[发明专利]一种基于多天线的岸基GNSS‑R智能采集装置

摘要

一种基于多天线的岸基GNSS‑R智能采集装置，它由右旋天线、左旋天线组、多射频前端、A/D、协调端和GNSS‑R采集监控终端组成，右旋天线与左旋天线组分别通过线缆连接至多射频前端；多射频前端、A/D、协调端采用集成化设计；GNSS‑R采集监控终端通过USB与协调端连接，右旋天线与左旋天线组所采集的卫星直射/反射信号经过线缆传送至多射频前端、A/D模块及协调端后，最终通过USB接口上传至GNSS‑R采集监控终端。本发明按照一定的规则布置反射信号接收天线，使其指向不同的海域，通过监控平台与采集装置进行信息交互，实现对多海域的卫星反射信号的采集，具有探测区广、低成本、可靠性好、稳定性高等特点。

主权项

一种基于多天线的岸基GNSS‑R智能采集装置，其特征在于：它由右旋天线、左旋天线组、多射频前端、A/D模块、协调端和GNSS‑R采集监控终端组成，右旋天线与左旋天线组分别通过线缆连接至多射频前端；多射频前端、A/D模块、协调端采用集成化设计；GNSS‑R采集监控终端通过USB与协调端连接，右旋天线与左旋天线组所采集的卫星直射/反射信号经过线缆传送至多射频前端、A/D模块及协调端后，最终通过USB接口上传至GNSS‑R采集监控终端；该采集装置采用单一直射天线与多个反射天线相组合的方式，对海洋进行多区域的信号采集；通过GNSS‑R采集监控终端对射频前端的采集指令，智能采集不同海域的卫星反射信号；反射天线组的单一天线的覆盖区长轴为其中，h为天线距离海面的垂直高度；m为天线覆盖区长轴；θ为天线半功率波束宽度；α为天线仰角；初始输入为卫星直射信号和经海洋表面反射的卫星信号，最终是将处理后的直射反射数字中频数据上传至采集监控终端；右旋天线兼容GPS L1波段和BDS B1波段，其接收观测平台天顶方向的卫星直射信号，并将其传送至射频前端中的直射射频模块，其中右旋天线采用宽波束导航天线；左旋天线组用于接受经海洋表面反射的GPS L1、BDS B1波段的信号，并将该信号输出给射频前端中的反射射频模块，采用窄波束高增益阵列天线；左旋天线组的放置由根据所需探测的海域所决定；为避免多个反射天线的覆盖区域重合，实现探测区的最大化，在放置反射天线时，应当根据天线的半功率波束角，来调整天线的仰角和方位角；射频前端包括直射射频模块和反射射频模块；射频模块负责对右旋天线传输的直射信号进行混频、滤波处理，最终输出直射模拟中频信号；反射射频模块负责对左旋天线组输出的反射信号进行混频、滤波处理，最后输出反射模拟中频信号；其中反射射频模块根据具体需求进行扩展；射频通道控制模块负责管理射频前端内部的所有射频模块，其通过接收协调端下传的指令信息，控制射频模块的开启与关闭，从而实现对指定海域卫星反射信号的采集；其中，上述射频模块均采用max2769芯片作为其核心结构；所述的A/D模块的结构是由两个A/D模块组成；第一A/D模块用于将射频模块输出的直射模拟中频数据进行采样、量化，并最终输出相应的直射数字中频信号；第二A/D模块用于将反射射频模块输出的反射模拟中频信号进行采样、量化，最终输出相应的反射数字中频数据；最终将直射/反射数字中频数据上传至协调端；协调端负责与GNSS‑R采集监控终端进行指令交互以及数据的上传；负责将A/D模块上传的数字中频数据进行存储；负责将监控终端所下传的指令分配至射频前端以及数据缓存模块中；其中数据缓存模块负责将直射/反射数字中频数据进行数据存储，并根据指令信息，按时上传数据至GNSS‑R采集监控终端；其中指令分配模块负责将GNSS‑R采集监控终端的指令信息进行解析，并将指令发送至数据缓存模块以及射频前端的射频通道控制模块中；接口模块负责协调端与GNSS‑R采集监控终端的数据交互；GNSS‑R采集监控终端负责存储协调端上传的直射/反射数字中频数据；向协调端发送采集指令。