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GNSS-R接收机中数字波束形成系统的设计与实现

梁立林  
【摘要】:GNSS-R技术是一种新兴的遥感技术,GNSS-R可以用来反演海面风场、海面高度、有效波高等海洋信息,这些信息对渔业生产、航海安全、气象预报等具有重要意义。近些年来,GNSS-R海洋遥感技术引起了国内外越来越多的研究机构和科研工作者的重视。该技术主要是依靠现有GNSS系统的卫星提供信号源,通过在机载或星载平台上安装GNSS-R接收机来接收直接从卫星传播的信号和从海面反射的卫星信号,然后对接收信号进行处理来实现对海洋环境的遥感探测。 GNSS-R接收机的研制是GNSS-R技术的研究重点,由于,GNSS-R海面反射信号微弱,如何改善GNSS-R海面反射信号的接收是GNSS-R接收机研制的关键。本文正是针对这一课题,研究GNSS-R海洋反射接收机,提出在GNSS-R接收机中采用数字波束形成技术来改善反射信号的接收,最终完成应用于GNSS-R接收机中数字波束形成系统的设计与实现。 论文首先介绍了国内外GNSS-R接收机的发展现状,针对目前国内GNSS-R接收机中研制的关键性问题提出了本文研究方向。其次分析了GNSS-R接收机结构,针对系统需求给出了数字波束形成系统的方案设计。同时对数字波束形成系统中关键部分的方案设计进行了讨论,包括数字波束形成、通道校正、系统频率及带宽设计、DDC、DUC、系统硬件结构等。然后根据系统设计指标完成了系统子模块的设计与实现,及数字处理板的时钟和电源设计,并最终制作出数字波束形成系统原理样机。最后,按照要求完成了数字波束形成系统的测试,进行了GNSS-R接收机的岸基实验,利用测试结果分析了系统性能,得出本文设计的数字波束形成系统能正常完成其功能的结论。


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