[发明专利]多模式兼容GNSS-R土壤湿度微波遥感装置及其使用方法

权利要求书

1.一种多模式兼容GNSS-R土壤湿度微波遥感装置，其特征在于，包括以下部件：

直射RHCP天线，用于接收GNSS直射信号；

反射RHCP天线，用于接收土壤反射的GNSS信号的右旋分量；

反射LHCP天线，用于接收土壤反射的GNSS信号的左旋分量；

合路器，用于将来自直射RHCP天线、反射RHCP天线以及反射LHCP天线的信号进行加和；

开关，用于实现受控开合与受控切换，从而能使能直射RHCP天线、反射RHCP天线以及反射LHCP天线与相应的处理通道；

前置放大器，用于对直射RHCP天线、反射RHCP天线以及反射LHCP天线捕捉到的模拟射频信号进行功率放大与噪声抑制；

下变频模块，用于将模拟射频信号下变频至模拟中频信号；

采样量化模块，用于将模拟中频信号转换为数字中频信号；

捕获与闭环跟踪模块，用于处理GNSS直射数字中频信号，实现对接收信号参数的测量与导航电文的解调，同时将测得的信号参数如频率、相位等输出给开环跟踪模块以辅助反射信号跟踪；

开环跟踪模块，实现对GNSS反射数字中频信号的跟踪与相关功率的测量；

定位解算与控制模块，利用捕获与闭环跟踪模块的输出信息进行装置位置计算与卫星位置计算、根据预设参数控制开关的开合与切换实现不同工作模式的灵活切换；

土壤湿度反演模块，利用测得的干涉信号或者分立信号实现土壤湿度测量。

2.根据权利要求1所述的多模式兼容GNSS-R土壤湿度微波遥感装置，其特征在于，直射RHCP天线为全向天线，反射RHCP天线为高增益窄波束天线,反射LHCP天线为高增益窄波束天线。

3.一种采用多模式兼容GNSS-R土壤湿度微波遥感装置的使用方法，其特征在于，包括以下工作模式：

单天线干涉模式，在该模式下定位解算与控制模块控制相关的开关以禁用反射RHCP天线与反射LHCP天线，仅使能直射RHCP天线工作，此时干涉信号依次经过前置放大模块、下变频模块、采样量化模块、捕获与闭环跟踪模块而得到干涉信号功率信息，此后定位解算与控制模块利用干涉信号进行定位解算得到装置的位置信息与可见导航卫星的仰角、方位角信息，最后土壤湿度反演模块对干涉信号功率信息进行处理从而反演土壤湿度；

双天线干涉模式，在该模式下定位解算与控制模块控制相关的开关以使能反射LHCP天线与直射RHCP天线，此时直射信号与反射信号LHCP分量首先经过合路器形成干涉信号，然后依次经过前置放大模块、下变频模块、采样量化模块、捕获与闭环跟踪获模块而得到干涉信号功率信息，此后定位解算与控制模块利用干涉信号进行定位解算得到装置的位置信息与可见导航卫星的仰角、方位角信息，最后土壤湿度反演模块可利用现有技术对干涉信号功率信息进行处理从而反演土壤湿度；

双天线分立模式，在该模式下定位解算与控制模块控制相关的开关以使能反射LHCP天线与直射RHCP天线，此时直射信号依次经过前置放大模块、下变频模块、采样量化模块、捕获与闭环跟踪获模块得了直射信号的码相位、载波相位、相关功率信息，其中码相位与载波相位信息用于辅助开环跟踪模块以实现对反射信号LHCP分量的开环跟踪进而获得反射信号LHCP分量的相关功率信息，此后定位解算与控制模块利用直射信号进行定位解算得到装置的位置信息与可见导航卫星的仰角、方位角信息，最后土壤湿度反演模块可利用现有技术对直射信号相关功率信息与反射信号LHCP分量的相关功率信息进行处理从而反演土壤湿度；

三天线分立模式，在该模式下定位解算与控制模块控制相关的开关以使能直RHCP天线、反射LHCP天线和反射RHCP天线，此时直射信号依次经过前置放大模块、下变频模块、采样量化模块、捕获与闭环跟踪模块获得了直射信号的码相位、载波相位、相关功率信息，其中码相位与载波相位信息用于辅助开环跟踪模块以实现对反射信号LHCP分量和反射信号RHCP分量的开环跟踪进而获得反射信号LHCP分量与反射信号RHCP分量的相关功率信息，此后定位解算与控制模块利用直射信号进行定位解算得到装置的位置信息与可见导航卫星的仰角、方位角信息，最后土壤湿度反演模块对直射信号相关功率信息、反射信号LHCP分量的相关功率信息、反射信号RHCP分量的相关功率信息进行处理从而反演土壤湿度。