基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置的制造方法

文档序号:9452075
基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置,属于导航应用 信号处理技术领域。
【背景技术】
[0002] GNSS-R(基于GNSS反射信号的遥感技术)无源探测技术是新式探测技术之一,与 传统探测技术相比,具有设备轻,功耗低等优势,近年,得到了国际学者越来越多的重视和 关注。GNSS-R通过岸基、机载或空基的特殊接收设备同时接收直达和经地球表面反射的导 航信号,利用相关处理技术得到反射面对应的一维时延相关波形,通过从波形提取对反射 面参数敏感的特征参数进行反射面参数的反演。
[0003] 在处理方式上,GNSS-R具有反射信号和本地信号自相关、反射信号和直射信号互 相关两种处理模式。相比于自相关处理模式,互相关处理具有:1)利用了更宽频带的信号, 包含了更丰富的信息量,尤其在测高应用中,提供了更高的测量精度;2)省略了对直射信 号的时延、多普勒了的估计,处理结构更简单等优点。
[0004] 在进行反射面参数的反演时,如果接收到的导航信号数量越多,演算精度也就越 高。由于现有的处理装置仅针对单一导航系统的信号进行处理,因此,导航信号数也局限于 该导航系统内,而不能同时接受不同导航系统的导航信号。并且,现有的装置对导航信号的 接收,通常采用模拟多级下变频结构,其射频前端需要复杂的混频结构,容易产生虚假频率 和引入相位误差,影响反演精度。
[0005] 本发明的第一目的在于提供一种能够兼容不同导航系统的基于射频直接采样导 航直反信号的互相关处理装置。
[0006] 第二目的在于提供一种结构简单,能够提高反演精度的基于射频直接采样导航直 反信号的互相关处理装置。

【发明内容】

[0007] 本发明的技术方案为一种基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置, 其特征在于,包括全频段导航右旋天线(10a)、全频段导航左旋天线(10b)、高速宽带采集 器(30)、预处理器(21)、互相关器组(22)。
[0008] 所述全频段导航右旋天线(10a)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在内的所有导航频点的直射电磁信号,将其转化为电压信号;
[0009] 所述全频段导航左旋天线(10b)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在内的所有导航频点的经地球表面反射的电磁信号,将其转化为电压信 号;
[0010] 所述高速率采集器(30)接收多频段导航右旋(10a)、左旋天线(10b)传输的两路 射频信号,通过采样、量化将其转化为原始的数字信号;
[0011] 所述预处理器(21)包括直射信号预处理(21a)和反射信号预处理(21b),直射信 号预处理(21a)将中心频率分别为 1575. 42MHz,1561. 098MHz,1278. 750MHz,1227. 60MHZ, 1207. 140MHz,1176. 450MHz的GPSL1 和GalileoEl混合信号(Ll/El-d),北斗B1 信号 (Bl-d),GalileoE6 信号(E6-d),GPSL2 信号(L2-d),GalileoE5b和北斗B2 混合信号 (E5b/B2-d),GalileoE5a和GPSL5混合信号(E5a/L5-d)的原始数字信号进行数字下变 频、数字滤波分离为六路数字信号,反射信号预处理(21b)将中心频率分别为1575.42MHz, 1561. 098MHz,1278. 750MHz,1227. 60MHZ,1207. 140MHz,1176. 450MHz的GPSL1 和Galileo El混合信号(Ll/El-r),北斗B1 信号(Bl-r),GalileoE6 信号(E6-r),GPSL2 信号(L2-r), GalileoE5b和北斗B2 混合信号(E5b/B2-r),GalileoE5a和GPSL5 混合信号(E5a/L5-r) 的原始数字信号进行数字下变频、数字滤波分离为六路数字信号;
[0012] 所述互相关器组(22)包括6个结构完全相同的互相关器,用于将分离出来的各频 点直射、反射数字信号进行互相关处理,其中,互相关器1将直射、反射的GPSL1和Galileo El混合数字信号进行互相关处理;互相关器2将直射、反射的北斗B1数字信号进行互相关 处理;互相关器3将直射、反射的GalileoE6数字信号进行互相关处理;互相关器4将直 射、反射的GPSL2混合数字信号进行互相关处理;互相关器5将直射、反射的GalileoE5b 与北斗B2的混合数字信号进行互相关处理;互相关器6将直射、反射的GalileoE5a与GPS L5的混合数字信号进行互相关处理。
【附图说明】
[0013]图1是基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置的总体架构图;
[0014] 图2是软件处理框图;
[0015] 图3是软件处理中预处理框图;
[0016] 图4是软件处理中互相关处理框图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。在本实施方式中,对导航直反 信号的预处理和互相关处理由软件处理装置实现。
[0018] 图1为基于射频直接采样导航直反信号的互相关处理装置的总体架构图,包括一 个全频段导航右旋天线l〇a,一个全频段导航左旋天线10b,一个高速宽带采集器30, 一个 计算机20, 一个固态存储硬盘40。
[0019] 它们之间的位置连接和信号、信息走向是:全频段导航右旋天线10a接收导航直 射射频信号,将电磁信号转换为电压信号,并将该电压信号通过射频电缆传输给高速宽带 采集器30,即全频段导航右旋天线10a与高速宽带采集器30相连接。
[0020] 全频段导航左旋天线10b接收经地球表面反射的导航射频信号,将电磁信号转化 为电压信号,并将该电压信号通过射频电缆传输给高速宽带采集器30,即全频段导航左旋 天线l〇b与高速宽带采集器30相连接。
[0021] 高速宽带采集器30 -方面接收全频段导航右旋、左旋天线传输的直射、反射射频 信号,另一方面,将量化后的原始数字信号通过PCI总线接口传输给计算机20,即高速宽带 采集器30的输入连接全频段导航右旋天线10a和全频段导航左旋天线10b,输出连接计算 机20。
[0022] 在信号采集时,计算机20接收PCI总线接口的数据将其存储在固态存储硬盘40 中,在信号处理时,计算机20读取固态存储硬盘40的数据进行直射、反射数字信号的软件 处理,即计算机20的输入连接高速宽带采集器30和连接固态存储硬盘40,输出连接固态存 储硬盘40。
[0023] 在信号采集时,整个装置的信号、信息走向全频段导航右旋天线10a、全频段导航 左旋天线l〇b流向高速宽带采集器30,流向计算机20,流向固态存储硬盘40,在信号处理 时,信号、信息流向为固态存储硬盘40到计算机(20)。
[0024] 所述的全频段导航右旋天线10a接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在内的所有导航频点的直射电磁信号,将电磁信号转化为电压信号。
[0025] 所述的全频段导航左旋天线10b接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在内的所有导航频点的经地球表面反射的电磁信号,将电磁信号转化为电压 信号。
[0026] 所述的高速宽带采集器30对所述导航系统的导航直射、反射射频信号进行采样、 量化将射频信号变化为原始数字信号,其中,采样率为656MHz,量化位数为2bit。
[0027] 所述的计算机20将原始数字信号存储在固态存储硬盘(40)中,并为软件装置运 行提供硬件平台。软件装置包括预处理器21和互相关处理器组22,其中,预处理器21将原 始数字信号经过数字滤波、数字下变频以及数字降采样分离各频点导航信号,互相关处理 器组22由一些列相关器组成,将相对应的直射、反射信号进行互相关处理得到一维时延相 关功率。
[0028] 图2是软件处理框图,如图2所示,包括一个预
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