|
一）概述
項(xiàng)目來(lái)源于國(guó)家863計(jì)劃海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)主題探索類(lèi)課題“基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的海面風(fēng)速與風(fēng)向探測(cè)技術(shù)”（課題編號(hào)：2002AA639190），目標(biāo)為探索利用GPS星座為多源微波信號(hào)發(fā)射源進(jìn)行海面風(fēng)速風(fēng)向探測(cè)的方法。圖2為由于海面粗糙度的影響，海面散射信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)刻不同，造成了海面散射信號(hào)相關(guān)功率的擴(kuò)散。
二）工作原理
延遲映射接收機(jī)包括左旋、右旋GPS天線(xiàn)、射頻前端、相關(guān)器、DSP處理器、FLASH/RAM存儲(chǔ)器及接口電路等部分。
右旋GPS天線(xiàn)安裝在飛機(jī)頂部，接收GPS衛(wèi)星直射信號(hào)。左旋GPS天線(xiàn)安裝在飛機(jī)腹部，接收經(jīng)海面反射的GPS衛(wèi)星信號(hào)。輸出的導(dǎo)航解和反射信號(hào)相關(guān)功率由數(shù)據(jù)處理平臺(tái)接收存儲(chǔ)。
三）延遲映射接收機(jī)特點(diǎn)
1） 雙天線(xiàn)、雙射頻前端
延遲映射接收機(jī)具有雙射頻前端，分別接收GPS衛(wèi)星直射信號(hào)和經(jīng)海面反射的GPS衛(wèi)星信號(hào)。
2）采用左旋極化和右旋極化天線(xiàn)
GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)為右旋極化，經(jīng)海面散射后，極化方向變?yōu)樽笮�。為了有效接收，必須采用左旋和右旋極化天線(xiàn)。
3）內(nèi)嵌導(dǎo)航和開(kāi)環(huán)控制軟件
延遲映射接收機(jī)前6個(gè)相關(guān)器通道跟蹤直射衛(wèi)星信號(hào)，可以完成導(dǎo)航定位功能，后6個(gè)相關(guān)器通道開(kāi)環(huán)控制，輸出路徑延遲點(diǎn)附近32個(gè)半碼片延遲時(shí)刻相關(guān)功率。
4）圖形化數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集
監(jiān)控映射接收機(jī)工作情況，存儲(chǔ)接收機(jī)輸出的數(shù)據(jù)，具有直觀的圖形化界面，并具有數(shù)據(jù)回放功能。
圖形化監(jiān)控采集
圖2 相關(guān)函數(shù)受海面粗糙度調(diào)制
延遲映射接收機(jī)PCB圖
圖3 路徑延遲引起的碼延遲
四）主要技術(shù)指標(biāo)
·L1波段1575.42MHz ·通道個(gè)數(shù) ≥ 12
·數(shù)據(jù)采樣率：1Hz ·工作溫度：-20°C～+50°C
·最大功耗：≤4W ·重量≤1.5Kg
·定位精度： 水平95%: 25.0m ·溫啟動(dòng)時(shí)間<30s
垂直95%: 40.0m
五）飛行數(shù)據(jù)
飛行時(shí)間：2004-8-03 12:27～14:50
起飛地點(diǎn)：天津國(guó)際機(jī)場(chǎng) 飛行高度：≈1000米
采樣速率：1Hz 采樣數(shù)據(jù)：8590點(diǎn)
圖3 22號(hào)衛(wèi)星隨著飛機(jī)飛行高度和衛(wèi)星高度角的變化而引起的碼延遲變化情況。在飛行高度不變的條件下，衛(wèi)星高度角的降低導(dǎo)致直射反射信號(hào)波程差減小，從而引起鏡面反射點(diǎn)碼延遲降低。
圖4 表示散射信號(hào)功率擴(kuò)散在碼片-0.5~1.5共2個(gè)碼片之間，基于此數(shù)據(jù)，結(jié)合風(fēng)場(chǎng)反演模型即可實(shí)現(xiàn)利用GPS衛(wèi)星散射信號(hào)進(jìn)行測(cè)風(fēng)的目的。
六）應(yīng)用前景
延遲映射接收機(jī)能夠準(zhǔn)確測(cè)量GPS衛(wèi)星經(jīng)海面散射的信號(hào)。為利用GPS散射信號(hào)研究海面風(fēng)場(chǎng)開(kāi)辟了新的途徑。
采用延遲映射接收機(jī)，還可用在海冰測(cè)量、海面高度測(cè)量、土壤濕度監(jiān)測(cè)等方面。
可用于機(jī)載、星載平臺(tái)測(cè)量海面風(fēng)場(chǎng)。
延遲映射接收機(jī)具有2個(gè)接收天線(xiàn)，通過(guò)修改內(nèi)嵌軟件，可完成載體姿態(tài)測(cè)量等任務(wù)。
此成果可推廣于 Galileo、北斗二代衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)。
試驗(yàn)用飛機(jī)
右旋天線(xiàn)
左旋天線(xiàn)
圖4 海面粗糙度引起的相關(guān)功率擴(kuò)散
 
  
|
