[发明专利]一种基于GNSS信号的雷达测高系统及其使用方法

权利要求书

1.一种基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于，主要包括信号硬件接收机和服务器；其中：

信号硬件接收机配备三副通道，分别命名为GNSS通道、主雷达通道、辅雷达通道；GNSS通道直接接收GNSS卫星信号，以作同步功能；主、辅雷达通道接收由观测区域发射回来的电磁波，以作成像功能；三副通道共用同一时钟源，并且除了天线极化方向不同，其它电路结构完全一致；每副通道按照信号流向依次包括天线组件、低噪放大器组件、混频器组件、一级微波信号源组件、带通滤波器组件、功率放大器组件、二级微波信号源组件、低通滤波器组件，正交解调器组件、模数转换器组件；三副通道的信号通过模数转换器组件后，共同进入数据采集器组件；其中：天线组件用于接受GNSS卫星信号或者从观测目标反射的雷达信号；低噪放大器组件用于放大接收信号，提高信噪比；混频器组件用于把射频信号下变频到中频信号或者把中频信号下变频到基带信号；一级、二级微波信号源组件用于产生一定频率的信号，作为混频器组件的输入；带通滤波器组件用于去除混频后的高频信号；低通滤波器组件用于去除混频后的高频信号；功率放大器组件用于提高中频信号的幅度，以满足模数转换器组件的动态范围；正交解调器组件用于把基带信号转换为正交信号；模数转换器组件用于把模拟信号转换为数字信号；数据采集器组件用于采集通过模数转换器组件的三通道数字信号；

服务器上加载数据采集控制软件模块、信号预处理软件模块、二维成像软件模块、相干处理软件模块；信号硬件接收机的数据采集器组件采集的信号，通过串口传至服务器储存；接下来数据依次通过服务器上加载的信号预处理软件模块、二维成像软件模块以及相干处理软件模块，进而得到观测区域的高度图；其中：数据采集控制软件模块用于控制数据采集器组件的工作状态，并控制数据采集器组件将采集的数据存入服务器；信号预处理软件模块用于对GNSS通道获取的信号进行同步处理，获取信号的时间、频率和相位的误差；二维成像软件模块用于对从主、辅雷达通道接收信号进行二维成像；相干处理软件模块使用二维图像进行相干处理形成三维数字高度图，实现测高。

2.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述GNSS通道使用全向GNSS天线组件；所述主、辅雷达通道均使用雷达天线组件，其波束宽度为30度*30度，增益为15dBi。

3.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述低噪放大器组件采用35dB增益、相位噪声1.5。

4.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述带通滤波器组件工作频率为140MHz、带宽为10MHz。

5.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述功率放大器组件采用20dB增益。

6.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述低通滤波器组件带宽为10MHz。

7.根据权利要求1所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于：所述信号硬件接收机的组件间均使用同轴电缆相连接；信号硬件接收机与服务器间使用RS232串口连接。

8.一种基于GNSS信号的雷达测高系统的使用方法，采用根据权利要求1-7任意一项所述的基于GNSS信号的雷达测高系统，其特征在于，包括如下步骤：

(1) 信号硬件接收机上电，随后服务器上电；

(2) 根据具体GNSS卫星设置一级微波信号源组件输出信号的工作频率；

(3) 开启服务器中数据采集控制软件模块的采集功能，信号硬件接收机开始采集GNSS信号和两路雷达回波信号，并存入服务器；

(4) 采集信号时长为10分钟，然后关闭信号采集功能，信号硬件接收机停止采集，信号停止存储；

(5) 获取GNSS卫星的坐标位置与信号硬件接收机的坐标位置；

(6) 将存储的GNSS信号与步骤(5)中得到的GNSS卫星、信号硬件接收机坐标一并通过信号预处理软件模块，得到时间误差、频率误差、相位误差和导航信息；

(7) 将存储的两路雷达回波信号，GNSS卫星、信号硬件接收机坐标和步骤(6)中得到的结果一并通过二维成像软件模块，得到两幅图像；

(8) 将步骤(7)得到的两幅图像通过相干处理软件模块得到观测区域的高度图。