通信卫星干扰源定位 (3)
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浅谈公安卫星通信干扰信号的种类及应对策略公安卫星通信干扰信号种类多样,主要包括:
1. 电磁干扰信号。
这类信号是指由于周围环境中存在的电子设备、电磁波等电磁场干扰而导致的信号干扰。
2. 杂波干扰信号。
此类信号来源于大气层中存在的各种频率调制干扰反射。
3. 人工干扰信号。
这类信号主要是人为制造的,比如大功率干扰源、信号拦截设备等。
针对不同类型的干扰信号,可以采取不同的应对策略。
1. 电磁干扰信号干扰。
为了应对电磁干扰信号干扰,可以采取以下两种方法:
(1)通过理解电磁波传播规律,尽可能选择位置更加空旷,便于信号传播的通信地点。
(2)通过采取干扰抑制技术,有效减轻电磁干扰对信号的干扰。
(1)通过提高卫星天线信噪比和接收机的灵敏度等技术,提高接收信号的质量。
(2)通过使用高质量的传输线路和过滤器等装置,减少电磁波干扰和杂波干扰的影响。
(1)通过加密协议和调制方式等手段,增加窃听者的难度,提高通信的安全性。
(2)利用高质量的检测设备,及时检测干扰源的信号,对干扰者的位置进行定位,并及时采取相应的对策。
总之,采用不同的应对策略,能够有效减轻各种来源的干扰信号对公安卫星通信的干扰,提高其保障防御能力,从而更好地服务于公共安全。
航空通信无线电的干扰源及防护措施分析1. 引言1.1 研究背景航空通信无线电的干扰源及防护措施分析引言航空通信无线电在航空领域扮演着至关重要的角色,它不仅是飞行员与地面控制中心之间的主要通信方式,也是飞机之间相互通信的重要手段。
随着现代社会的科技发展和无线电频谱的日益拥挤,航空通信无线电频段面临着越来越多的干扰源。
这些干扰源可能来自各种无线电发射设备,如移动电话、雷达设备、卫星通信等,甚至包括非法操作者。
研究航空通信无线电的干扰源及相应的防护措施显得尤为重要。
了解这些干扰源的特点和影响,可以有助于制定有效的防护策略,保障航空通信的正常运行。
不断改进技术解决方案,提高无线电频谱利用效率,也是未来研究的重要方向。
在这样的背景下,本文将对航空通信无线电的干扰源进行深入分析,探讨机场雷达干扰、无线电频谱管理等问题,同时提出相应的防护措施和技术解决方案,以期为航空通信无线电的稳定运行提供参考和借鉴。
1.2 研究意义航空通信无线电的研究意义在于确保飞行安全和通讯畅通。
航空通信无线电系统在航空领域扮演着至关重要的角色,它不仅连接着飞行员与地面控制中心,还支持飞机之间的通讯和导航。
保障航空通信无线电系统的正常运作对于飞行安全至关重要。
航空通信无线电的干扰源分析可以帮助我们了解可能影响系统正常运行的因素,为防止干扰提供依据;而机场雷达干扰、无线电频谱管理等方面的研究则可以帮助我们解决系统遇到的具体问题。
通过研究航空通信无线电的防护措施和技术解决方案,我们可以有效地保障系统运行的稳定性和可靠性,提高飞行安全水平。
对航空通信无线电的干扰源及防护措施进行深入研究具有重要的意义,对于航空领域的发展和飞行安全的保障具有重要意义。
2. 正文2.1 航空通信无线电的干扰源分析航空通信无线电的干扰源分析是航空通信无线电领域的重要研究内容之一。
干扰源可以分为内部干扰源和外部干扰源两类。
内部干扰源包括天线故障、电磁兼容性问题、设备故障等因素导致的干扰;外部干扰源则主要包括雷电干扰、天气干扰、电磁干扰等。
卫星通信中的常见干扰分类及处理方法摘要:本文从实际的应用出发,简要介绍了卫星通信中常见的干扰方式及干扰源,从地面干扰、空间干扰、自然干扰和人为干扰等四个方面进行了分类叙述,同时,给出了不同干扰的处理方法。
关键词:卫星通信;干扰分类;干扰处理方法引言卫星通信的特点是传输距离远、不受地理条件限制、覆盖面广、通信频带宽和容量大等,在军民通信领域都得到了广泛的应用。
但是,相比于电缆、光纤和微波等通信方式,卫星通信更容易受到干扰和影响,尤其是开放式的卫星通信系统,由于使用透明的转发器,更容易受到恶意干扰。
1.地面干扰地面干扰主要包括卫星地球站的杂波干扰、电磁干扰以及交叉极化干扰等。
1.1卫星地球站的杂波干扰卫星地球站一般由多种设备组成,通常包括调制解调器、功放等。
这些设备可能存在设计指标不合格,从而使设备在工作中传输载波时带有杂波或者谐波。
另外,卫星通信设备的工作匹配不当,也会造成谐波干扰和载波噪声干扰。
