信号；所述固存模块停止工作，不进行任何读写工作。较佳地，在底噪模式下，所述相关器模块产生射频组件的通道开关控制信号，传输给阵面遥控遥测模块；所述主控单元与计算单元切换至直-反信号互相关状态，分别生成相应通道的带有底噪信息的DDM信息，所述计算单元将相应通道的带有底噪信息的DDM信息回传给所述主控单元；所述多通道阵列信号处理模块将所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行分组，分别给所述主控单元和计算单元分别输出相应波束编号的波束信号；所述固存模块停止工作，不进行任何读写工作。较佳地，在DDM数据计算及传输模式下，所述相关器模块产生导航卫星信号的波束角控制信号，传输给所述多通道阵列信号处理模块；所述计算单元将其计算的观测量、DDM信息回传给所述主控单元，所述主控单元将观测量、DDM信息打包输出；所述多通道阵列信号处理模块将所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行分组，分别给所述主控单元和计算单元分别输出相应波束编号的波束信号；所述固存模块停止工作，不进行任何读写工作。较佳地，在数据采集及传输模式下，所述多通道阵列信号处理模块将GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号通过LVDS信号传输给所述固存模块；所述相关器模块产生对所述固存模块的控制信号，与所述固存模块进行读操作、写操作。较佳地，所述相关器模块与所述固存模块进行读操作、写操作的方法如下：如果所述固存模块是满的，所述主控模块从固存模块进行数据回读下传；如果所述固存模块未满，所述固存模块进行数据采集。较佳地，在所述数据回读下传过程中，如果所述固存模块的数据回传完毕，若当前工作模式没有发生切换，则继续进行新一轮的数据采集存储及回传；如果所述固存模块的数据未回传完毕时断电，则所述固存模块保存未回传的数据，或者对固存模块进行数据擦除。本专利技术还公开了一种基于分布式计算的GNSS-R探测装置，包括上述实施例任一基于分布式计算的GNSS-R相关器装置。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：1、本专利技术实施例GNSS-R相关器装置采用主控单元控制辅计算单元的状态控制模式，方便扩展计算单元，最大程度的节省了硬件资源；2、本专利技术实施例GNSS-R相关器装置采用固存模块与相关器模块交互的方式，有效解决了采集的GNSS-R原始数据无法下传的问题，同时主控单元设置有多功能接口，可通过使能控制用作对固存模块的输出数据接口或计算单元的DDM遥感数据接口，减少了GNSS-R探测装置对卫星平台的数据输出接口个数，节省了卫星平台的资源；3、本专利技术实施例GNSS-R相关器装置根据遥控遥测信息，可工作在校准模式、底噪模式、DDM数据计算及传输模式、原始数据采集及传输模式共4种工作模式，可仅需在轨校正，记录阵面之间不同通道之间的相对延迟时间，对干涉式互相关功率谱的计算进行校正，同时可记录底噪模式下的DDM数据，下传仪器自身噪声数据，为进一步提高遥感数据的反演精度提供数据源；4、本专利技术实施例采用的分布式相关计算原理，通过相关器主控单元FPGA1控制计算单元FPGA2的方式，计算导航卫星信号的干涉式GNSS-R互相关功率谱，并且预留了扩展计算单元的通信接口，可有效扩展载荷的波束个数、互相关通道数目。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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。附图中：图1为本专利技术实施例基于分布式计算的新型GNSS-R相关器装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例相关器模块的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的一种基于分布式计算的新型GNSS-R相关器装置及综合探测装置进行详细的描述，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式计算的GNSS‑R相关器装置，其特征在于，包括：多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块、固存模块和二次电源，其中，所述多通道阵列信号处理模块用于接收GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号，并对所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行数字波束合成，输出最终形成的数字波束合成信号及所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述相关器模块包括主控单元和计算单元，所述主控单元和计算单元完成导航卫星信号的波束角计算、理论镜面反射点计算、反射通道PRN选择、反射信号控制量计算、GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的采集、数据下传类型的选择；所述相关器遥控遥测模块用于采集遥测信息及接收遥控指令，并将遥控指令发送给多通道阵列信号处理模块、相关器模块或固存模块；所述固存模块用于存储和回发所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述二次电源用于给所述多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块和固存模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，其特征在于，包括：多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块、固存模块和二次电源，其中，所述多通道阵列信号处理模块用于接收GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号，并对所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行数字波束合成，输出最终形成的数字波束合成信号及所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述相关器模块包括主控单元和计算单元，所述主控单元和计算单元完成导航卫星信号的波束角计算、理论镜面反射点计算、反射通道PRN选择、反射信号控制量计算、GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的采集、数据下传类型的选择；所述相关器遥控遥测模块用于采集遥测信息及接收遥控指令，并将遥控指令发送给多通道阵列信号处理模块、相关器模块或固存模块；所述固存模块用于存储和回发所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号的原始数据；所述二次电源用于给所述多通道阵列信号处理模块、相关器模块、相关器遥控遥测模块和固存模块供电。2.根据权利要求1所述的基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，其特征在于，所述相关器模块预留有所述计算单元的通信接口。3.根据权利要求1所述的基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，其特征在于，所述主控单元设置有多功能接口，所述多功能接口可选择用作对所述固存模块的输出数据接口或对所述计算单元的DDM遥感数据接口。4.根据权利要求1所述的基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，其特征在于，其工作模式包括校准模式、底噪模式、DDM数据计算及传输模式和原始数据采集及传输模式。5.根据权利要求4所述的基于分布式计算的GNSS-R相关器装置，其特征在于，在校准模式下，所述相关器模块控制校正源产生校准信号，校准信号辐射至阵面，同时，校准信号进入所述相关器模块，所述主控单元和计算单元分别计算不同通道的相对延迟时间，并进行存储；所述多通道阵列信号处理模块将所述GNSS直射数字中频信号和GNSS反射数字中频信号进行分组，分别给所述主控单元和计算单元分别输出相应波束编号的波束信号；所述固存模块停止工作，不进行任何读写工作。6.根据权利要求4所述的基于分布式计算的GNSS-R相关器装...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦瑾，周勃，冯剑锋，杜璞玉，李洪星，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31