衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾監(jiān)測技術淺析

苗志旺

摘 要 作為衛(wèi)星導航系統(tǒng)重點建設發(fā)展的內(nèi)容，干擾監(jiān)測對于改善衛(wèi)星系統(tǒng)問題排查、提高衛(wèi)星系統(tǒng)運行穩(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)測的方法，然后具體探討了衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測的關鍵技術，以期為相關技術人員提供參考。

關鍵詞 衛(wèi)星系統(tǒng)；干擾監(jiān)測技術；關鍵技術

中圖分類號：TN972 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0017-01

衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要用于全球區(qū)域內(nèi)的空中及地面目標定位和授時。在衛(wèi)星導航系統(tǒng)廣泛應用的同時，大量復雜電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統(tǒng)設備工作。復雜電磁環(huán)境很可能會造成大量諧波信號及交調(diào)信號侵入到衛(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，嚴重時便會導致系統(tǒng)接收設備工作異常。提高衛(wèi)星系統(tǒng)抗干擾性能成為目前衛(wèi)星系統(tǒng)建設發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，加強有關衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測技術的分析，對于改善系統(tǒng)工作質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1 衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測方法

依據(jù)衛(wèi)星鏈路特征及干擾信號特點，在衛(wèi)星干擾監(jiān)測中可采用多種方法相結合的方式來改善系統(tǒng)干擾監(jiān)測水平。具體方法如下。

1）AGC電平監(jiān)測。地面測控站可利用測控系統(tǒng)的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉發(fā)器接收信號中的AGC電平信號。相關的AGC信號電平會根據(jù)跟蹤接收有用信號的功率增加量而不斷升高，當AGC信號電平過高時，其誤碼率也會增大，原因可能是同頻干擾信號的影響。應答機出現(xiàn)錯鎖時跟蹤的為干擾信號。不相關的AGC信號電平會根據(jù)輸入信號功率的增加量而不斷升高，在輸入信號功率接近正常接收門限值時，接收機的正常鎖定動作不能完成，則表明接收機遭受異常干擾。

2）誤碼率監(jiān)測。不同干擾的最終效果是影響信號的實際接收質(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。對于某一調(diào)制系統(tǒng)來說，設備自身出現(xiàn)的解調(diào)損失可實現(xiàn)進行測定，通常的信號噪聲導致的接收信號信噪比惡化量也可以進行估計，因此利用實際接收信號的誤碼率便可分析計算系統(tǒng)的外部干擾[1]。

由于誤碼率具有反應靈敏、測量方便、定義準確、診斷門限清晰等特點，將其作為基本監(jiān)測參數(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)則表示信號基本未受到任何干擾。

3）載噪比監(jiān)測。地面測控站還可利用測控系統(tǒng)中的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉發(fā)器接收信號的載噪比狀況。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)受到外來同頻信號干擾；若載噪比小于系統(tǒng)設定接收載噪比值，則可基本推斷系統(tǒng)受到寬帶噪聲干擾。

4）螺流監(jiān)測。地面監(jiān)控站能夠利用遙測解調(diào)數(shù)據(jù)獲取衛(wèi)星轉發(fā)器行波管的螺流值。當上行信號的輸入功率升高到一定值時衛(wèi)星接收器的螺流值也會出現(xiàn)飽和，所以通過分析處理螺流值，便可對系統(tǒng)受到的干擾進行初步推斷。當螺流超過安全工作范圍內(nèi)時表明系統(tǒng)受到干擾；當螺流在安全工作范圍以內(nèi)時則表明系統(tǒng)未受到任何干擾。[2]