通常,要想最大限度的减少卫星地球站的杂波干扰,就要从设备的测试上和准入制度上进行严格把关。
卫星地球站在测试使用时,要严格进行设备匹配和操作测试,尽量消除设备的参数、指标、功率等设置所产生的杂波或谐波干扰。
卫星地球站在入网测试时,需要严格管理,确定入网门槛。
1.2电磁干扰目前,由于存在多种通信方式和噪声,这些通信方式和噪声对卫星通信都会造成一定的电磁干扰。
这些电磁干扰的辐射和电磁接入,会对卫星通信中的上下行链路造成一定的影响。
为了降低电磁干扰,在卫星通信设备的选址和使用中,要通过电磁干扰测试,尽量选择在电磁环境“较为干净”的地点进行建站或者使用。
另外,采用性能较好的电磁屏蔽措施,也可将电磁干扰的影响降到最低。
1.3交叉极化干扰卫星通信中,交叉极化隔离度对通信干扰的影响较大。
如果通信设备的交叉隔离度不好,上行极化分量过大将会使干扰信号进行下行通道,影响设备的使用效果。
为了减少交叉极化干扰,最直观的方法就是在设备调试时,要耐心调整好天线极化,确保设备所需的接收信号最强时另一极化信号最弱。
1 卫星通信系统概述1.1 卫星通信系统的工作原理在卫星信号传输过程中,我们主要依靠人造地球卫星作为中转站,同时连接建造在地面上的多个地面站进行传输。
因此,空间和地面构成了卫星信号传输系统的两个主要部分。
太空是指人造地球通信卫星,地球是指我们著名的地球站。
在卫星信号的整个传输过程中,人造地球卫星主要作为接收和传输信号的转运站。
卫星信号传输系统实际上是依靠卫星站接收来自地球的无线信号,然后将其转发到另一个地面站,可以在相距很远的不同地方实现信号传输和通信。
1.2 卫星通信系统的研究分析随着当今社会的飞速发展,我国的通信技术水平不断提高。
在这种情况下,卫星通信系统也得到了很大的改进。
但是,信号在实际传输过程中会受到各种因素的影响,从而对通信传输质量产生很大的影响。
因此,卫星通信要想得到更好的发展,就必须加强对通信信号传输的研究,提高日常通信的质量,确保信号传输的安全。
2 卫星通信常见的干扰及原因分析2.1 自然现象干扰卫星通信的自然干扰主要包括以下形式:雨(雪)衰、日凌、电离层闪烁和卫星蚀。
所谓雨(雪)衰,是指通信电波在传输过程中,如果遭遇了降雨降雪的天气,就会对电波有一定的吸收和散射作用,会使得电波有所衰减,从而形成雨(雪)衰。
日凌往往出现在每年春分和秋分前后,当卫星处于太阳和地球之间时,地球站天线在面对卫星时也会对准太阳。
由于太阳形成的大量辐射噪声,会影响正常的卫星通信信号接收,这种干涉被称为日凌干涉。
电离层闪烁是指在电波穿越电离层的时候,受电离层结构不均的影响,信号的振幅、相位等都会受到一定的影响,会产生不规则的变化,从而形成电离层闪烁。
卫星蚀多发生于春季和秋季,因为在春季和秋季的一些时间内,卫星是处于地球和太阳所在直线的末端的,这时卫星进入了地球的阴影区,阳光被地球遮挡,从而不能进行太阳能电池的供电,只能依靠蓄电池或燃料来对卫星进行供电。
上述几种自然干扰往往是无法避免的,但是我们仍可以采取一些措施,在最大程度上降低其对卫星通信的影响。
关于卫星通信干扰技术的研究卫星通信在现代社会中扮演着非常重要的角色,它广泛应用于地面、海洋和空中,为人们的通信提供了广阔的覆盖范围和便利的通信手段。
随着技术的不断发展和恶意干扰行为的增多,卫星通信的安全性和稳定性面临着严峻的挑战。
为了保障卫星通信的正常运行,必须对卫星通信干扰技术进行深入研究,找出干扰源并采取相应的应对措施。
卫星通信干扰技术是指通过各种手段对卫星通信进行干扰的技术手段,通常包括电磁波干扰、频谱干扰、定位和导航信号干扰等。
这些干扰行为可能会导致卫星通信信号的中断、变形、延迟甚至是损坏,严重影响通信的可靠性和安全性。
研究卫星通信干扰技术对于维护国家安全、保障军事通信和民用通信的正常运行具有重要意义。
在现实生活中,卫星通信干扰技术的研究涉及到多个领域,包括通信技术、电子信息、无线电工程等。
首先是干扰源的定位和识别技术。
通过对干扰信号的频率、功率、方向和时空特征进行分析,可以确定干扰源的位置和类型,从而有针对性地采取干扰抑制措施。
其次是干扰信号的抑制和消除技术。
针对不同类型的干扰信号,需要采取相应的技术手段进行抑制和消除,如滤波器、天线阵列、数字信号处理等。
