[发明专利]一种基于GNSS信号的雷达测高系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于GNSS的雷达测高系统及其使用方法。该系统包括信号硬件接收机和服务器。信号硬件接收机配备三副通道，分别为GNSS通道、主雷达通道、辅雷达通道；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。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。该系统能够解决当前星载雷达测高系统的观测角度单一、部署代价昂贵、重访周期长等技术限制。

技术领域

本发明涉及一种基于GNSS信号的雷达测高系统及其使用方法，具体涉及一种采用GNSS信号进行目标区域的雷达成像，进而使用雷达图像进行地面高度测量的系统及其使用方法，属于雷达技术领域。

背景技术

近年来，高分辨对地观测遥感领域一直是国际雷达界关注的热点，研究人员均希望获得高效，精确的地面数字高度图。数字高度图使用十分广泛，在军事方面，数字高度图能够提供非常丰富的战场信息，协助指挥员参与战术的制定和决策。在国民经济建设方面，数字高度图能够用于大型建设项目如水库，电厂等选址规划。在科学研究方面，数字高度图能够为地质学，地理物理学，气象学，环境保护，火山冰川等学科的研究领域提供新的观测手段。

星载干涉合成孔径雷达系统是当前常用的高度图重建系统，该系统的测高原理是：雷达传感器搭载在低轨卫星上，分别两次在轨道相邻位置对目标区域进行观测，获得两幅图像，然后对它们进行干涉处理，进而获得目标区域的高度图。星载干涉合成孔径雷达系统能够进行高效，精确的高度图重建，然而，该系统存在以下四点显著技术限制：

1）观测角度单一：星载雷达卫星数量通常只有一至两枚，只能提供单一角度的观测。

2）观测时间分辨率低：星载雷达卫星重访周期通常较长，导致时间分辨率较低。

3）系统稳定性不足：星载雷达卫星发展历史较短，其稳定性以及实际性能需要时间加以验证。

4）使用代价高：星载雷达卫星为主动式雷达，造价，发射与维护费用及其昂贵。

有鉴于此，有必要提供一种基于GNSS信号的雷达测高系统及其使用方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：为解决上述四个问题，本发明提出了一种采用GNSS合成孔径雷达图像来进行高度测量的全新系统以及使用方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：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；