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衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)
衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)【1】
摘 要 作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重點(diǎn)建設(shè)發(fā)展的內(nèi)容，干擾監(jiān)測(cè)對(duì)于改善衛(wèi)星系統(tǒng)問題排查、提高衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要作用。
文章首先介紹了衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)的方法，然后具體探討了衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。
關(guān)鍵詞 衛(wèi)星系統(tǒng);干擾監(jiān)測(cè)技術(shù);關(guān)鍵技術(shù)
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要用于全球區(qū)域內(nèi)的空中及地面目標(biāo)定位和授時(shí)。
在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的同時(shí)，大量復(fù)雜電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統(tǒng)設(shè)備工作。
復(fù)雜電磁環(huán)境很可能會(huì)造成大量諧波信號(hào)及交調(diào)信號(hào)侵入到衛(wèi)星接收頻段內(nèi)，在部分范圍內(nèi)很容易超出系統(tǒng)干擾容限，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)接收設(shè)備工作異常。
提高衛(wèi)星系統(tǒng)抗干擾性能成為目前衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的重要內(nèi)容。
因此，加強(qiáng)有關(guān)衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析，對(duì)于改善系統(tǒng)工作質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)方法
依據(jù)衛(wèi)星鏈路特征及干擾信號(hào)特點(diǎn)，在衛(wèi)星干擾監(jiān)測(cè)中可采用多種方法相結(jié)合的方式來改善系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)水平。
具體方法如下。
1)AGC電平監(jiān)測(cè)。
地面測(cè)控站可利用測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號(hào)中的AGC電平信號(hào)。
相關(guān)的AGC信號(hào)電平會(huì)根據(jù)跟蹤接收有用信號(hào)的功率增加量而不斷升高，當(dāng)AGC信號(hào)電平過高時(shí)，其誤碼率也會(huì)增大，原因可能是同頻干擾信號(hào)的影響。
應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)錯(cuò)鎖時(shí)跟蹤的為干擾信號(hào)。
不相關(guān)的AGC信號(hào)電平會(huì)根據(jù)輸入信號(hào)功率的增加量而不斷升高，在輸入信號(hào)功率接近正常接收門限值時(shí)，接收機(jī)的正常鎖定動(dòng)作不能完成，則表明接收機(jī)遭受異常干擾。
2)誤碼率監(jiān)測(cè)。
不同干擾的最終效果是影響信號(hào)的實(shí)際接收質(zhì)量，所以利用誤碼率可有效、直接改善干擾大小及有無的判斷效果。
對(duì)于某一調(diào)制系統(tǒng)來說，設(shè)備自身出現(xiàn)的解調(diào)損失可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)定，通常的信號(hào)噪聲導(dǎo)致的接收信號(hào)信噪比惡化量也可以進(jìn)行估計(jì)，因此利用實(shí)際接收信號(hào)的誤碼率便可分析計(jì)算系統(tǒng)的外部干擾[1]。
由于誤碼率具有反應(yīng)靈敏、測(cè)量方便、定義準(zhǔn)確、診斷門限清晰等特點(diǎn)，將其作為基本監(jiān)測(cè)參數(shù)非常有利。
若誤碼率偏高則表示信道部分受到干擾，若誤碼率在正常值范圍以內(nèi)則表示信號(hào)基本未受到任何干擾。
3)載噪比監(jiān)測(cè)。
地面測(cè)控站還可利用測(cè)控系統(tǒng)中的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號(hào)的載噪比狀況。
若載噪比偏高，但在系統(tǒng)正常工作的門限區(qū)域內(nèi)，同時(shí)接受誤碼率也較高，則可基本推斷系統(tǒng)受到外來同頻信號(hào)干擾;若載噪比小于系統(tǒng)設(shè)定接收載噪比值，則可基本推斷系統(tǒng)受到寬帶噪聲干擾。
4)螺流監(jiān)測(cè)。
地面監(jiān)控站能夠利用遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器行波管的螺流值。
當(dāng)上行信號(hào)的輸入功率升高到一定值時(shí)衛(wèi)星接收器的螺流值也會(huì)出現(xiàn)飽和，所以通過分析處理螺流值，便可對(duì)系統(tǒng)受到的干擾進(jìn)行初步推斷。
當(dāng)螺流超過安全工作范圍內(nèi)時(shí)表明系統(tǒng)受到干擾;當(dāng)螺流在安全工作范圍以內(nèi)時(shí)則表明系統(tǒng)未受到任何干擾。[2]
2 衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
1)干擾識(shí)別技術(shù)。
根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)空間愛你環(huán)境中存在著各類復(fù)雜形勢(shì)的干擾，且并非只有穩(wěn)定的脈沖、寬帶及窄帶等類型。
