专利名称：一种海面溢油及悬浮物监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海洋污染监测技术，特别是一种海面溢油及悬浮物监测系 统。
背景技术：
溢油和海洋表面悬浮物会对海洋环境、沿海经济活动造成重大影响，已引起各国 政府部门的高度重视。油污染监测是控制海洋污染、保护海洋资源和环境的有效措施之一。进行海面油膜和悬浮物监测常规手段主要有光学、红外和微波遥感监测等，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，星载微 波遥感这一手段的优点是覆盖范围广，可以全天时、全天候的进行工作，但这一技术的主要 缺点是重访周期低，即时间分辨率较低不能满足海面溢油和悬浮物实时监测的时效性需 求。全球卫星导航系统GNSS的导航卫星群可以提供源源不断的L波段信号，用于导 航。GNSS的反射信号是可以被接受并利用的，而这种基于GNSS反射信号的遥感技术就被简 称为 GNSS-R(global navigation satellite system-reflection)技术。如图 1 所示，这 种遥感系统包括有GNSS-R接收机和GNSS卫星，GNSS卫星提供的L波段信号，入射到海面， 经海面反射后被GNSS-R接收机接收，此时L波段信号中包含了海面信息。GNSS-R接收机与现有散射计、雷达高度计、合成孔径雷达等海洋、陆面微波遥感手 段相比，具有异源收发，信号多源化，前向散射等特点，在遥感探测机理方面属于双基雷达 模式。GNSS-R接收机体积小、重量轻、功耗小、成本低、可以全天时、全天候提供全球覆盖均 勻的大量数据。但基于GNSS-R技术的海面溢油和悬浮物的监测系统国内目前未见报道。
发明内容为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要提出一种基于GNSS-R技术，可以 实现全天时、全天候的工作，而且时效性能满足实时监测需求的海面溢油及悬浮物监测方法。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种海面溢油及悬浮物监测系 统，包括GNSS信号源、GNSS-R接收机、移动平台、平台控制系统和数据处理系统，所述的 GNSS信号源提供源源不断的L波段信号，所述的GNSS-R接收机安装在移动平台上、接收 GNSS信号源的直射信号和入射到海面溢油及悬浮物被反射的信号，并将该信号传输到数据 处理系统进行数据处理和分析，所述的平台控制系统控制移动平台的运动。本实用新型所述的移动平台为船舶，所述的数据处理系统为岸上数据处理系统， 所述的平台控制系统为船舶航行控制系统。本实用新型所述的移动平台为无人机，所述的数据处理系统为数据处理工控机， 所述的平台控制系统包括飞行控制计算机和任务控制计算机。本实用新型所述的移动平台为低轨卫星，所述的数据处理系统为陆面数据处理分
3析系统，所述的平台控制系统为地面控制接收装置。本实用新型所述的GNSS-R接收机包括天线、信号放大部件和多普勒延迟映射接 收机，所述的天线包括接受GNSS直射信号的右旋圆极化天线RHCP和接收海面散射信号的 左旋圆极化天线LHCP，所述的天线的信号分别通过右旋圆极化天线信号放大部件和左旋圆 极化天线信号放大部件LNA进行放大，并通过多普勒延迟映射接收机进行处理，并将处理 后的原始采样数据传输到数据处理系统。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1、由于本实用新型提出采用新型微波遥感系统GNSS-R进行海面溢油和悬浮物的 监测，该监测手段实现了传统监测手段的创新，可以全天时、全天候的进行工作，同时由于 工作在波长较长的L波段，所以穿透性更强。而且由于GNSS-R接收机体积小、重量轻、成本 低，因此可以实现对海面悬浮物和海上溢油监测的低成本、高效率监测。2、由于本实用新型的基于的GNSS-R技术属于被动接收，本身不需要发射信号，只 需要一个可以接收海面散射信号的GNSS-R接收机即可，所以体积小、重量轻，所需要的功 耗也�。诤Ｃ嬉缬秃秃Ｃ嫘∥锛嗖馍媳憬荨⒘榛睿眉嗖獠庀低秤τ玫胶Ｃ嫖廴疚锏募� 测会大大提高海面监测的效率。3、由于本实用新型的GNSS-R接收机体积小、重量轻、功耗低，因此可以方便地安 装在船舶、无人机、低轨道卫星等移动平台上。
本实用新型共有附图6张，其中图1是GNSS-R遥感原理图。图2是海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。图3是GNSS-R接收机结构示意图。图4是船载GNSS-R接收机的海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。图5是无人机载GNSS-R接收机的海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。图6是低轨卫星载GNSS-R接收机的海面溢油及悬浮物监测系统组成示意图。图中1、GNSS信号源，2、GNSS-R接收机，3、移动平台，4、平台控制系统，5、数据处 理系统，6、右旋圆极化天线RHCP，7、左旋圆极化天线LHCP，8、右旋圆极化天线信号放大部 件，9、左旋圆极化天线信号放大部件，10、多普勒延迟映射接收机，11、支架，12、船舶，13、无 人机，14、飞行控制计算机，15、任务控制计算机，16，无人机载数据处理系统，17、低轨卫星， 18、海面溢油及悬浮物。