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一）概述
項目來源于國家863計劃海洋監(jiān)測技術(shù)主題探索類課題“基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的海面風速與風向探測技術(shù)”（課題編號：2002AA639190），目標為探索利用GPS星座為多源微波信號發(fā)射源進行海面風速風向探測的方法。圖2為由于海面粗糙度的影響，海面散射信號到達接收機的時刻不同，造成了海面散射信號相關(guān)功率的擴散。
二）工作原理
延遲映射接收機包括左旋、右旋GPS天線、射頻前端、相關(guān)器、DSP處理器、FLASH/RAM存儲器及接口電路等部分。
右旋GPS天線安裝在飛機頂部，接收GPS衛(wèi)星直射信號。左旋GPS天線安裝在飛機腹部，接收經(jīng)海面反射的GPS衛(wèi)星信號。輸出的導航解和反射信號相關(guān)功率由數(shù)據(jù)處理平臺接收存儲。
三）延遲映射接收機特點
1） 雙天線、雙射頻前端
延遲映射接收機具有雙射頻前端，分別接收GPS衛(wèi)星直射信號和經(jīng)海面反射的GPS衛(wèi)星信號。
2）采用左旋極化和右旋極化天線
GPS衛(wèi)星發(fā)射信號為右旋極化，經(jīng)海面散射后，極化方向變?yōu)樽笮榱擞行Ы邮�，必須采用左旋和右旋極化天線。
3）內(nèi)嵌導航和開環(huán)控制軟件
延遲映射接收機前6個相關(guān)器通道跟蹤直射衛(wèi)星信號，可以完成導航定位功能，后6個相關(guān)器通道開環(huán)控制，輸出路徑延遲點附近32個半碼片延遲時刻相關(guān)功率。
4）圖形化數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集
監(jiān)控映射接收機工作情況，存儲接收機輸出的數(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PCB圖
圖3 路徑延遲引起的碼延遲
四）主要技術(shù)指標
·L1波段1575.42MHz ·通道個數(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 ·溫啟動時間<30s
垂直95%: 40.0m
五）飛行數(shù)據(jù)
飛行時間：2004-8-03 12:27～14:50
起飛地點：天津國際機場 飛行高度：≈1000米
采樣速率：1Hz 采樣數(shù)據(jù)：8590點
圖3 22號衛(wèi)星隨著飛機飛行高度和衛(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)星高度角的降低導致直射反射信號波程差減小，從而引起鏡面反射點碼延遲降低。
圖4 表示散射信號功率擴散在碼片-0.5~1.5共2個碼片之間，基于此數(shù)據(jù)，結(jié)合風場反演模型即可實現(xiàn)利用GPS衛(wèi)星散射信號進行測風的目的。
六）應用前景
延遲映射接收機能夠準確測量GPS衛(wèi)星經(jīng)海面散射的信號。為利用GPS散射信號研究海面風場開辟了新的途徑。
采用延遲映射接收機，還可用在海冰測量、海面高度測量、土壤濕度監(jiān)測等方面。
可用于機載、星載平臺測量海面風場。
延遲映射接收機具有2個接收天線，通過修改內(nèi)嵌軟件，可完成載體姿態(tài)測量等任務。
此成果可推廣于 Galileo、北斗二代衛(wèi)星應用系統(tǒng)。
試驗用飛機
右旋天線
左旋天線
圖4 海面粗糙度引起的相關(guān)功率擴散
 
  
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