卫星网络干扰信号的监测与定位技术

　　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。

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。

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。