Gnss-r海面信息探测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种GNSS-R (Global Navigat1n Satellite system-Reflect1n)海面信息探测系统，具体就是一种通过接收卫星的直射信号和反射信号并对信号做相应的处理，并能实时的将海面状况进行显示的终端，属于遥感应用技术领域。
【背景技术】
[0002]GNSS不仅为用户提供了精确的导航、定位和精密时间，而且能够全天时、全天候提供稳定度和安全度高的全球微波信号源。自20世纪90年代以来，GNSS-R技术是在GNSS领域中逐渐发展起来的一个新型分支，是国内外遥感探测和导航技术领域研究的热点之一。该技术通过岸基、机载或者机载的设备接收、处理经海洋表面反射的导航卫星信号，得到二维时延多普勒相关功率，并提取反演输入参数，通过模型反演得到海面有效波高、海面风速、海面风向、海面溢油和船舶目标探测等功能。
[0003]目前的海况监测主要靠人工定时巡检，岸边采集为主。由于监测手段的局限性，不能做到即时响应和信息共享，为海上生产建设提供直接高效服务。并且目前的观测手段只能检测监测点的状况，对于区域性的检测，只能依靠传统的以点代面的粗略监测方式，不能准确描述区域内实际海况的变化情况。
[0004]本发明的第一目的在于，提供一种能够实现即时响应和信息共享的GNSS-R海面信息探测系统。
[0005]本发明的第二目的在于，提供一种能够准确描述区域内实际海况的变化情况的GNSS-R海面信息探测系统。
【发明内容】
[0006]本发明的技术方案为:一种GNSS-R海面信息探测系统，其特征在于包括，探测设备(F)、远端服务器(D)、数据显示模块(E)，探测设备(F)有多个，分别设置海岸的不同位置用于探测不同区域的海面信息，各个探测设备(F)包括信号接收模块(A)、信号处理模块(B)、数据传输模块(C)，信号接收模块(A)，用于接收GNSS卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号，信号处理模块(B)用于对直射信号和反射信号进行处理，反演出探测区域的海面信息，数据传输模块(C)用于将探测到的海面信息实时的传输到远端服务器D，数据显示模块(E)直接或通过网络与远端服务器(D)连接，能够实时的读取各个探测设备(F)反演的海面信息。
【附图说明】
[0007]图1为GNSS-R海面信息探测系统的总体框架图；
[0008]图2为数据传输模块C传输反演信息的流程图；
[0009]图3为PC终端读取远端服务器D数据的流程图；
[0010]图4为利用GIS系统的流程图。
【具体实施方式】
[0011]以下以实施例的方式对本发明的GNSS-R海面信息探测系统进行说明。在实施例中，GNSS-R海面信息探测系统主要用于探测海风海浪等。
[0012]如图1所示，GNSS-R海面信息探测系统由探测设备F和远端服务器D和数据显示模块E构成。探测设备F(F1?Fn)有多个，分别设置探测海域的岸边，对不同的海域进行探测。各个探测设备F(F1?Fn)的探测区域无缝隙连接或有部分区域重叠，形成一个广域的探测海域。各个探测设备F(F1?Fn)的结构相同。探测设备F(F1?Fn)的数量η根据探测海域的大小设定，探测海域越大数量η越多，只要保证覆盖整个探测海域即可。
[0013]探测设备F包括，信号接收模块Α、信号处理模块Β、数据传输模块C，信号接收模块Α用于接收GNSS卫星发射的直射信号和由海面反射的反射信号，信号处理模块B用于对直射信号和反射信号进行处理，反演出探测区域的海面有效波高、海面风速、海面风向、海面溢油和航行的船舶，数据传输模块C用于将探测到的海面信息实时的传输到远端服务器D存储。
[0014]数据显示模块E直接或通过网络与远端服务器D连接，远端服务器D中存储的各个探测区域的海面信息，由数据显示模块E读取，集中显示。
[0015]下面详细介绍各模块的结构及功能:
[0016]1、信号接收模块A
[0017]本发明中，信号接收模块A属于探测设备F的顶端部分。其主要由指向天顶的直射天线a(al?an)和指向海面探测区域的反射天线b(bl?bn)两部分组成。直射天线a接收GNSS卫星发射的多频点的右旋圆极化信号，反射天线b接收经过海面反射多频点的左旋圆极化信号。在本实施方式中，各个探测设备F，其反射天线b所指向的区域互不相同，保证各个反射天线b所接收信号的范围(探测区域)之间呈无缝隙连接或部分区域重叠。
[0018]直射天线a和反射天线b将接收到的信号通过电缆传输到信号处理模块B。
[0019]2、信号处理模块B
[0020]本发明中，信号处理模块B属于探测设备F的核心部分，其主要由FPGA、DSP和UM220芯片组成。
[0021]信号处理模块B中的UM220芯片将信号接收模块A传送过来的信号进行定位解算，得到探测设备，即直射天线a和反射天线b设置位置的经度、玮度、高度和时间信息，同时得到GNSS系统的可见卫星号。FPGA和DSP主要对直射信号和反射信号进行处理得到1ms的相关值序列，它是由帧头、PRN号、1个直射信号复相关值和64个反射信号复相关值组成。得到的相关值序列被传送到ARM处理器，经过运算得到海面的反演信息。在本实施方式中，反演信息包括海面的有效波高、海面风速、海面风向、海面溢油和船舶监测。信息的反演为现有技术，可利用各种公开的技术，在次不再赘述。信号处理模块B将计算好的一分钟反演结果作为一帧数据，输出到数据传输模块C。每一帧的数据主要包括设备号、时间、经玮度、绝对高度、有效波高、海面风速、海面风向、海面溢油和船舶监测。
[0022]由于信号处理模块B、数据传输模块C实时的传输数据，不需要设置用于存储反演信息的存储器。
[0023]3、数据传输模块C
[0024]本发明中，数据传输模块C属于探测设备F的通道部分。该模块主要包括4G移动网络和短波通讯网络，通过网络将海面的反演信息传输到远端服务器D。图2为数据传输模块C传输反演信息的流程图。
[0025]如图2所示，步骤10，信号处理模块B每完成一帧数据的处理后，将该数据输出到数据传输模块C。
[0026]步骤12，数据传输模块C在接收到数据后，判断4G移动网络或短波通讯网络是否处于连接中，“是”进入步骤16，“否”进入步骤14。
[0027]步骤14，连接4G移动网络或短波通讯网络后，使信号处理模块B再次输出数据(一帧数据)。
[0028]步骤16，数据传输模块C通过4G移动网络或短波通讯网络将数据传输到远端服务器D0
[0029]4、远端服务器D
[0030]本发明中，远端服务器D属于反演信息的存储部分，用于存储各个探测设备F实时传输过来的数据(一帧数据)，各个探测设备F传输过来的数据按照设备号存储在存储器中。
[0031]5、数据显示模块E
[0032]本发明中，数据显示模块E属于系统的终端部分。数据显示模块E通过读取远端服务器D的数据将反演结果显示在显示屏上。
[0033]在本实施方式中，显示模块E由PC客户端构成。PC客户端通过网络与远端服务器D连接。图3为PC终端读取远端服务器D数据的流程图。
[0034]步骤20，PC客户端连接网络。
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