还需要进行卫星通信系统的脆弱性分析和漏洞修补,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。
针对卫星通信干扰技术的研究,国内外学术界和工业界都取得了一系列的研究成果。
国外,美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区在卫星通信干扰技术研究方面进行了大量的投入和探索,涉及军事、民用、商用领域,积累了丰富的经验和技术。
国内,中国工程院、中国科学院等机构在卫星通信干扰技术方面也进行了一系列的研究,取得了一定的进展和成果。
目前在卫星通信干扰技术研究方面还存在一些问题和挑战。
首先是干扰技术的创新和发展。
随着科技的不断发展和恶意干扰行为的增多,新型的卫星通信干扰技术层出不穷,需要及时跟进并提出应对措施。
其次是技术研究的间接性和复杂性。
卫星通信干扰技术研究需要涉及到多个领域的知识,并且需要对实际干扰情况进行深入的分析和研究。
2020年第08期75卫星通信常见的干扰分析及抗扰措施杨贯荣32369部队,北京 100042摘要:随着卫星通信技术的发展,卫星应用日益凸现其独特的优势。
卫星干扰一方面会给卫星业务的正常开展造成巨大危害;另一方面,由于卫星应用往往具有国际性、战略性和全局性,卫星干扰还可能造成无法估量的国际影响和社会影响。
文章归纳梳理了常见的卫星通信干扰类型,并提出解决措施。
关键词:卫星通信;干扰分析;抗扰措施中图分类号:TN927.20 引言与其他通信手段相比,卫星通信有极高的性价比,因此得到了迅速推广与应用。
但卫星通信受设备本身客观因素、社会因素、自然环境和人为因素的影响,会存在各种干扰,影响系统传输质量和稳定性。
下面总结几种常见干扰及处理措施。
1 常见的干扰类型1.1 地面干扰1.1.1 杂波干扰理想的卫星通信系统是无干扰的载波信号传输,但在实际中,由于设备本身制造原因、器件制造工艺差别,使载波信号中串入一些无用的杂波或谐波,导致杂散指标不达标,影响通信效果;也有的地球站中频设备或射频设备经过长时间运行,频率、功率稳定度等技术指标发生变化,出现频率偏移、功率增大的现象[1]。
1.1.2 电磁干扰目前的电磁干扰主要由于广播电视发射设备增多,功率增大,地面上存在雷达、载波等信号,以及陆地微波通信系统同频信号相互干扰。
另外,工业、科研、医疗使用的检测仪器越来越多,频率也越来越高,有些接近卫星通信的载波频率,高压线路、高铁和轻轨电气化等设备在使用中产生干扰信号,这些信号如果存在于卫星地球站周围,就会对卫星通信系统产生干扰。
还有的地球站建在飞机的航线上,当飞机飞越地球站天线主波束时,由于要阻挡一部分电磁波,使电磁能量发生散射,在一定程度上会对通信产生影响;也有地球站设备接地电阻过高,未达到规定指标,一些中频电缆屏蔽性差导致信号串入也会产生电磁干扰。
1.1.3 互调干扰当卫星通信链路采用单载波工作状态时,不会产生互调干扰;当通信链路中有2个或多个不同频率的载波信号时,会产生谐波和组合频率分量,一些与载波信号相近的组合频率分量就会形成干扰;也有一些上行发射功率过大,把卫星转发器推至非线性工作区,使下行互调特性恶化,造成干扰[2]。
Nov2012关于卫星广播通信中常见干扰问题的分析研究+ 张荣建 广电总局无线电台管理局摘要:通过对卫星广播通信中常见干扰的类型和原因进行分析,提出可能的应对方法,以期对从业人员在地球站建设运行维护工作中提供一定的借鉴。
关键词:卫星 通信 干扰 分析一、前言卫星是我国广播电视节目传输的重要渠道之一。
但卫星通信受自身特点的限制和环境的影响,不可避免地会遇到各种干扰。
特别是常见通信卫星采用透明转发器,更容易受到一些不可预见的干扰。
随着通信技术的快速发展和广泛应用,卫星信号传输路径上的干扰将越来越多,干扰类型也越来越复杂,需要对此进行分析研究以便采取一定的措施进行识别和克服。
二、干扰的种类和原因及危害程度根据干扰的来源和危害程度,干扰的种类主要可分为地面干扰、空间段各类自然噪声干扰、空间不明无意干扰、空间恶意干扰等。
1.地面干扰 (1)地球站设备的杂波干扰对于上行系统设备,杂散指标不合格,工作载波中携带有杂波或谐波;调制器、上变频器输出电平过高,或者“高功放”工作在非线性状态,出现频谱扩散;上变频器、高功放的工作点设置不当,造成载波噪声抬高;上变频器频率漂移等等都会引起干扰,严重影响上行信号传输质量。
