【摘 要】
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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)不仅可以提供传统的全球导航定位和授时服务,其反射信号还可以用于遥感应用研究,该技术称为GNSS反射信号遥感技术(GNSS-Reflectometry,GNSS-R)。GNSS-R技术在海面测高、海面测风、海冰监测、植被探测等遥感测量领域应用广泛,与传统的遥感手段相比,具有全天候、低成本、高分辨率、覆盖
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)不仅可以提供传统的全球导航定位和授时服务,其反射信号还可以用于遥感应用研究,该技术称为GNSS反射信号遥感技术(GNSS-Reflectometry,GNSS-R)。GNSS-R技术在海面测高、海面测风、海冰监测、植被探测等遥感测量领域应用广泛,与传统的遥感手段相比,具有全天候、低成本、高分辨率、覆盖范围广等优势,是GNSS领域当前的一个研究热点。海冰是气候的重要组成因子,对人类的生产实践活动也产生重大影响,本文以GNSS-R技术在海冰监测领域的应用为研究方向,进行了基于DSP+FPGA架构的GNSS-R海冰监测仪信号处理软件系统的设计与实现。本文首先介绍了国内外GNSS-R设备研制及海冰监测领域相关实验的研究现状,从GNSS-R基本原理出发,针对本设计的多极化天线接收系统,建立了海冰反射模型并进行了多极化天线反射信号仿真,阐述了利用多极化信号进行海冰监测的优势。其次,提出了针对多天线反射信号处理的软件系统设计方案。软件系统分为直射通道和反射通道两个部分,分别进行了模块化设计和功能仿真。其中直射通道完成信号的捕获、跟踪过程以及定位解算;反射通道将反射信号与多级延迟下的本地伪码进行相关,从而获得相关功率曲线并进行数据存储,以便进行后续的海冰反演。此外针对北斗三号卫星新信号B1C信号,本文根据其调制特点,在总结该信号常规处理方法的基础上,提出并实现了一种基于B1I辅助的B1C反射信号的处理方法,与常规处理方法相比,减少了设计中资源的占用率以及信号处理过程所需要的时间。最后在以上研究的基础上,通过岸基平台进行了GNSS-R海冰监测仪的初步实验验证,实验中设备的定位功能、反射相关功率输出以及B1C反射信号的接收与处理功能均可正常实现,证明了信号处理系统设计的功能正确性,对后续的研究应用也具有现实性意义。
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