①干擾識(shí)別的原理：為保證系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對(duì)多變復(fù)雜的干擾，保證衛(wèi)星系統(tǒng)在干擾條件中的工作穩(wěn)定性，應(yīng)依據(jù)對(duì)空間無線電信號(hào)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用干擾樣本綜合分析干擾信號(hào)特征，形成干擾數(shù)據(jù)庫(kù)和干擾頻譜模板，然后在識(shí)別干擾信號(hào)調(diào)制方式的過程中將實(shí)際干擾特征與數(shù)據(jù)庫(kù)指標(biāo)特征進(jìn)行比較，以此提高干擾識(shí)別的效率及應(yīng)對(duì)干擾反應(yīng)的靈活性。
�、诟蓴_線號(hào)自動(dòng)調(diào)制識(shí)別通常采用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別和決策論兩種方法，統(tǒng)計(jì)模式方法主要以模式識(shí)別作為理論基礎(chǔ)，而決策論方法主要以假設(shè)檢驗(yàn)作為理論基礎(chǔ)。
�、鄹蓴_信號(hào)特征識(shí)別主要是指對(duì)信號(hào)調(diào)制方式的判斷，調(diào)制識(shí)別是指判斷干擾信號(hào)調(diào)制種類的方式，常使用的調(diào)制判別方法有：星座圖聚類分析調(diào)制識(shí)別方法;利用支持向量基的數(shù)字調(diào)制識(shí)別方法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP法;利用小波分解的調(diào)制識(shí)別方法;利用高階累積量的調(diào)制識(shí)別方法等。
當(dāng)前這些算法通常在通信信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別中應(yīng)用，對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)干擾識(shí)別還不太廣泛，在實(shí)際研究中應(yīng)注意算法與衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)特征的
結(jié)合。
2)干擾檢測(cè)技術(shù)。
作為干擾監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)工作，干擾檢測(cè)是開展系統(tǒng)防干擾的重要依據(jù)。
信號(hào)檢測(cè)的方法主要油循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)法、匹配濾波器檢測(cè)法與能量檢測(cè)法，當(dāng)前應(yīng)用于干擾檢測(cè)的方法主要有高階統(tǒng)計(jì)量分析法、能量檢測(cè)法、數(shù)字信號(hào)處理方法、循環(huán)平穩(wěn)分析法、極化分析法及時(shí)頻分析法等。
3)高質(zhì)量數(shù)字接收機(jī)技術(shù)。
接收機(jī)是干擾檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，接收機(jī)的性能質(zhì)量直接關(guān)系著衛(wèi)星系統(tǒng)的整體質(zhì)量。
干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要接收視場(chǎng)導(dǎo)航各頻段內(nèi)的多種不同信號(hào)，且要估計(jì)分析信號(hào)空域、頻域參數(shù)。
通常地面接收到的衛(wèi)星信號(hào)功率在-140dBm左右，而干信比一般在-30～-120dB，相應(yīng)的干擾功率一般在-110～-20dBm的范圍內(nèi)，這就要求干擾監(jiān)測(cè)接收機(jī)具備兩方面的性能：一是動(dòng)態(tài)范圍要大，以便能夠?qū)^大功率干擾信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè);二是靈敏度較高，從而利于對(duì)較弱干擾信號(hào)實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)[3]。
在天線陣測(cè)向系統(tǒng)內(nèi)部，各振源都與其信號(hào)通道一一對(duì)應(yīng)，然而不同通道間卻包含差別較大的特性，在實(shí)際分析中應(yīng)采取校正措施才能獲取較高的一致性。
4)干擾源定位技術(shù)。
在對(duì)干擾實(shí)施監(jiān)測(cè)、測(cè)向的同時(shí)，利用多臺(tái)干擾監(jiān)測(cè)接收機(jī)組網(wǎng)技術(shù)，完成對(duì)空間電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)與干擾源的定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制周圍電磁環(huán)境、檢查及排除干擾源的功能。
無線電定位通常包括有源定位與無源定位兩種，對(duì)于導(dǎo)航頻段干擾源的定位是無線電無源定位的一種。
依據(jù)測(cè)向站的使用數(shù)量，無源定位一般又分為多站定位與單站定位，無線電干擾源定位通常使用多站定位方式，其往往通過三臺(tái)以上的接收機(jī)組網(wǎng)，來降低定位模糊度對(duì)定位精度的干擾。
采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中將多種方法結(jié)合可有效提高定位精度。
3 結(jié)束語
干擾監(jiān)測(cè)的質(zhì)量將直接關(guān)系著衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與可靠性，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，總結(jié)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)方法及具體實(shí)施要點(diǎn)，以逐步改善衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)水平。
參考文獻(xiàn)
[1]王平.淺談衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)和處理[J].數(shù)字通信世界，2011，13(14)：74-75.
