一种通信卫星反射信号遥感监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种通信卫星反射信号遥感监测系统，该系统包括：连续发射多个不同工作波段的直射微波信号的通信卫星；遥感平台；安装在所述遥感平台上的反射信号接收机，其接收所述多个不同工作波段的直射微波信号经地表反射后的反射微波信号，并根据所述不同工作波段对所述反射微波信号进行分离、放大、模数转换和数字处理后，得到用于地物遥感监测的所述不同工作波段下的一维功率波形图；以及安装在所述反射信号接收机顶端的铝板。本实用新型专利技术由于通信卫星为静止轨道卫星，因此观测几何不随时间变化，从而可以克服GNSS-R的观测几何变化的缺点，而且由于本实用新型专利技术中的通信卫星提供的工作波段较多，因此，可以使用在多个不同的应用领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种通信卫星反射信号遥感监测系统
本技术涉及一种通信卫星反射信号遥感监测系统。
技术介绍
光学、红外和微波遥感是对地观测的主要遥感手段，其相应的传感器分别工作在可见光、红外和微波波段。但是这些遥感手段存在各自的局限性，简单总结如下:光学和红外遥感受限于天气状况，不能全天时全天候工作；微波遥感克服了这一缺点，SAR空间分辨率高，但时间分辨率无法满足实时监测的需求，且成本较高，而且被动微波遥感还会受到较低空间分辨率的限制。新兴的全球导航卫星系统反射信号GNSS-R (Global Navigation SatelliteSystem — Reflection)遥感技术是利用导航卫星的反射信号对地物进行遥感。与现有的散射计、雷达高度计、合成孔径雷达等海洋、陆面微波遥感手段相比，导航卫星群GNSS可以源源不断的提供L波段的信号，而不需要研制专门的发射机，GNSS-R的一台接收机可以同时接收视场中的多个卫星信号，在遥感探测机理方面属于双站/多站雷达模式，这种工作模式可以大大提高时空分辨率；同时，由于工作在穿透性较强的L波段，所以可以全天时全天候的监测。另外，GNSS-R接收机属于被动接收，本身不需要发射信号，所以体积和重量都很小，所需要的功耗也小，因此，在地物监测上具有便捷、灵活的特点。GNSS导航卫星将在未来几十年为人类提供精确、无偿的探测信号，且该探测信号具有长期的稳定性，因此，该项技术为监测地物、分析地物变化规律等提供了非常理想的手段。如图1所示，现有技术中的GNSS-R遥感系统基本包括多个GNSS卫星I’以及一个GNSS-R接收机2’，其中 ，各个GNSS卫星I’源源不断的发射L波段直射信号，经地表反射后，被专门的GNSS-R接收机2’所接收，形成双站/多站雷达工作模式。然而，这种GNSS-R遥感系统的一个特点是不断变化的观测几何，而且其工作波段只有L波段，使其在其遥感应用上受到限制。由此可见现有的GNSS-R遥感系统仍无法完全满足监测需要。通信卫星(communications satellite)是用作无线电通信中继站的人造地球卫星，通信卫星用于转发无线电信号，以实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器间的通?目。中国的通信卫星主要有:东方红:东方红一号卫星、东方红二号卫星、东方红三号卫星、东方红四号卫星；鑫诺:鑫诺一号、鑫诺二号、鑫诺三号、鑫诺四号、鑫诺五号、鑫诺六号；中星:中星5Α、中星6Β、中星8号、中星9号、中星10号、中星11号；亚太:亚太2R、亚太五号卫星、亚太六号卫星、亚太七号卫星；其中，“鑫诺六号”通信广播卫星装载有24个C频段转发器、8个Ku频段转发器和I个S频段转发器，卫星波束可覆盖包括中国全境的亚太地区及部分周边国家和地区，因此，相比于GNSS卫星，“鑫诺六号”的功率更高、容量更大、信号覆盖范围更广。由于通信卫星工作在多个微波波段(C、Ku和S波段)，且信号功率更大，因此可以成为有效的微波发射源，目前只利用了通信卫星的直射信号，而其直射信号经地物反射的反射信息却没有被利用过，因此，鉴于与GNSS-R遥感原理相似，可以研发一种将通信卫星作为有效发射源的通信卫星反射信号遥感监测系统，以提供更多的工作波段。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本技术旨在提供一种通信卫星反射信号遥感监测系统，以克服观测几何变化的缺点，并提供多种工作波段，以满足监测要求。本技术所述的一种通信卫星反射信号遥感监测系统，包括:连续发射多个不同工作波段的直射微波信号的通信卫星；遥感平台；安装在所述遥感平台上的反射信号接收机，其接收所述多个不同工作波段的直射微波信号经地表反射后的反射微波信号，并根据所述不同工作波段对所述反射微波信号进行分离、放大、模数转换和数字处理后，得到用于地物遥感监测的所述不同工作波段下的一维功率波形图；以及安装在所述反射信号接收机顶端的铝板，其对直接接收到的所述直射微波信号进行反射，并将从所述地表直接接收到的所述反射微波信号传输至所述反射信号接收机。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，所述反射信号接收机包括:多个分别接收所述不同工作波段下的反射微波信号的天线模块；多个分别与所述天线模块连接的射频前端模块，每个所述射频前端模块接收相应的所述天线模块输出的所述反射微波信号，并对该反射微波信号进行放大滤波后输出相应的射频信号；多个分别与所述射频前端模块连接的多通道射频接收模块，每个所述多通道射频接收模块对相应的所述射频信号进行放大滤波后输出相应的中频信号；多个分别与所述多通道射频接收模块连接的高速A/D模块，每个所述高速A/D模块对相应的所述中频信号进行模数转换后输出相应的采样信号；多个分别与所述高速A/D模块连接的数字处理模块，每个所述数字处理模块对相应的所述采样信号进行数字处理后输出相应的原始采样数据；以及多个分别与所述数字处理模块连接的波形成形模块，每个所述波形成形模块根据相应的原始采样数据形成所述不同工作波段下的一维功率波形图。