典型事例1:某地球站数字电视节目因不明原因最大功率上行时,造成临近卫星转发器节目载波信号质量下降从而提升功率,经查,该地球站大功率上行时,其带外杂散严重超标,更换高功放速调管通道后杂散消失,确认为速调管该通道指标下降引起。
(2)电磁干扰对于卫星通信,特别是C频段,由于地面存在着大量的微波、雷达、无线电视、调频广播、寻呼业务、工业电磁噪声等干扰。
这些干扰源很容易串入地球站上行链路发射上星,造成上行干扰。
串入下行链路造成接收干扰。
地球站播出设备接地不良,接地电阻过高,串入交流噪声;电缆屏蔽性能差,电缆插头接地不良;链路电平配置不合理,引起某些设备产生自激等等,都可能在有用频带内串入调频信号产生杂波干扰,这种现象在调频电台附近的地球站会经常会遇到。
Radio Wave Guard电波卫士DCW55数字通信世界2020.120 引言卫星干扰源定位普遍采用双星定位技术对干扰源上行站进行定位,而双星定位结果的精度主要取决于双星星历的精度,目前,定位卫星干扰源使用的星历主要从国外公开网站下载。
公开星历若直接用于卫星干扰源定位,定位误差为几百千米至几千千米,此时定位结果完全失去意义。
为了得到较为精确的定位结果,干扰源定位系统需要发射多个上行站地理位置分散的参考源信号用以校准双星星历,其中,参考源信号是指受干扰卫星上已知频点及上行站位置的星上信号。
通过对星历校准,定位结果精度可提升至几十千米量级。
当前,主流定位系统对参考源及干扰信号的采集方式普遍为窄带模式,该模式会给星历校准模型引入额外的误差,随着 AD 技术的迅速发展,基于 500 MHz 超宽带采集的卫星干扰源定位系统已投入使用,能够提升卫星干扰源定位精度。
1 双星定位原理当某颗地球静止轨道卫星受到干扰时,干扰源天线的主瓣对着目标卫星(以下简称主星),干扰源天线的某个旁瓣对着用以辅助定位的某一颗卫星(以下简称邻星)。
由于两颗卫星的位置不一样,使两路信号到达接收站的时间不一致而产生时差TDOA (Time Difference of Arrival ),定位系统基于地球固定坐标系在地图上得出一条TDOA 线;由于两颗卫星运动速度的不一致使两路信号被接收时产生多普勒频差FDOA (Frequency Difference of Arriva ),定位系统在地图上得出一条FDOA 线,两条线的交点即为干扰源上行站位置。
描述卫星位置和速度的信息称之为星历。
干扰源定位的精度对星历精度高度敏感,例如,星历如果在速度上存在0.2 m/s 的误差,将导致定位结果偏离实际干扰源地点多达上千千米。
所以,星历校正技术是定位系统的关键技术。
图1 双星定位示意图2 引入参考源的定位方程简析两种不同数据采集方式对卫星干扰源定位性能的影响李思静,蔡鸿昀,周 平(国家无线电监测中心深圳监测站,广东 深圳 518120)摘要:卫星干扰源定位中,1个目标信号和5个参考信号随机分布在一段带宽上面,如果采集卡能一次将6个信号同时采集,则为宽带采集模式;若6个信号需要分批次采集,则为窄带采集模式。
天基信息系统的干扰来源及规避文丨田伟王健李悻0概述天基信息系统因其广域覆盖的独特优势,可不受国界约束和地面灾害影响,提供通信、导航、测绘、气象、侦察等信息支撑和保障,受到各国高度重视,成为各国之间竞争新的制高点。
作为天基信息系统“核心”的卫星,尤其是对地静止轨道(也称同步轨道)卫星,一方面,其所处的空间运行环境与地面相比,条件非常恶劣,存在各种空间干扰;另一方面,由于卫星信道的开放性,地面辐射源对卫星的有意或无意干扰日益增加,给正常的卫星业务开展带来了巨大威胁,尤其在国家重大活动保障中,因卫星受扰导致重要用户出现通信中断、数据错误、图像失真等问题,其影响是非常大的。
本文以常见的卫星通信系统为例,分析卫星通信受扰的原因和干扰来源,并提出了相应的干扰应对措施,为卫星操作者提高卫星通信系统的服务保障能力提供了重要参考。
1常见干扰源分析天基信息系统作为一个开放性的卫星系统,其传输链路非常容易受到干扰。
这些干扰大致可以分为3类:一是来自其他天基信息系统的干扰,二是来自地面系统或设备的干扰,三是来自自然界的干扰。
1.1天基信息系统的干扰近年来,天基信息系统发展迅速,2015年世界无线电通信大会结束以来,低轨卫星尤其是巨型低轨卫星星座系统蓬勃发展。
截至2018年年底,世界各国在国际电信联盟(ITU)登记在册的低轨卫星网络资料中包含的"纸卫星”数量已经超过500万颗。