[2]宋文玉.抑制衛(wèi)星干擾 遏制產(chǎn)業(yè)損失[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2011，06(10)：61-62.
[3]劉武兵.衛(wèi)星特殊干擾信號(hào)監(jiān)測(cè)方法的研究[J].中國(guó)無線電，20012，05(35)：57-58.
衛(wèi)星系統(tǒng)的協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)用【2】
【摘要】 衛(wèi)星移動(dòng)通信信道具有衰落性和復(fù)雜多變性的特點(diǎn)，其具有的多普勒效應(yīng)和陰影效應(yīng)等給通信帶來很大影響，甚至中斷通信。
針對(duì)這個(gè)問題，專家們提出將協(xié)作通信技術(shù)引入衛(wèi)星系統(tǒng)，協(xié)作通信技術(shù)利用不同節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，帶來分集增益的好處，能夠更好的抗衰落。
達(dá)到讓衛(wèi)星系統(tǒng)功能的穩(wěn)定，更好的達(dá)到信號(hào)傳輸?shù)哪康摹?/p>
【關(guān)鍵詞】 協(xié)作通信 衛(wèi)星 抗衰落 信號(hào)傳輸
前言：衛(wèi)星通信是全球通信必不可少的重要部分，具有容量大，限制小，傳輸快等特點(diǎn)。
但是衛(wèi)星通信的陰影效應(yīng)和多普勒效應(yīng)等影響著信號(hào)的傳輸，甚至?xí)袛嗤ㄐ拧?/p>
在此問題上，專家們引入了協(xié)作通信技術(shù)。
協(xié)作通信技術(shù)是受MIMO技術(shù)啟發(fā)產(chǎn)生的新技術(shù)，該技術(shù)需要用戶間相互合作，資源共享，利用分集優(yōu)勢(shì)來對(duì)抗衛(wèi)星系統(tǒng)的衰落性。
達(dá)到衛(wèi)星系統(tǒng)的穩(wěn)定高效傳輸?shù)哪康摹?/p>
本文首先介紹了協(xié)作通信技術(shù)，然后介紹衛(wèi)星協(xié)作通信技術(shù)，最后說明協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星技術(shù)所帶來的好處。
一、協(xié)作通信技術(shù)
1、協(xié)作通信。
協(xié)作通信技術(shù)是受MIMO技術(shù)啟發(fā)而發(fā)展的一門技術(shù)。
該技術(shù)是利用分集優(yōu)勢(shì)來對(duì)抗衛(wèi)星系統(tǒng)的衰落性，該技術(shù)需要用戶間相互協(xié)作，資源共享，最終達(dá)到穩(wěn)定衛(wèi)星通信系統(tǒng)的目的。
協(xié)作通信技術(shù)的原理如下圖所示：
圖中，S是源節(jié)點(diǎn)，D是接收節(jié)點(diǎn)，R是協(xié)助節(jié)點(diǎn)，首先由S節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，R和D共同接信號(hào)，R接收到信號(hào)之后，經(jīng)過特殊處理再發(fā)送給D節(jié)點(diǎn)，D節(jié)點(diǎn)收到R和S的信號(hào)后，經(jīng)過整合后進(jìn)行檢測(cè)，最終達(dá)到增益的目的。
2、協(xié)作策略協(xié)議。
協(xié)作策略是中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，是信息經(jīng)過中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的一種方式。
解碼轉(zhuǎn)發(fā)、編碼轉(zhuǎn)發(fā)和放大轉(zhuǎn)發(fā)是中繼節(jié)點(diǎn)處理信息的方式。
解碼轉(zhuǎn)發(fā)要求中繼節(jié)點(diǎn)的性能較高，需要對(duì)收到的信息進(jìn)行破譯、對(duì)比，然后發(fā)給接收節(jié)點(diǎn)。
編碼轉(zhuǎn)發(fā)是指將收到的信息重新編碼然后發(fā)送到接收源點(diǎn)。
放大轉(zhuǎn)發(fā)是指中繼節(jié)點(diǎn)把收到的信息經(jīng)過放大處理，然后發(fā)送到接收源點(diǎn)。
固定中繼、選擇中繼和增量中繼是源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作方式。
