通過異常亮溫數(shù)據(jù)分析地面射頻干擾源對SMOS衛(wèi)星干擾情況的研究

董城愿，陳之薇，李青俠，萬 峻，陳鈺羽

(1.國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站，昆明 650031；2.華中科技大學(xué)多譜信息處理技術(shù)重點實驗室，武漢 430074)

通過異常亮溫數(shù)據(jù)分析地面射頻干擾源對SMOS衛(wèi)星干擾情況的研究

董城愿1，陳之薇2，李青俠2，萬 峻1，陳鈺羽1

(1.國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站，昆明 650031；2.華中科技大學(xué)多譜信息處理技術(shù)重點實驗室，武漢 430074)

1 引言

2016年法國無線電管理部門投訴稱，歐洲航天局的地球探測衛(wèi)星SMOS受到了中國地區(qū)的大量射頻干擾，影響其對亞洲地區(qū)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。我國無線電管理部門針對干擾投訴情況，在全國范圍內(nèi)開展了排查工作。根據(jù)統(tǒng)計，干擾源主要為公眾移動通信公司所架設(shè)的移頻直放站和廣電部門的微波傳輸設(shè)備。

2 SMOS衛(wèi)星簡介

SMOS衛(wèi)星工作頻段為1400-1427MHz，根據(jù)國際電信聯(lián)盟《無線電規(guī)則》和《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，1400-1427MHz頻段是劃分給衛(wèi)星地球探測（無源）、射電天文和空間研究（無源）業(yè)務(wù)使用的頻段，并同時禁止在此頻段內(nèi)其他一切無線電發(fā)射。

SMOS衛(wèi)星基于獨特的被動微波干涉成像技術(shù)（基于孔徑綜合技術(shù)的微波成像儀（MIRAS）），能夠觀測大氣與海洋、陸地之間的水汽循環(huán)，是世界上首顆能夠同時對土壤濕度和海水鹽度變化進(jìn)行觀測的衛(wèi)星[1]?！癕IRAS本質(zhì)上是一部射電望遠(yuǎn)鏡，只不過是從空間對地觀測而已”，它以50千米的空間分辨率獲得全球土壤濕度分布圖，以及獲得200千米空間分辨率的海洋鹽度分布圖。

3 地面小功率發(fā)射源案例

在SMOS衛(wèi)星申訴中，云南省迪慶州香格里拉市亮溫數(shù)據(jù)異常，存在明顯干擾。

我們利用如下的亮溫數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行研究，基本排除了公交車讀卡器高次諧波輻射對SMOS衛(wèi)星產(chǎn)生干擾的可能性。

4 基于SMOS衛(wèi)星亮溫數(shù)據(jù)的射頻干擾分析方法

4.1 SMOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)簡介

ESA官方網(wǎng)站（https：//earth.esa.int/web/guest/how-to-obtain-data-7329）提供了SMOS衛(wèi)星的L1級和L2級數(shù)據(jù)，L1級數(shù)據(jù)又分為L1-a、L1-b和L1-c。

4.2 香格里拉地區(qū)異常亮溫數(shù)據(jù)分析

根據(jù)SMOS衛(wèi)星運行原理，其對全球陸地觀測周期約為7天，海洋為3天。通過訪問ESA官方網(wǎng)站，筆者下載了2016年3～4月間部分不同時段的L1-c級數(shù)據(jù)。選擇經(jīng)緯度范圍為26.8N-28.8N，98.7E-100.7E（白框范圍）。異常亮溫數(shù)據(jù)表和所選地理范圍如表1所示。

表1 異常亮溫數(shù)據(jù)表

圖1 所選數(shù)據(jù)地理范圍

根據(jù)表1可以看出，香格里拉地區(qū)大多數(shù)時間沒有出現(xiàn)異常亮溫。3月13日與4月26日具有不同時段的異常亮溫數(shù)據(jù)；3月28日和4月2日只有晚上的異常亮溫數(shù)據(jù)。下文將對3月13日與4月26日的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