目前,全球实际在轨的卫星数量超过2000颗,其中静止轨道卫星接近600颗,轨道间隔曰益拥挤,多星共轨成为常态。
尤其对于卫星通信系统而言,频谱资源集中在C、Ku、Ka频段,V/Q频段也成为未来静止轨道卫星和非静止轨道星座系统的主用频段之一,有限的频率和轨道资源日趋紧张。
在相同频段,对地静止轨道卫星系统之间、非静止轨道卫星星座系统之间、静止轨道和非静止轨道卫星系统之间的干扰场景越来越复杂,潜在干扰风险越来越突出。
如何有效解决不同卫星系统间的用频干扰,实现对有限频轨资源的兼容共用,成为世界各国卫星操作者面临且急需解决的问题。
92Internet Application互联网+应用民航空中干扰的一种快速定位干扰源方法及应用摘要:民航通信导航监视设备使用无线电频率工作,航空器在空中飞行受到干扰时,因飞行高度高,可能存在干扰源的地面区域广大,导致干扰排查困难。
作者在总结长期无线电干扰排查经验的基础上,提出了一种借助Global Mapper 软件进行矢量图建模,结合地图平台的地理信息和干扰信号变化特点来快速分析判断干扰源大致位置的方法。
以期为民航无线电管理人员和地方无线电管理机构提供一种空中无线电干扰快速定位干扰源的方法。
关键词:民航;空中干扰;矢量图建模;干扰特点一、引言近些年民航业快速发展,航班流量不断增加,同时伴随社会经济和信息技术高速发展,各类社会无线电台数量不断增多,加之设台不够规范,导致民航用频环境日益复杂,航空器受干扰情况日趋严重。
无线电干扰是近年来民航系统亟待解决的“五个环境”问题之一,成为民航运行的重要安全隐患。
航空器在地面滑行、起飞、爬升、巡航、进场、降落的各个阶段都有可能受到外界的无线电干扰。
由于航空无线电使用频率的视距传播特性,航空器在空中飞行高度越高,受到干扰时,对应需要排查的地面区域范围越大。
如何提高排查效率,快速定位干扰源所在位置,进一步派出技术人员到现场测试清除干扰源是目前排查民航空中干扰急需解决的问题。
二、空中干扰案例(一)干扰出现2021年6月某日,在兰州管制区某航路PointE 报告点附近,民航地空通信专用频率1XX.525MHz 频率中,多个机组报告受到干扰,26日干扰持续出现,干扰内容为广播、戏曲、歌曲、杂音等。
(二)干扰信息搜集技术人员通过管制员提前沟通飞行员,让其留意干扰出现位置、消失位置以及干扰最强位置,地面管制人员将多个机组报告的结果记录。
(三)Global Mapper 软件介绍Global Mapper 是一款地图绘制软件,可以利用坐标点绘制矢量图,还可以对地图进行编辑、转换、打印操作。
5G网络1 引言随着5G网络建设进度加快,5G 基站越来越多,5G信号越来越强。
目前,中国电信5G信号使用3.4~3.5GHz频段,中国联通5G信号使用3.5~3.6GHz 频段,中国广电使用4.9~5.0GHz频段和700MHz频段,中国移动5G信号使用2.5~2.6GHz频段和4.8~4.9GHz频段。
扩展C波段的下行频率范围为3.4~4.2GHz,可见中国电信和中国联通的5G频段与卫星通信C波段频率有重叠,因此卫星下行该波段信号时,较易受到同频信号的干扰,这给广播电视卫星信号的传输带来了一定的安全隐患。
2 通信卫星受干扰的影响2.1 故障现象2020年4月以来,笔者所在单位在正常播音过程中,经常发现C波段中心6B、中心6A卫星接收机的输出信号有卡顿现象,输出声音出现“咔咔”声响,这表示正在使用的卫星网络的下行信号受到了干扰,同时此干扰也对卫星接收信号处理与发射产生了不同程度的影响。
2.2 干扰源排查根据卫星接收机的输出信号有卡顿现象,初步判断为C波段卫星接收系统故障,Ku波段无影响。
最初,我们怀疑有可能是卫星系统链路出现了问题,对接收系统从天线到高频头、下变频卫星信号处理链路(功分器、接收机)等进行了排查,没有发现故障,因此判断C波段高频头的接收信号可能受到了干扰。
图1为C波段卫星接收系统内部链路示意图,卫星接收系统由抛物面天线、馈源、高频头(LNB)、功分器和卫星接收机等组成,抛物面卫星接收天线是将天空的卫星信号汇聚到一个焦点上,馈源喇叭口将汇聚到焦点的能量全部收集,高频头(LNB)将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大,功分器将卫星信号分配,卫星接收机再将高频头输送来的卫星信号进行解调。