固定中繼是指中繼節(jié)點(diǎn)始終參與協(xié)作，這種協(xié)作方式的缺點(diǎn)是當(dāng)信號(hào)較差時(shí)，中繼信號(hào)可能會(huì)經(jīng)過錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)發(fā)，這樣接受節(jié)點(diǎn)收到的信息就是錯(cuò)誤的。
選擇中繼是指信號(hào)傳輸很好的時(shí)候中繼節(jié)點(diǎn)才會(huì)協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)信號(hào)較差時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)不會(huì)進(jìn)行協(xié)作。
增量中繼是指中繼節(jié)點(diǎn)可以收到目的節(jié)點(diǎn)發(fā)來的反饋信息，只有當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收不到信息時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)才會(huì)協(xié)助運(yùn)行。
增量中繼是目前最好的協(xié)作通信方式。
二、衛(wèi)星協(xié)作通信技術(shù)
1、衛(wèi)星相互協(xié)作。
目前，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)目較多，方便覆蓋較多的區(qū)域，衛(wèi)星之間的相互協(xié)作就會(huì)進(jìn)行信息的多元化傳輸，這樣可以節(jié)省很多資源，又可以達(dá)到信息傳輸?shù)亩鄻有浴?/p>
例如衛(wèi)星一只接收地球的信息反饋，把收到的信息發(fā)給接收終端，這樣終端收到的信息就只來源于衛(wèi)星一，接收單一很可能造成收到的信息錯(cuò)誤，或者信號(hào)弱，甚至中斷。
然而，衛(wèi)星一要是和監(jiān)測(cè)另一區(qū)域的衛(wèi)星二協(xié)作，由衛(wèi)星一收到信息反饋發(fā)給終端和衛(wèi)星二，衛(wèi)星二經(jīng)過對(duì)信息的處理再發(fā)給終端，這樣終端收到的信息就可以進(jìn)行分集，整合。
達(dá)到信息正確穩(wěn)定的傳輸。
經(jīng)過簡(jiǎn)單的例子不難看出，單一的衛(wèi)星信號(hào)很差，但經(jīng)過衛(wèi)星合作而處理后的信號(hào)穩(wěn)定而準(zhǔn)確，突顯了合作化的重要性，這是衛(wèi)星發(fā)展的重要一步。
2、用戶相互協(xié)作。
衛(wèi)星通過天線發(fā)出信號(hào)時(shí)，覆蓋的地方會(huì)有很多車載站和手持站收到信息，用戶會(huì)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行審查，若是自己的就進(jìn)行接收，若不是就丟棄。
這樣的做法會(huì)使一些車載站和手持站處于空閑狀態(tài)，造成很大的浪費(fèi)，一些用戶也會(huì)因?yàn)樾盘?hào)弱而苦惱，這就需要用戶之間的相互協(xié)作，達(dá)到互利共贏的局面。
例如衛(wèi)星將一段信號(hào)發(fā)給了手持站1，手持站1由于地理位置問題信號(hào)不好，接收不到，然而此時(shí)，手持站2和車載站一收到了這段信息，衛(wèi)星和手持站1有合作關(guān)系，把這段信號(hào)經(jīng)過整合放大發(fā)給手持站1，手持站1就可以收到這些信號(hào)，在經(jīng)過特殊處理，就可以完整的收到這些信息。
由此不難看出，用戶之間的相互合作，不僅可以節(jié)省資源的空閑，還可以保證用戶接收信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。
結(jié)語：衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)乃ヂ湫試?yán)重的影響著信號(hào)的傳輸，協(xié)作通信技術(shù)有效的補(bǔ)充了MIMO技術(shù)，應(yīng)用于衛(wèi)星技術(shù)之后，抵抗了衛(wèi)星通信技術(shù)的衰落性，有效的降低了中斷率，提高了通信系統(tǒng)的性能。
所以我們要努力發(fā)展協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星通信技術(shù)中的應(yīng)用，讓我們的通信質(zhì)量上升一個(gè)臺(tái)階。
【衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)】相關(guān)文章：
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