2 衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測關鍵技術

1）干擾識別技術。根據(jù)衛(wèi)星導航接收機的實際數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)空間愛你環(huán)境中存在著各類復雜形勢的干擾，且并非只有穩(wěn)定的脈沖、寬帶及窄帶等類型。①干擾識別的原理：為保證系統(tǒng)能夠有效應對多變復雜的干擾，保證衛(wèi)星系統(tǒng)在干擾條件中的工作穩(wěn)定性，應依據(jù)對空間無線電信號的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用干擾樣本綜合分析干擾信號特征，形成干擾數(shù)據(jù)庫和干擾頻譜模板，然后在識別干擾信號調(diào)制方式的過程中將實際干擾特征與數(shù)據(jù)庫指標特征進行比較，以此提高干擾識別的效率及應對干擾反應的靈活性。②干擾線號自動調(diào)制識別通常采用統(tǒng)計模式識別和決策論兩種方法，統(tǒng)計模式方法主要以模式識別作為理論基礎，而決策論方法主要以假設檢驗作為理論基礎。③干擾信號特征識別主要是指對信號調(diào)制方式的判斷，調(diào)制識別是指判斷干擾信號調(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)制識別方法；利用支持向量基的數(shù)字調(diào)制識別方法；神經(jīng)網(wǎng)絡BP法；利用小波分解的調(diào)制識別方法；利用高階累積量的調(diào)制識別方法等。當前這些算法通常在通信信號調(diào)制方式識別中應用，對于衛(wèi)星導航信號干擾識別還不太廣泛，在實際研究中應注意算法與衛(wèi)星系統(tǒng)信號特征的

結合。

2）干擾檢測技術。作為干擾監(jiān)測的基礎工作，干擾檢測是開展系統(tǒng)防干擾的重要依據(jù)。信號檢測的方法主要油循環(huán)平穩(wěn)特征檢測法、匹配濾波器檢測法與能量檢測法，當前應用于干擾檢測的方法主要有高階統(tǒng)計量分析法、能量檢測法、數(shù)字信號處理方法、循環(huán)平穩(wěn)分析法、極化分析法及時頻分析法等。

3）高質(zhì)量數(shù)字接收機技術。接收機是干擾檢測系統(tǒng)的關鍵，接收機的性能質(zhì)量直接關系著衛(wèi)星系統(tǒng)的整體質(zhì)量。干擾監(jiān)測系統(tǒng)需要接收視場導航各頻段內(nèi)的多種不同信號，且要估計分析信號空域、頻域參數(shù)。通常地面接收到的衛(wèi)星信號功率在-140dBm左右，而干信比一般在-30～-120dB，相應的干擾功率一般在-110～-20dBm的范圍內(nèi)，這就要求干擾監(jiān)測接收機具備兩方面的性能：一是動態(tài)范圍要大，以便能夠?qū)^大功率干擾信號進行監(jiān)測；二是靈敏度較高，從而利于對較弱干擾信號實時有效監(jiān)測[3]。

在天線陣測向系統(tǒng)內(nèi)部，各振源都與其信號通道一一對應，然而不同通道間卻包含差別較大的特性，在實際分析中應采取校正措施才能獲取較高的一致性。

4）干擾源定位技術。在對干擾實施監(jiān)測、測向的同時，利用多臺干擾監(jiān)測接收機組網(wǎng)技術，完成對空間電磁環(huán)境的監(jiān)測與干擾源的定位，進而實現(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，對于導航頻段干擾源的定位是無線電無源定位的一種。依據(jù)測向站的使用數(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，其往往通過三臺以上的接收機組網(wǎng)，來降低定位模糊度對定位精度的干擾。采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中將多種方法結合可有效提高定位精度。

3 結束語

干擾監(jiān)測的質(zhì)量將直接關系著衛(wèi)星系統(tǒng)的運行安全性與可靠性，因此，相關技術與研究人員應加強有關衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測技術的研究，總結干擾監(jiān)測技術方法及具體實施要點，以逐步改善衛(wèi)星系統(tǒng)干擾監(jiān)測水平。

參考文獻

[1]王平.淺談衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測和處理[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)星特殊干擾信號監(jiān)測方法的研究[J].中國無線電，20012，05（35）：57-58.endprint