卫星网络干扰信号的监测与定位技术

2011-03-08 20:21:08来源: 《无线电通信技术》 关键字:卫星  干扰监测  干扰源定位  TDOA  FDOA
  1990 年以来卫星通信等业务迅速发展,而地面空间有意或无意的干扰对系统的威胁也日益增加。据欧洲电信卫星组织( EUTELSAT) 的有关报告,每年都会出现数百次卫星系统受干扰事件。从我国卫星系统的实际应用来看,人为干扰事件也时有发生。为了避开干扰,一方面要对空间频率资源进行合理划分和有效保护; 同时也要采取迅速而有效的措施来监测定位干扰信号。面对越来越多的干扰事件,以及对接收机及卫星的直接攻击和干扰,必须研究对卫星和接收机干扰的监测和定位技术,同时星载干扰监测与定位技术是势之所趋。

  1   干扰源监测与定位技术

  1.1   干扰监测技术

  常规的干扰监测与定位只是一个局部系统,应该建立一个一体化的干扰监测与定位技术,既可以实现对于卫星信号干扰的监测与定位,也可以实现对地面用户的干扰监测与定位。干扰监测与定位设备有机载设备、车载设备和地面设备。

  地面干扰监测设备由地面干扰监测设备和卫星信号监测设备组成。主要包括: 干扰监测测向天线定向接收天线、干扰信号监测接收模块、卫星信号监测接收模块等。地面干扰监测设备如图1 所示。

地面干扰监测设备组成示意图

图1  地面干扰监测设备组成示意图

  地面固定监测与车载式监测,二者的工作模式有一定的区别。

  车载干扰监测主要组成示意图如图2 所示,车辆顶端安装一个多阵元天线阵,每个天线阵元的射频信号下变频到中频,然后进行A/ D 采样。从A/ D出来的数字信号再经过带通滤波和下采样,最后信号经过一个实时的自适应数字波束形成器。为了保证天线阵各个方位角的角分辨率,可以选择圆形天线阵,一个阵元位于圆心,其余天线阵元均匀分布圆上,为了保证DOA 的估计精度,天线间隔应该尽量大。

车载干扰监测系统示意图

图2  车载干扰监测系统示意图

  在波束形成之前,利用从天线通道提取的原始信号可以估算出干扰信号的到达方向( DOA) 。因此,只要估计出干扰源在天线阵不同位置的DOA值,然后由三角测量法就可以估计出干扰源的位置。

  1.2   干扰源定位技术

  对干扰源的定位,一般要给出干扰源的三维参数: 方位角、距离、离地高度。

  目前干扰源定位技术主要包括: 基于信号到达时间差(TDOA) 定位技术,即测时差定位; 基于信号到达角(AOA) 定位技术,即测向定位; 基于信号到达频率差( FDOA) 定位技术。图3 非常直观地给出了这3 种干扰源定位技术的区别与联系。在具体实现时,通常选择几种技术相结合的方式,以取长补短获得更好的性能。如TDOA 与FDOA 相结合,可以弥补TDOA 对运动干扰源定位时间的滞后性。三角测量法与弧线相交法相结合,可以有效地克服DF 系统误差及数据随机误差的影响,达到较高的精度。

干扰源定位技术分类

图3  干扰源定位技术分类

  2   干扰转发卫星信号的监测与定位

  2.1   基于地面对卫星干扰信号的监测与定位技术

  与地面干扰监测与定位系统一样,对卫星网络干扰信号的监测与定位技术主要有2 种:   基于信号到达时间差( TDOA) 定位技术,即测时差定位;基于信号到达角( AOA) 定位技术,即测向定位。

  到达时间差( TDOA) 干扰源定位技术目前已经在民用卫星通信系统中应用。到达时间差定位也称为双曲线( 面) 定位,它是通过处理信号到达多个接收站之间的时间差来确定目标位置,从几何意义上理解是从多个等值测量的定位双曲线( 面) 来寻找其交点。TDOA 定位一般是由处于相同轨道的两颗卫星相互配合来实现,其中一颗为受干扰卫星,另一颗辅助卫星是可以利用的邻近卫星,如图4 所示。


图4   卫星干扰源定位原理

  

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关键字:卫星  干扰监测  干扰源定位  TDOA  FDOA

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0308/article_3539.html
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