2.3 干扰源确定经过一段时间的观察与对比,发现卫星接收机系统的信号强度正常。
当出现信号卡顿时,卫星接收机的误码率直线下降,并且只异常了一小段时间。
经过调查了解,确定单位门口有电信网络发射塔,与C波段卫星接收天线直线距离约200m,判断应该是安装了5G测试基站,在测试运行时对C波段接收造成了干扰。
卫星导航干扰监测技术研究与分析随着卫星导航技术的不断发展,人们对它的使用也越来越依赖,但同时也出现了卫星导航干扰问题。
卫星导航干扰包括自然干扰和人为干扰两种类型,对导航系统的精度和可靠性都会产生负面影响。
因此,卫星导航干扰监测技术研究与分析具有重要意义。
一、卫星导航干扰的类型1. 自然干扰自然干扰包括大气层折射、多径效应等。
大气层折射会影响卫星信号的传输,导致信号的波长发生变化、极化状态改变等,进而影响卫星导航系统的精度;多径效应是指卫星信号在地面反射后接收信号,使原始信号与反射信号相互干扰,产生误差,从而影响导航系统的位置精度。
2. 人为干扰人为干扰是指恶意攻击或无意中产生的导航信号干扰,它又可分为以下几种:(1)电磁脉冲干扰:通过高电压脉冲产生电磁波,干扰GPS卫星信号的传输。
(2)电子干扰器干扰:利用电子干扰器发射具有强干扰能力的无线电波,干扰导航系统的正常运行,这种干扰被称为主动干扰或者敌对干扰。
(3)失配干扰:通过构造假的卫星信号干扰原有卫星信号,或者以不合法的方式干扰导航系统,从而使导航系统出现误判的情况。
二、卫星导航干扰监测技术1. 监测方式(1)目视监测:通过徒步、驾车等方式,利用场强仪或载频计检测现场信号水平。
(2)远程监测:利用卫星远程传输技术,监测卫星导航信号的变化,同时监测卫星信号的强度及其它干扰情况。
2. 监测技术(1)增加干扰检测系统的能力:增加自动检测能力,能快速发现干扰来源,从而有效避免干扰对导航系统造成的负面影响。
(2)多信号监测技术:综合多个信号设备的数据,以达到快速、准确、高效的监测效果。
(3)重点区域监测:对军事、政治、经济、交通等重点区域进行监测,例如军事禁区、港口、水坝、机场等。
(4)可视化监测:借助虚拟现实技术,对卫星导航系统干扰进行可视化沉浸式监测,能够快速定位干扰来源,提高反应速度和精度。
三、应对卫星导航干扰的措施1. 多样化的电磁环境建设电磁环境建设包括警告干扰者、对干扰者采取打击行动、不断升级导航信号抗干扰技术等措施。
基于时延差和频移差参数的通信卫星干扰源定位方法摘要关键词:1.问题重述1.1 研究意义随着对卫星通信既可提供实时的,也可以提供存储-转发的延时通信服务工具的日益加深的认识,卫星通信已经进入了军事侦察、通信广播、电视直播、导航定位。
气象预报、资源探测、环境探测和灾害防护等国防和民用的各个领域,而令它已经成为了不可或缺的通信手段。
但卫星对地静止轨道只有一条,随着卫星通信业务的迅速发展,竞争更加激烈,有限的轨道资源变得更加紧张,电磁环境也将更加恶化。
卫星通信系统是一个开放式的系统,具有覆盖面广和信道“透明”的特点。
它公开的暴露在空间轨道上,又生存在这样一个濒繁复杂的电磁环境中,所以它很容易受到干扰甚至摧毁,并且很难查出干扰源所以,当我们受益于它覆盖过大、不受地理条件限制、通信频带宽、容量大、激动灵活等众多优点时,容易受到自然现象、设备故障、临星干扰、人为原因,又或是它们彼此之间相交叉等各种干扰这一弊端也就不得不引起我们的注意,因为它很大程度上影响了通信卫星的正常运行,继而扰乱了我们的正常生活。
虽然一些国际组织和各国卫星公司进行轨道、频率和功率的分配和协调,但是仍未完全避免卫星通信受到干扰,众所周知的最近几年相继发生的中央电视台第一套卫星节目受干扰;深证证券交易所、国家地震预报监测网通信受干扰;法轮功攻击鑫诺卫星等时间便是明显的例证。
对卫星非法访问,给卫星的运营商和用户造成了严重的影响。
未经授权地向卫星发射通信信号或载波,能够干扰卫星上一个或者多个转发器的正常业务,使通信质量下降。
如果干扰信号功率足够大,还可能造成卫星上合法业务的中断。
全球每年较大的卫星通信干扰事件达到几千次之多,而且随着卫星通信业务量的增加,地球同步卫星轨道的拥塞,这个数目还会逐渐地增加。
这种干扰主要来自人为错误或设备故障,也不能排除蓄意窃取转发器资源或者恶意阻断业务。
目前,为了进一步提高卫星干扰源的定位精度,还需要对干扰源测量方法进行深入的研究。
