GNSS-R海洋反射接收机的控制设计及实现

【摘要】： 近些年来,GNSS-R海洋遥感技术引起了国内外越来越多的科研机构和科研工作者的重视,研究成果表明,GNSS-R可以用来反演海面风场、海面高度、有效波高等海面状态信息,这些对渔业生产、航海安全、气象预报等具有重要意义。作为一种遥感技术,需要有专门的设备完成海面反射信号的采集和处理,目前,国内外机构在接收机的研制方面取得了很大的发展,推出了众多的设计方案。本论文结合几种主要设计方案的设计思想,给出了基于FPGA+DSP的GNSS-R海洋反射接收机的系统设计方案。 论文首先阐述了GNSS信号的处理原理和GNSS-R海洋遥感技术的相关理论,以此为基础,着重论述了GNSS-R海洋反射接收机的设计思想,描述了整个接收机的系统构架和各模块的主要功能。与传统GNSS接收机相比,GNSS-R接收机除了需要完成对直接信号的捕获和跟踪,还需要接收由海平面反射的GNSS信号,并完成相关运算处理得到相关功率波形图。接收机基于FPGA和DSP完成信号的处理和系统的控制,这是一种结合了硬件接收机和软件接收机各自特点的设计方案,实现了实时性和灵活性两方面的要求。这一部分是接收机的核心工作单元,论文中具体描述了其硬件设计过程。之后针对系统的硬件结构,设计了基于DSP运行的系统控制和信息处理程序。系统控制和信息处理程序主要完成上电时程序加载,系统运行流程控制,可见卫星和镜像反射点预报,实时通信等功能。最后对接收机的功能进行了测试和分析,并验证了预报算法。