基于射頻直接采樣導航直反信號的互相關處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于射頻直接采樣導航直反信號的互相關處理裝置，屬于導航應用 信號處理技術領域。
【背景技術】
[0002] GNSS-R(基于GNSS反射信號的遙感技術）無源探測技術是新式探測技術之一，與 傳統(tǒng)探測技術相比，具有設備輕，功耗低等優(yōu)勢，近年，得到了國際學者越來越多的重視和 關注。GNSS-R通過岸基、機載或空基的特殊接收設備同時接收直達和經(jīng)地球表面反射的導 航信號，利用相關處理技術得到反射面對應的一維時延相關波形，通過從波形提取對反射 面參數(shù)敏感的特征參數(shù)進行反射面參數(shù)的反演。
[0003] 在處理方式上，GNSS-R具有反射信號和本地信號自相關、反射信號和直射信號互 相關兩種處理模式。相比于自相關處理模式，互相關處理具有：1)利用了更寬頻帶的信號， 包含了更豐富的信息量，尤其在測高應用中，提供了更高的測量精度；2)省略了對直射信 號的時延、多普勒了的估計，處理結構更簡單等優(yōu)點。
[0004] 在進行反射面參數(shù)的反演時，如果接收到的導航信號數(shù)量越多，演算精度也就越 高。由于現(xiàn)有的處理裝置僅針對單一導航系統(tǒng)的信號進行處理，因此，導航信號數(shù)也局限于 該導航系統(tǒng)內(nèi)，而不能同時接受不同導航系統(tǒng)的導航信號。并且，現(xiàn)有的裝置對導航信號的 接收，通常采用模擬多級下變頻結構，其射頻前端需要復雜的混頻結構，容易產(chǎn)生虛假頻率 和引入相位誤差，影響反演精度。
[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種能夠兼容不同導航系統(tǒng)的基于射頻直接采樣導 航直反信號的互相關處理裝置。
[0006] 第二目的在于提供一種結構簡單，能夠提高反演精度的基于射頻直接采樣導航直 反信號的互相關處理裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的技術方案為一種基于射頻直接采樣導航直反信號的互相關處理裝置， 其特征在于，包括全頻段導航右旋天線（10a)、全頻段導航左旋天線（10b)、高速寬帶采集 器（30)、預處理器（21)、互相關器組（22)。
[0008] 所述全頻段導航右旋天線（10a)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在內(nèi)的所有導航頻點的直射電磁信號，將其轉化為電壓信號；
[0009] 所述全頻段導航左旋天線（10b)接收包括GPSL1、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及北斗B1、B2在內(nèi)的所有導航頻點的經(jīng)地球表面反射的電磁信號，將其轉化為電壓信 號；
[0010] 所述高速率采集器（30)接收多頻段導航右旋（10a)、左旋天線（10b)傳輸?shù)膬陕?射頻信號，通過采樣、量化將其轉化為原始的數(shù)字信號；
[0011] 所述預處理器（21)包括直射信號預處理（21a)和反射信號預處理（21b)，直射信 號預處理（21a)將中心頻率分別為 1575. 42MHz，1561. 098MHz，1278. 750MHz，1227. 60MHZ， 1207. 140MHz，1176. 450MHz的GPSL1 和GalileoEl混合信號（Ll/El-d)，北斗B1 信號 (Bl-d)，GalileoE6 信號（E6-d)，GPSL2 信號（L2-d)，GalileoE5b和北斗B2 混合信號 (E5b/B2-d)，GalileoE5a和GPSL5混合信號（E5a/L5-d)的原始數(shù)字信號進行數(shù)字下變 頻、數(shù)字濾波分離為六路數(shù)字信號，反射信號預處理（21b)將中心頻率分別為1575.42MHz， 1561. 098MHz，1278. 750MHz，1227. 60MHZ，1207. 140MHz，1176. 450MHz的GPSL1 和Galileo El混合信號（Ll/El-r)，北斗B1 信號（Bl-r)，GalileoE6 信號（E6-r)，GPSL2 信號（L2-r)， GalileoE5b和北斗B2 混合信號（E5b/B2-r)，GalileoE5a和GPSL5 混合信號（E5a/L5-r) 的原始數(shù)字信號進行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波分離為六路數(shù)字信號；