完善我国卫星干扰源定位系统,这对于我国的卫星广播通信及其它卫星应用的正常运行和信息安全有重要的作用[6]。
1.2 卫星干扰源定位的用途对卫星的干扰一般分为有意干扰和无意干扰两种情况[1],不论哪种情况都需要准确知道干扰源的位置和干扰频率,所以卫星干扰源定位系统在解决卫星无线电频率冲突问题上有十分重要的作用。
随着信息化时代的到来,国内外都很重视信息安全问题。
特别是卫星广播电视系统的安全问题日益受到政府部门的重视,随着通信卫星的迅速发展,地面故意的或者无意的射频干扰对正常通信广播的威胁也在日益增加,通过卫星干扰源的定位可以保证广播卫星正常运行,在最短时间内排除干扰,对保证政府为百姓建立和谐社会也有着重要的意义。
我国的定位系统的定位精度可以达到短半轴12公里、长半轴60公里的椭圆范围。
可以在20分钟内捕获干扰信号,定位时间为一个小时左右。
通过卫星干扰源定位系统,可以保护我国在轨通信卫星的运行安全,一旦卫星转发器被非法盗用、或被地面的发射源所干扰、可迅速确定地面发射源的位置,消除干扰。
同时可以从根本上打击和威慑恶意干扰、偷用转发器的不法分子的嚣张气焰。
这对于我国的卫星广播通信及其他卫星应用的正常运行和信息安全有重要作用[9]1.3 本文要解决的问题根据题目要求,论文在解决干扰源定位问题时要完成如下四个问题:(1)根据时差(TDOA)和频差(FDOA)运用双星定位系统原理确定出静止干扰源的位置,给出其明确的位置坐标和经纬度。
(2)研究干扰源定位过程中可能产生的误差对干扰源定位精度的影响,并用定量分析方法进行明确的定义。
(3)对引入的三个参考站按照定位干扰源的方式进行定位,完成定位后与所给的参考站精确位置进行比对,来确定该干扰源定位方式的定位精度。
(4)用参考站的数据信息和移动干扰源的数据信息,定位匀速直线移动干扰源的每一时刻的位置并求解其速度。
2.问题分析2.1 问题重要性分析通信卫星系统的干扰源定位技术是在非协同(Non-cooperative)的条件下实现对未知干扰源的空间定位,它与目前应用广泛的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)有着本质的区别。
由于卫星通信系统不是一个面向定位的系统,其采用通信卫星进行干扰定位受到多方面因素的限制,使得实现起来当困难,目前,卫星通信系统实现干扰源定位的主要技术的途径有:(1)基于信号到达时间差(Time Difference of arrival,TDOA)定位技术,即测时差定位;(2)基于信号到达角(Angle of arrival,AOA)定位技术,即测向定位;(3)结合通信卫星多波束天线,基于空间谱估计获取干扰DOA(Direction of arrival)信息定位技术;由于其实际测量定位参数的方法存在误差,因此会造成一定的不可避免的定位误差,一般首先是通过测量计算,得到干扰源所在的区域,然后在确定区域内,配备全频段车在移动定位系统,扩大其地面搜索干扰源的范围,从而进一步提高了定位的准确性和实效性。
目前我国定位系统的定位精度可以达到短半轴12公里、长半轴60公里的椭圆范围。
并且可以在20分钟内捕获干扰信号,定位时间为1个小时左右。
而英美双星的定位范围也是一个椭圆形区域,在95%的情况下其典型定位精度达到10-20 公里,DERA系统一般可以在15分钟获得干扰信号,TLS2000系统可以在30 分钟左右获得干扰信号。
定位时间为1小时左右。
而当信号很弱,或者干扰信号没有调制时将会增加定位数据的获取时间。
所以提高定位精度,缩小定位区域范围并减少定位时间是干扰源定位系统需要进一步进行的研究工作。
双星定位法的概念在中国是由陈芳允院士于20世纪80年代初期提出来的,国际上称此为卫星无线电定位业务(Radio Determination—Satellite Service,简记为RDSS)。
美国的Geostar公司和欧洲的Locstar公司也曾一度从事RDSS系统的研制工作通信卫星系统的干扰源定位技术在应用中会出现很多问题,而通过解决这些问题,建立起精准的同步轨道通信卫星地面干扰源定位系统,可以保护我国在轨道通信卫星的运行安全,一旦卫星转发器被非法盗用、或被敌国地面的发射源所干扰,我国可用最短的时间准确地确定地面发射源的位置,消除干扰。
同时可以从根本上打击和威慑恶意干扰、偷用转发器的不法分子和敌对国或敌对势力的嚣张气焰。