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图2所示，一种海面溢油及悬 浮物监测系统，包括GNSS信号源1、GNSS-R接收机2、移动平台3、平台控制系统4和数据处 理系统5，所述的GNSS信号源1提供源源不断的L波段信号，所述的GNSS-R接收机2安装 在移动平台3上、接收GNSS信号源1的直射信号和入射到海面溢油及悬浮物18被反射的 信号，并将该信号传输到数据处理系统5进行数据处理和分析，所述的平台控制系统4控制 移动平台3的运动。[0025]如图3所示，本实用新型所述的GNSS-R接收机2包括天线、信号放大部件和多普 勒延迟映射接收机10，所述的天线包括接受GNSS直射信号的右旋圆极化天线RHCP6和接收 海面散射信号的左旋圆极化天线LHCP7，所述的天线的信号分别通过右旋圆极化天线信号 放大部件8和左旋圆极化天线信号放大部件9LNA进行放大，并通过多普勒延迟映射接收机 10进行处理，并将处理后的原始采样数据传输到数据处理系统5。如图3所示，本实用新型工作时，GNSS信号源1发射的右旋圆极化信号，用于导航， 该信息可以用右旋圆极化天线RHCP6进行接收，右旋圆极化信号入射到海面经散射后翻转 为左旋圆极化信息，被左旋圆极化天线LHCP7接收，右旋圆极化天线RHCP6和接收海面散射 信号的左旋圆极化天线LHCP7接收到的信号分别经右旋圆极化天线信号放大部件8和左旋 圆极化天线信号放大部件9这两个LNA部件进行放大，送入多普勒延迟映射接收机10进行 处理，输出的信号送给数据处理系统5进行处理，得出海面溢油及悬浮物18的相关信息。下面介绍本实用新型的三个实施例实施例一如图4所示，本实用新型所述的移动平台3为船舶12，所述的GNSS-R接 收机2通过支架11安装在船舶12上，所述的数据处理系统5为岸上数据处理系统，所述的 平台控制系统4为船舶航行控制系统。实施例二 如图5所示，本实用新型所述的移动平台3为无人机13，所述的数据处 理系统5为无人机载数据处理系统16，所述的平台控制系统4包括飞行控制计算机14和任 务控制计算机15。实施例三如图6所示，本实用新型所述的移动平台3为低轨卫星17，所述的数据 处理系统5为陆面数据处理分析系统，所述的平台控制系统4为地面控制接收装置。
权利要求一种海面溢油及悬浮物监测系统，其特征在于包括GNSS信号源(1)、GNSS R接收机(2)、移动平台(3)、平台控制系统(4)和数据处理系统(5)，所述的GNSS信号源(1)提供源源不断的L波段信号，所述的GNSS R接收机(2)安装在移动平台(3)上、接收GNSS信号源(1)的直射信号和入射到海面溢油及悬浮物(18)被反射的信号，并将该信号传输到数据处理系统(5)进行数据处理和分析，所述的平台控制系统(4)控制移动平台(3)的运动。
2.根据权利要求1所述的一种海面溢油及悬浮物监测系统，其特征在于所述的移动 平台⑶为船舶(12)，所述的GNSS-R接收机⑵通过支架(11)安装在船舶(12)上，所述 的数据处理系统(5)为岸上数据处理系统，所述的平台控制系统(4)为船舶航行控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种海面溢油及悬浮物监测系统，其特征在于所述的移动 平台(3)为无人机(13)，所述的数据处理系统(5)为无人机载数据处理系统(16)，所述的 平台控制系统(4)包括飞行控制计算机(14)和任务控制计算机(15)。
4.根据权利要求1所述的一种海面溢油及悬浮物监测系统，其特征在于所述的移动 平台(3)为低轨卫星(17)，所述的数据处理系统(5)为陆面数据处理分析系统，所述的平台 控制系统(4)为地面控制接收装置。
5.根据权利要求1所述的一种海面溢油及悬浮物监测系统，其特征在于所述的 GNSS-R接收机(2)包括天线、信号放大部件和多普勒延迟映射接收机(10)，所述的天线包 括接受GNSS直射信号的右旋圆极化天线RHCP(6)和接收海面散射信号的左旋圆极化天线 LHCP(7)，所述的天线的信号分别通过右旋圆极化天线信号放大部件(8)和左旋圆极化天 线信号放大部件(9)LNA进行放大，并通过多普勒延迟映射接收机(10)进行处理，并将处理 后的原始采样数据传输到数据处理系统(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种海面溢油及悬浮物监测系统，包括GNSS信号源、GNSS-R接收机、移动平台、平台控制系统和数据处理系统，所述的GNSS信号源提供源源不断的L波段信号，所述的GNSS-R接收机安装在移动平台上、接收GNSS信号源的直射信号和入射到海面溢油及悬浮物被反射的信号，并将该信号传输到数据处理系统进行数据处理和分析，所述的平台控制系统控制移动平台的运动。本实用新型采用GNSS-R技术进行海面溢油和悬浮物的监测，实现了全天时、全天候的监测工作；因为工作在波长较长的L波段，所以穿透性更强；GNSS-R接收机体积小、重量轻、成本低，因此可以实现对海面悬浮物和海上溢油监测的低成本、高效率监测。
文档编号G01S13/02GK201754184SQ201020218709
公开日2011年3月2日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者吴学睿, 李传龙, 李颖 申请人:大连海事大学
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