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GNSS反射信号数据处理软件设计

作　者: 李春杰
导　师: 郭涛
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 导航卫星系统 反射信号 数据处理 反演 软件实现
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 7次
引　用: 0次
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内容摘要


近年来的研究证明，基于全球卫星导航系统反射信号（Global Navigation SatelliteSystem Reflectometry, GNSS-R）可应用于遥感应用，它具有无需发射机、大量信号源等特点。目前，对GNSS反射信号处理系统的研制大多集中在硬件方面，而软件系统具有模块性强，灵活性强等优势。因此，研究GNSS反射信号数据处理软件是非常有意义的。本课题是在XXX项目的支持下完成的。在分析GNSS-R国内外发展现状及发展趋势上，根据本项目需求，本文提出了大环境下通用的GNSS反射信号数据处理软件设计方案。在设计时依据GPS\BD信号的特性、导航卫星反射理论和反射信号特性，并根据GNSS-R遥感应用的需求，充分采用了模块化以及自顶向下的设计思想，将软件设计分成各个功能模块，按照每个功能模块与硬件设备要求匹配的情况下进行了设计与调试。本文设计的反射信号处理软件以RS232串口和USB为数据通信接口对导航定位数据、原始数据和相关值进行采集和存储，并实现对数据实时和回放处理及对导航数据进行解析，显示接收机和卫星信息从而控制硬件接收机的选星工作，通过串口配置命令控制硬件接收机通过USB接口对数据采集工作，以及根据探测海面风场、海面有效波高模型和算法的前提下对实际数据进行处理，对于GNSS反射信号属于微弱信号，本文采用了相干积分和非相干积分组合的方法来提高信号的信噪比，并利用BD反射信号相关时间计算海面风场和利用GPS反射信号相关时间计算海面有效波高，利用相关时间计算海面风场一种新型的计算方式，本文进行反演的数据均是在岸基条件下采集获得的。通过实际数据验证，结果表明本文所设计的软件能够快速的对数据进行处理和结果显示，并实现了任务监控，数据采集和海面反演结果的显示功能界面。以Visual Studio2008作为主要开发平台，基于MFC进行了系统框架的搭建，Matlab软件作为辅助绘图分析工具，采用C++语言开发实现了软件系统的各个模块及反演所用模型算法。该软件对安装有windows操作系统的PC机均可使用。软件要求各种功能可以灵活设置，内容全面，易于扩展，易于移植。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 常用信号源介绍  11-17
    1.2.1 GPS 系统  11-14
    1.2.2 俄罗斯的 GLONASS 系统  14-15
    1.2.3 Galileo 卫星导航系统  15-16
    1.2.4 北斗卫星导航系统  16-17
    1.2.5 不同卫星导航系统用于 GNSS-R 的比较  17
  1.3 国内外研究现状  17-20
    1.3.1 国外研究情况  17-19
    1.3.2 国内研究情况  19-20
  1.4 论文的主要工作和内容安排  20-21
第二章 GNSS 反射信号探测技术原理  21-41
  2.1 GPS/BD 信号简介  21-25
    2.1.1 GPS 信号简介  21-23
    2.1.2 BD 信号简介  23-25
  2.2 反射理论概述  25-31
    2.2.1 几何关系  25-27
    2.2.2 闪耀区  27
    2.2.3 镜面反射和后向散射  27-29
    2.2.4 等延迟区和等多普勒区  29-31
  2.3 反射信号特性  31-35
    2.3.1 极化特性  31-32
    2.3.2 码延迟  32-33
    2.3.3 多普勒  33-34
    2.3.4 相关函数  34
    2.3.5 相关功率模型  34-35
  2.4 GNSS 反射信号反演应用  35-38
    2.4.1 海面风场反演应用  35-37
    2.4.2 海面有效波高反演应用  37-38
  2.5 影响反射信号接收处理的主要因素  38-40
  2.6 本章小结  40-41
第三章 GNSS 反射信号数据处理设计  41-55
  3.1 GNSS 信号数据处理系统总体结构  41-42
  3.2 反射信号软件处理系统  42-46
    3.2.1 总体结构  42-43
    3.2.2 数据接口  43-46
  3.3 反射信号应用预处理  46-48
  3.4 反演应用处理  48-53
  3.5 本章小结  53-55
第四章 GNSS 反射信号数据处理软件实现  55-67
  4.1 软件结构  55-56
  4.2 配置模块  56
  4.3 监控模块  56-57
  4.4 数据管理模块  57-63
    4.4.1 原始数据  57-58
    4.4.2 相关值  58-61
    4.4.3 卫星信息数据  61-63
  4.5 反演模块  63-64
  4.6 试验环境  64-66
  4.7 本章小结  66-67
第五章 总结与展望  67-69
  5.1 本课题工作总结  67
  5.2 工作展望  67-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间发表的论文及所得的研究成果  74-75
致谢  75-76

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