这对于我国的卫星广播及其他卫星应用的正常运行和信息安全有重要的作用。
2.2 问题思路分析分析题目可知,本文有四个题目,题目之间关联性很强。
问题一是全文的基础,对干扰源的定位的方式决定了整篇文章的优劣;问题二是对问题一的延伸,通俗的来说问题二是对问题一中定位方式的灵敏的分析;问题三用参考站作为干扰源确定问题一的定位方法的定位精度;问题四加深了整个问题的难度,干扰源并不是静止的而是移动的,所以要综合参考站的数据求解移动干扰源的位置,进而求解干扰源的速度。
问题思路详细分析如下:针对问题一,通信卫星A受到某静止干扰源的干扰,为测得其准确位置,卫星监测站对该干扰信号进行跟踪分析,侦收来自被干扰卫星A(主星)和相邻卫星B(邻星)的两路转发信号,并对其下变频、采样以及时差(TDOA)和频差(FDOA)进行估计分析。
运用时差(TDOA)、频差(FDOA)以及相对WGS84坐标系的位置和移动速度数据,建立几何原理的TDOA方程和多普勒频移原理的FDOA方程,如果以一个TDOA为准建立方程,满足该方程的空间中所有的点会构成一个以两卫星为焦点的双曲面;同样一个FDOA 可以构造成一个以曲面,这个曲面不是双曲面,而是很复杂的曲面,这两个曲面再加上地球表面可以交织储出一个椭圆型区域该区域即为干扰源所在区域[2]。
这样,就会形成一个非线性方程组,凭借MATLAB软件求解这个非线性方程组,从而准确解出干扰源的位置坐标,进一步求解干扰源的经纬度位置。
针对问题二,由于卫星位置和速度的预报误差、上行信号中心频率误差、转发器本振误差、卫星链路噪声、监测站的下变频误差、两路信号到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的误差等误差,影响到定位的精度。
也就是说这些误差造成对方程所求解的不同,运用灵敏度分析这些误差,以确定这些误差对干扰源定位精度影响的大小。
针对问题三,用三个参考站作为确定位置的干扰源,向卫星发射“干扰信号”,形成三个“确定干扰源”的时差(TDOA)和频差(FDOA)数据。
运用与问题一相似的方法,建立关于几何原理的TDOA方程和关于多普勒频移原理的FDOA方程,凭借牛顿迭代法求解非线性方程组,分别解出三个“确定干扰源”即三个参考站的位置坐标,与三个参考站的精确位置信息作比较。
对于定位精度的计算方式:分别用所求的位置信息坐标与精确位置信息坐标作差,用所得的差值去除以原精确位置信息坐标,所得即误差率,误差率越小,则定位精度越高。
针对问题四,对于移动干扰源,某一时刻的位置信息可以结合三个参考站的时差(TDOA)和频差(FDOA)数据,凭借牛顿迭代法得出位置坐标。
当所有的时刻位置均求解出来之后,运用MATLAB作图将位置信息显示在图上,之后可以求出移动干扰源在这段确定的时间下的移动位移,已知干扰源作匀速直线运动,所以运用简单的速度公式,即可求出移动干扰源的速度。
3. 模型假设及说明为了更好地完成对干扰源的定位计算,现对问题假设如下:地球是完美的圆球型,并用地球的平均半径r=6378245米,作为这个球星的半径。
地球所处的环境中并不存在其他星体的引力影响。
4.模型准备4.1 WGS84坐标系一种国际上采用的地心坐标系。
坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH (国际时间服务机构)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系,称为1984年世界大地坐标系统[3]。
示例图形如图1.图1.WGS84坐标系4.2 双星定位系统双星定位的两颗卫星通常是两颗彼此靠近的同步卫星,其中受到干扰的卫星是主星,在邻近位置用于辅助定位的称为邻近星。
由于干扰发射机的天线特性,波束主瓣对准主星,而波束副瓣则指向邻近星。
根据发射频段的不同,卫星间距通常选择在3°到8°之间。
干扰发射机的信号分别通过两颗卫星转发器转发,两个地面接收站分别接收两颗卫星的下行信号。
由于传播路径不同。
两路同源的信号具有不同的TDOA。
对于确定的卫星位置,由某一个TDOA值确定的轨迹是一个双曲面,与地球面可相交出一条曲线【29】单一TDOA值只能给出一条位置线,尚不能确定发射源的位置,还必须利用其它的参数。
由于卫星入轨的不精确和重力场的变化,同步卫星在轨道上不是相对地球完全静止,而是以24小时的周期沿类似“8”字的封闭轨迹运动。