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，每个所述天线模块包括分别用于接收所述反射微波信号中的水平极化子信号和垂直极化子信号的水平极化天线和垂直极化天线。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，每个所述射频前端模块包括依次连接的:发射通路单元，其用于对所述反射微波信号进行功率放大和滤波；以及接收通路单元，其用于对已经过功率放大和滤波的所述反射微波信号进行低噪音放大和再次滤波，并输出所述射频信号。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，所述发射通路单元包括依次连接的功率放大器和第一滤波器。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，所述接收通路单元包括依次连接的低噪音放大器和第二滤波器。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，所述数字处理模块包括相连的DSP(数字信号处理)芯片和FPGA (现场可编程门阵列)芯片。在上述的通信卫星反射信号遥感监测系统中，所述铝板通过一支架安装在所述反射信号接收机的顶端。由于采用了上述的技术解决方案，本技术利用现有的通信卫星发射的微波信号作为信号源，该信号经地表反射后被反射信号接收机所接收，从而实现对地遥感监测。与现有的GNSS-R遥感监测方式不同的是，由于通信卫星为静止轨道卫星，因此观测几何不随时间变化，从而可以克服GNSS-R的观测几何变化的缺点，而且相较于仅提供L波段的GNSS-R遥感系统而言，本技术中的通信卫星(如鑫诺六号)提供的工作波段较多(如C波段、Ku波段和S波段)，而对于不同的工作波段，对土壤水分、植被、积雪等地物参数探测的能力不同，因此，本技术可以使用在多个不同的应用领域。【附图说明】图1是现有技术中的GNSS-R遥感系统的结构示意图；图2是本技术的一种通信卫星反射信号遥感监测系统的结构示意图；图3是本技术的一种通信卫星反射信号遥感监测系统中的反射信号接收机的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图，给出本技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图2、3所示，本技术，即一种通信卫星反射信号遥感监测系统，包括:连续发射多个不同工作波段的直射微波信号的通信卫星I ;遥感平台2 ;安装在遥感平台2上的反射信号接收机3，其接收多个不同工作波段的直射微波信号经地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信卫星反射信号遥感监测系统，其特征在于，所述系统包括：连续发射多个不同工作波段的直射微波信号的通信卫星；遥感平台；安装在所述遥感平台上的反射信号接收机，其接收所述多个不同工作波段的直射微波信号经地表反射后的反射微波信号，并根据所述不同工作波段对所述反射微波信号进行分离、放大、模数转换和数字处理后，得到用于地物遥感监测的所述不同工作波段下的一维功率波形图；以及安装在所述反射信号接收机顶端的铝板，其对直接接收到的所述直射微波信号进行反射，并将从所述地表直接接收到的所述反射微波信号传输至所述反射信号接收机。

【技术特征摘要】
1.一种通信卫星反射信号遥感监测系统，其特征在于，所述系统包括: 连续发射多个不同工作波段的直射微波信号的通信卫星； 遥感平台； 安装在所述遥感平台上的反射信号接收机，其接收所述多个不同工作波段的直射微波信号经地表反射后的反射微波信号，并根据所述不同工作波段对所述反射微波信号进行分离、放大、模数转换和数字处理后，得到用于地物遥感监测的所述不同工作波段下的一维功率波形图；以及 安装在所述反射信号接收机顶端的铝板，其对直接接收到的所述直射微波信号进行反射，并将从所述地表直接接收到的所述反射微波信号传输至所述反射信号接收机。2.根据权利要求1所述的通信卫星反射信号遥感监测系统，其特征在于，所述反射信号接收机包括: 多个分别接收所述不同工作波段下的反射微波信号的天线模块； 多个分别与所述天线模块连接的射频前端模块，每个所述射频前端模块接收相应的所述天线模块输出的所述反射微波信号，并对该反射微波信号进行放大滤波后输出相应的射频信号； 多个分别与所述射频前端模块连接的多通道射频接收模块，每个所述多通道射频接收模块对相应的所述射频信号进行放大滤波后输出相应的中频信号； 多个分别与所述多通道射频接收模块连接的高速A/D模块，每个所述高速A/D模块对相应的所述中频信号进行模数转换后输出相应的采样信号； 多个分别与所述高速A/D模块连接的数字处...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学睿，金双根，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：实用新型
国别省市：