圖2 3月13日中午時段11：00-12：24亮溫圖

圖3 3月13日晚上時段亮溫圖

圖4 3月13日白天減去晚上的亮溫殘差圖

4.2.1 3月13日亮溫數(shù)據(jù)分析

分析3月13日的數(shù)據(jù)，選擇21度入射角，在這個經(jīng)緯度范圍的白天及晚上的亮溫結(jié)果如圖2、圖3所示，白天減去夜間的亮溫殘差對比圖如圖4所示。

可以看出在3月13日這天，大概在99.45E，27.6N-27.8N附近，白天亮溫數(shù)據(jù)偏高，而晚上數(shù)據(jù)正常。經(jīng)查看，白天此處經(jīng)多個數(shù)據(jù)平均后的亮溫為418K。在晚上，沒有大于400K的亮溫數(shù)據(jù)。

4.2.2 4月26日亮溫數(shù)據(jù)分析

分析4月26日的數(shù)據(jù)，根據(jù)查找最大亮溫值選擇數(shù)據(jù)，在這個經(jīng)緯度范圍的白天和夜間的亮溫結(jié)果如圖5、圖6所示，白天減去夜間的亮溫殘差對比圖如圖7所示。

圖5 4月26日中午時間段亮溫圖

圖6 4月26日晚上時間段亮溫圖

圖7 4月26日白天減去晚上的亮溫殘差圖

可以看出在4月26日這天，大概在99.91E，27.2N-27.3N附近，白天亮溫數(shù)據(jù)正常，而晚上數(shù)據(jù)略微偏高。經(jīng)查看，晚上此處經(jīng)多個數(shù)據(jù)平均后的亮溫為360.9K。查找原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，有四個數(shù)據(jù)均大于400K。在白天，沒有大于400K的亮溫數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)分析小結(jié)

經(jīng)過對亮溫數(shù)據(jù)的分析，筆者發(fā)現(xiàn)香格里拉地區(qū)的干擾信號無明顯的時間規(guī)律。3月13日白天亮溫異常而晚上正常，4月26日白天亮溫正常而晚上異常。由于公交車有明確的運行時間規(guī)律，而亮溫數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明干擾信號發(fā)射無明顯時間規(guī)律，可以基本排除公交車刷卡器高次諧波輻射干擾SMOS衛(wèi)星的可能。

5 結(jié)束語

本文通過研究SMOS衛(wèi)星基本原理，利用異常亮溫數(shù)據(jù)分析了香格里拉地區(qū)無線電干擾源的發(fā)射規(guī)律，基本排除該干擾源干擾SMOS衛(wèi)星的可能。該方法為輔助排查L波段微波遙感衛(wèi)星地面射頻干擾源提供了一種新思路。

[1] 盧海梁，李青俠，李炎，李一楠，李浩．基于SMOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的中國地區(qū)L波段射頻干擾研究．微波學(xué)報，2016.2. pp.86-90

[2] 董曉龍，吳季，黃永輝．綜合孔徑微波輻射計及其反演成像．遙感技術(shù)與應(yīng)用，2000.6. pp.74-78

[3] 楊姍，苗俊剛，李俊潔．本振相位噪聲對干涉式綜合孔徑輻射計性能的影響．遙感技術(shù)與應(yīng)用，2007.4. pp.251-254

Study on SMOS Satellite Interference by Ground-Based Radio Frequency Interference Source Using Abnormal Bright Temperature Data

Dong Chengyuan1, Chen Zhiwei2, Li Qingxia2, Wan Jun1, Chen Yuyu1
(1.Yunnan Station of the State Radio Monitoring Center, Kunming, 650031; 2.Key Laboratory of Science & Technology on Multi-spectral Information Processing,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan,430074 )

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.06.020

TN914文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2017）06-0060-03

董城愿，男，1982年生，昆明人，研究生學(xué)歷，工程師，現(xiàn)工作于國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站，任監(jiān)測室主任，主要從事無線電監(jiān)測工作。