[发明专利]一种GNSS直反射信号载波干涉测量湖泊水位的装置

权利要求书

1.一种GNSS直反射信号载波干涉测量湖泊水位的装置，其特征在于，包括：双频右旋圆极化天线、双频左旋圆极化天线、四通道射频前端、双模导航模块、多通道直/反协同处理模块和湖泊水位反演模块；

所述双频右旋圆极化天线用于接收导航系统中N颗卫星的直射信号；所述导航系统包括GPS卫星导航系统和北斗卫星导航系统；所述双频左旋圆极化天线用于接收经待测湖泊的湖面反射的所述导航系统的反射信号；所述双模导航模块与所述双频右旋圆极化天线连接；所述双模导航模块用于接收所述直射信号，并产生定位信息；所述四通道射频前端与所述双频右旋圆极化天线和所述双频左旋圆极化天线连接；所述四通道射频前端用于对所述直射信号和所述反射信号进行转换，得到四路数字中频信号；所述多通道直/反协同处理模块分别与所述四通道射频前端和所述双模导航模块连接；所述多通道直/反协同处理模块用于根据所述定位信息对四路所述数字中频信号进行干涉处理，得到所述反射信号相对于所述直射信号的载波相位时延；所述湖泊水位反演模块分别与所述多通道直/反协同处理模块和所述双模导航模块连接；所述湖泊水位反演模块用于根据所述载波相位时延和所述定位信息进行反演得到所述待测湖泊的水位；

所述定位信息包括伪随机噪声号、伪距、载波频率、方位角、高度角、纬度、经度和高度；

所述多通道直/反协同处理模块包括卫星选择模块和N个四通道直/反射信号干涉处理模块；

所述卫星选择模块用于根据所述伪随机噪声号、所述伪距、所述载波频率、所述方位角、所述高度角、方位角范围和高度角范围从四路所述数字中频信号中选择镜面反射点对双频左旋圆极化天线可见的卫星信号，得到四路可见数字中频信号；

所述四通道直/反射信号干涉处理模块用于对四路所述可见数字中频信号进行干涉处理，得到所述反射信号相对于所述直射信号的载波相位时延；

所述四通道直/反射信号干涉处理模块，包括：载波发生器、本地码发生器、载波剥离模块、伪码剥离模块、相干积分器、非相干累加模块和相位计算模块；

所述载波发生器用于根据所述卫星选择模块输出的所述载波频率产生本地载波；

所述本地码发生器用于根据所述卫星选择模块输出的所述伪随机噪声号和所述伪距产生本地伪码；

所述载波剥离模块用于将四路所述可见数字中频信号中的直射信号分别与所述本地载波相乘，得到两路载波剥离直射信号，并将四路所述可见数字中频信号中的反射信号分别与所述本地载波相乘，得到两路载波剥离反射信号；

所述伪码剥离模块用于将两路所述载波剥离直射信号分别与所述本地伪码相乘，将两路所述载波剥离反射信号分别与所述本地伪码相乘，得到四路干涉信号；

所述相干积分器用于对所述干涉信号进行相干积分；

所述非相干累加模块用于对相干积分后的复数进行多次非相干累加，得到相关功率值；

所述相位计算模块用于根据所述相关功率值计算所述反射信号相对于所述直射信号的载波相位时延。

2.根据权利要求1所述的一种GNSS直反射信号载波干涉测量湖泊水位的装置，其特征在于，还包括：与所述湖泊水位反演模块和所述双模导航模块连接的湖泊水位监控模块；

所述湖泊水位监控模块用于对所述定位信息和所述待测湖泊的水位进行可视化显示，并当所述待测湖泊的水位超过预设水位时进行告警。

3.根据权利要求2所述的一种GNSS直反射信号载波干涉测量湖泊水位的装置，其特征在于，还包括：与所述湖泊水位监控模块连接的信息管理服务器；

所述信息管理服务器用于对所述定位信息、所述待测湖泊的水位和所述告警进行存储。

4.根据权利要求1所述的一种GNSS直反射信号载波干涉测量湖泊水位的装置，其特征在于，所述湖泊水位反演模块包括频谱估计模块、相对高度反演模块和水位计算模块；

所述频谱估计模块用于根据所述高度角，采用谱分析方法对N个所述载波相位时延进行处理，得到N个频谱；

所述相对高度反演模块用于搜索N个所述频谱的峰值，并根据N个所述峰值处的频率反演得到N个相对水位高度；

所述水位计算模块用于根据所述相对水位高度和参考面高度计算所述待测湖泊的水位。