[0012] 所述互相關器組（22)包括6個結構完全相同的互相關器，用于將分離出來的各頻 點直射、反射數(shù)字信號進行互相關處理，其中，互相關器1將直射、反射的GPSL1和Galileo El混合數(shù)字信號進行互相關處理；互相關器2將直射、反射的北斗B1數(shù)字信號進行互相關 處理；互相關器3將直射、反射的GalileoE6數(shù)字信號進行互相關處理；互相關器4將直 射、反射的GPSL2混合數(shù)字信號進行互相關處理；互相關器5將直射、反射的GalileoE5b 與北斗B2的混合數(shù)字信號進行互相關處理；互相關器6將直射、反射的GalileoE5a與GPS L5的混合數(shù)字信號進行互相關處理。
【附圖說明】
[0013]圖1是基于射頻直接采樣導航直反信號的互相關處理裝置的總體架構圖；
[0014] 圖2是軟件處理框圖；
[0015] 圖3是軟件處理中預處理框圖；
[0016] 圖4是軟件處理中互相關處理框圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。在本實施方式中，對導航直反 信號的預處理和互相關處理由軟件處理裝置實現(xiàn)。
[0018] 圖1為基于射頻直接采樣導航直反信號的互相關處理裝置的總體架構圖，包括一 個全頻段導航右旋天線l〇a，一個全頻段導航左旋天線10b，一個高速寬帶采集器30, 一個 計算機20, 一個固態(tài)存儲硬盤40。
[0019] 它們之間的位置連接和信號、信息走向是：全頻段導航右旋天線10a接收導航直 射射頻信號，將電磁信號轉換為電壓信號，并將該電壓信號通過射頻電纜傳輸給高速寬帶 采集器30,即全頻段導航右旋天線10a與高速寬帶采集器30相連接。
[0020] 全頻段導航左旋天線10b接收經(jīng)地球表面反射的導航射頻信號，將電磁信號轉化 為電壓信號，并將該電壓信號通過射頻電纜傳輸給高速寬帶采集器30,即全頻段導航左旋 天線l〇b與高速寬帶采集器30相連接。
[0021] 高速寬帶采集器30 -方面接收全頻段導航右旋、左旋天線傳輸?shù)闹鄙?、反射射頻 信號，另一方面，將量化后的原始數(shù)字信號通過PCI總線接口傳輸給計算機20,即高速寬帶 采集器30的輸入連接全頻段導航右旋天線10a和全頻段導航左旋天線10b，輸出連接計算 機20。
[0022] 在信號采集時，計算機20接收PCI總線接口的數(shù)據(jù)將其存儲在固態(tài)存儲硬盤40 中，在信號處理時，計算機20讀取固態(tài)存儲硬盤40的數(shù)據(jù)進行直射、反射數(shù)字信號的軟件 處理，即計算機20的輸入連接高速寬帶采集器30和連接固態(tài)存儲硬盤40,輸出連接固態(tài)存 儲硬盤40。
[0023] 在信號采集時，整個裝置的信號、信息走向全頻段導航右旋天線10a、全頻段導航 左旋天線l〇b流向高速寬帶采集器30,流向計算機20,流向固態(tài)存儲硬盤40,在信號處理 時，信號、信息流向為固態(tài)存儲硬盤40到計算機（20)。
[0024] 所述的全頻段導航右旋天線10a接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在內(nèi)的所有導航頻點的直射電磁信號，將電磁信號轉化為電壓信號。
[0025] 所述的全頻段導航左旋天線10b接收包括GPSLl、L2、L5,GalileoEl、E5a、E5b、 E6以及B1、B2在內(nèi)的所有導航頻點的經(jīng)地球表面反射的電磁信號，將電磁信號轉化為電壓 信號。
[0026] 所述的高速寬帶采集器30對所述導航系統(tǒng)的導航直射、反射射頻信號進行采樣、 量化將射頻信號變化為原始數(shù)字信號，其中，采樣率為656MHz，量化位數(shù)為2bit。
[0027] 所述的計算機20將原始數(shù)字信號存儲在固態(tài)存儲硬盤（40)中，并為軟件裝置運 行提供硬件平臺。軟件裝置包括預處理器21和互相關處理器組22,其中，預處理器21將原 始數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字濾波、數(shù)字下變頻以及數(shù)字降采樣分離各頻點導航信號，互相關處理 器組22由一些列相關器組成，將相對應的直射、反射信號進行互相關處理得到一維時延相 關功率。
[0028] 圖2是軟件處理框圖，如圖2所示，包括一個預