一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，包括：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)出直射信號(hào)并經(jīng)凍融地表反射后形成反射信號(hào)，所述接收機(jī)用于接收所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)；去噪系統(tǒng)，用于對(duì)所述接收機(jī)接收的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)進(jìn)行去噪處理；波形圖生成器，用于根據(jù)去噪處理后的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)生成凍融地表的波形圖；波形圖判別器，用于對(duì)所述波形圖進(jìn)行判別以確定凍融地表的凍融狀態(tài)。本實(shí)用新型利用既有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的直射信號(hào)作為信號(hào)源，降低了功耗和成本，時(shí)空分辨率得到提高，信號(hào)穿透性強(qiáng)，對(duì)積雪覆蓋區(qū)的敏感性較低，提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]地表凍融現(xiàn)象周期性發(fā)生，覆蓋面積大，動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，是環(huán)境和氣候的重要影響因素，是陸地表面過(guò)程、區(qū)域氣候、沙塵預(yù)報(bào)等環(huán)境過(guò)程的重要影響因素。如何有效監(jiān)測(cè)地表凍融狀態(tài)及其相關(guān)物理參數(shù)是廣大科研工作者致力研究的重要課題和內(nèi)容之一。
[0003]遙感技術(shù)的發(fā)展使得大面積、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地表凍融狀態(tài)成為可能。而微波遙感對(duì)土壤水分變化敏感，可以全天時(shí)、全天候進(jìn)行工作，同時(shí)微波遙感對(duì)土壤和植被的穿透性較強(qiáng)，成為監(jiān)測(cè)的獨(dú)特手段。但目前的主動(dòng)微波(雷達(dá))或者被動(dòng)微波(輻射計(jì))存在著功耗大，成本高，時(shí)空分辨率無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的諸多問(wèn)題，并且可能由于對(duì)積雪覆蓋區(qū)的敏感性而影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，限制了地表凍融狀態(tài)遙感監(jiān)測(cè)的發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，降低功耗和成本，提高時(shí)空分辨率和監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其包括:全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)出直射信號(hào)并經(jīng)凍融地表反射后形成反射信號(hào)，所述接收機(jī)用于接收所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)；去噪系統(tǒng)，用于對(duì)所述接收機(jī)接收的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)進(jìn)行去噪處理；波形圖生成器，用于根據(jù)去噪處理后的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)生成凍融地表的波形圖；波形圖判別器，用于對(duì)所述波形圖進(jìn)行判別以確定凍融地表的凍融狀態(tài)。
[0006]其中，所述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0007]其中，所述接收機(jī)包括用于接收所述直射信號(hào)的右旋圓極化天線和用于接收所述反射信號(hào)的V極化天線。
[0008]其中，所述直射信號(hào)處于L波段。
[0009]其中，所述直射信號(hào)的天頂角在O?90°之間，方位角在O?360°之間。
[0010]其中，所述反射信號(hào)包含布魯斯諾角信息。
[0011]本實(shí)用新型的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，利用既有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的直射信號(hào)作為信號(hào)源，降低了功耗和成本，由于導(dǎo)航衛(wèi)星群源源不斷地發(fā)射直射信號(hào)，時(shí)空分辨率得到提高，并且該直射信號(hào)的觀測(cè)角度豐富，穿透性強(qiáng)，對(duì)積雪覆蓋區(qū)的敏感性較低，提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的特點(diǎn)。
[0014]GNSS-R (全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)反射技術(shù))是利用GNSS的反射信號(hào)進(jìn)行微波遙感的新型遙感手段，本實(shí)用新型將其應(yīng)用到地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，提供一種新的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置及方法。
[0015]圖1示出本實(shí)用新型的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，包括GNSS的發(fā)射機(jī)I和接收機(jī)2，去噪系統(tǒng)4，波形圖生成器5和波形圖判別器6，其中，GNSS可以是GPS、GL0NASS、GALILEO或Beidou等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0016]其中，發(fā)射機(jī)I用于發(fā)出直射信號(hào)并經(jīng)凍融地表3反射后形成反射信號(hào)，接收機(jī)2利用RHCP天線接收來(lái)自發(fā)射機(jī)I的直射信號(hào)，利用V極化天線接收經(jīng)凍融地表3反射后的反射信號(hào)。與現(xiàn)有接收機(jī)中常用的左旋圓極化(RHCP)天線相比，V極化天線可以接收反射信號(hào)中所包含的布魯斯諾角信息，以用于后續(xù)的理論波形模擬。去噪系統(tǒng)4對(duì)接收機(jī)2接收到的直射信號(hào)和反射信號(hào)分別進(jìn)行去噪處理，然后輸入波形圖生成器5。波形圖生成器5根據(jù)去噪處理后的直射信號(hào)和反射信號(hào)生成凍融地表3的波形圖，其中，可利用包含觀測(cè)目標(biāo)幾何信息的直射信號(hào)作為波形圖的頭文件，用以提供觀測(cè)目標(biāo)的位置和時(shí)間信息。波形圖判別器6對(duì)得到的波形圖進(jìn)行判別以確定地表的凍融狀態(tài)，具體包括根據(jù)反射信號(hào)所包含的布魯斯諾角信息建立理論波形模擬數(shù)據(jù)庫(kù)，將利用波形圖生成器生成的波形圖與理論波形模擬庫(kù)中的理論波形圖進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)最小二乘法進(jìn)行波形圖匹配以得到地表凍融狀態(tài)，從而獲得更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。
[0017]本實(shí)用新型的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，直接采用既有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的直射信號(hào)作為信號(hào)源，而不需研制專門(mén)的發(fā)射機(jī)，降低了功耗和成本，由于導(dǎo)航衛(wèi)星群源源不斷地發(fā)射直射信號(hào)，因此時(shí)空分辨率得到提高。該直射信號(hào)的天頂角在O?90°之間，方位角在O?360°之間，眾多觀測(cè)角度的豐富數(shù)據(jù)為凍融狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了便利手段，并且該直射信號(hào)工作在L波段，穿透性強(qiáng)，對(duì)積雪覆蓋區(qū)的敏感性較低，提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。
[0018]前面提供了對(duì)較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本實(shí)用新型。對(duì)該較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型原理的基礎(chǔ)上，可以作出各種修改或者變換。應(yīng)當(dāng)理解，這些修改或者變換都不脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，其包括: 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)出直射信號(hào)并經(jīng)凍融地表反射后形成反射信號(hào)，所述接收機(jī)用于接收所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)； 去噪系統(tǒng)，用于對(duì)所述接收機(jī)接收的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)進(jìn)行去噪處理；波形圖生成器，用于根據(jù)去噪處理后的所述直射信號(hào)和所述反射信號(hào)生成凍融地表的波形圖； 波形圖判別器，用于對(duì)所述波形圖進(jìn)行判別以確定凍融地表的凍融狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述接收機(jī)包括用于接收所述直射信號(hào)的右旋圓極化天線和用于接收所述反射信號(hào)的V極化天線。
4.如權(quán)利要求1或2所述的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述直射信號(hào)處于L波段。
5.如權(quán)利要求1或2所述的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述直射信號(hào)的天頂角在O?90°之間，方位角在O?360°之間。
6.如權(quán)利要求1或2所述的地表凍融狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述反射信號(hào)包含布魯斯諾角信息。
【文檔編號(hào)】G01S19/00GK204086532SQ201420378607
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】吳學(xué)睿, 金雙根, 陶學(xué)林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)