卫星系统的干扰监测技术浅析

　　摘 要 作为卫星导航系统重点建设发展的内容，干扰监测对于改善卫星系统问题排查、提高卫星系统运行稳定性具有重要作用。文章首先介绍了卫星系统干扰监测的方法，然后具体探讨了卫星系统干扰监测的关键技术，以期为相关技术人员提供参考。

　　关键词 卫星系统；干扰监测技术；关键技术

　　中图分类号：TN972 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0017-01

　　卫星导航系统主要用于全球区域内的空中及地面目标定位和授时。在卫星导航系统广泛应用的同时，大量复杂电磁干扰环境也在不断影响系统设备工作。复杂电磁环境很可能会造成大量谐波信号及交调信号侵入到卫星接收频段内，在部分范围内很容易超出系统干扰容限，严重时便会导致系统接收设备工作异常。提高卫星系统抗干扰性能成为目前卫星系统建设发展的重要内容。因此，加强有关卫星系统干扰监测技术的分析，对于改善系统工作质量具有重要的现实意义。

　　1 卫星系统干扰监测方法

　　依据卫星链路特征及干扰信号特点，在卫星干扰监测中可采用多种方法相结合的方式来改善系统干扰监测水平。具体方法如下。

　　1）AGC电平监测。地面测控站可利用测控系统的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号中的AGC电平信号。相关的AGC信号电平会根据跟踪接收有用信号的功率增加量而不断升高，当AGC信号电平过高时，其误码率也会增大，原因可能是同频干扰信号的影响。应答机出现错锁时跟踪的为干扰信号。不相关的AGC信号电平会根据输入信号功率的增加量而不断升高，在输入信号功率接近正常接收门限值时，接收机的正常锁定动作不能完成，则表明接收机遭受异常干扰。

　　2）误码率监测。不同干扰的最终效果是影响信号的实际接收质量，所以利用误码率可有效、直接改善干扰大小及有无的判断效果。对于某一调制系统来说，设备自身出现的解调损失可实现进行测定，通常的信号噪声导致的接收信号信噪比恶化量也可以进行估计，因此利用实际接收信号的误码率便可分析计算系统的外部干扰[1]。

　　由于误码率具有反应灵敏、测量方便、定义准确、诊断门限清晰等特点，将其作为基本监测参数非常有利。若误码率偏高则表示信道部分受到干扰，若误码率在正常值范围以内则表示信号基本未受到任何干扰。

　　3）载噪比监测。地面测控站还可利用测控系统中的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号的载噪比状况。若载噪比偏高，但在系统正常工作的门限区域内，同时接受误码率也较高，则可基本推断系统受到外来同频信号干扰；若载噪比小于系统设定接收载噪比值，则可基本推断系统受到宽带噪声干扰。

　　4）螺流监测。地面监控站能够利用遥测解调数据获取卫星转发器行波管的螺流值。当上行信号的输入功率升高到一定值时卫星接收器的螺流值也会出现饱和，所以通过分析处理螺流值，便可对系统受到的干扰进行初步推断。当螺流超过安全工作范围内时表明系统受到干扰；当螺流在安全工作范围以内时则表明系统未受到任何干扰。[2]

　　2 卫星系统干扰监测关键技术

　　1）干扰识别技术。根据卫星导航接收机的实际数据分析，可以发现空间爱你环境中存在着各类复杂形势的干扰，且并非只有稳定的脉冲、宽带及窄带等类型。①干扰识别的原理：为保证系统能够有效应对多变复杂的干扰，保证卫星系统在干扰条件中的工作稳定性，应依据对空间无线电信号的长期监测数据，利用干扰样本综合分析干扰信号特征，形成干扰数据库和干扰频谱模板，然后在识别干扰信号调制方式的过程中将实际干扰特征与数据库指标特征进行比较，以此提高干扰识别的效率及应对干扰反应的灵活性。②干扰线号自动调制识别通常采用统计模式识别和决策论两种方法，统计模式方法主要以模式识别作为理论基础，而决策论方法主要以假设检验作为理论基础。③干扰信号特征识别主要是指对信号调制方式的判断，调制识别是指判断干扰信号调制种类的方式，常使用的调制判别方法有：星座图聚类分析调制识别方法；利用支持向量基的数字调制识别方法；神经网络BP法；利用小波分解的调制识别方法；利用高阶累积量的调制识别方法等。当前这些算法通常在通信信号调制方式识别中应用，对于卫星导航信号干扰识别还不太广泛，在实际研究中应注意算法与卫星系统信号特征的

　　结合。

　　2）干扰检测技术。作为干扰监测的基础工作，干扰检测是开展系统防干扰的重要依据。信号检测的方法主要油循环平稳特征检测法、匹配滤波器检测法与能量检测法，当前应用于干扰检测的方法主要有高阶统计量分析法、能量检测法、数字信号处理方法、循环平稳分析法、极化分析法及时频分析法等。

　　3）高质量数字接收机技术。接收机是干扰检测系统的关键，接收机的性能质量直接关系着卫星系统的整体质量。干扰监测系统需要接收视场导航各频段内的多种不同信号，且要估计分析信号空域、频域参数。通常地面接收到的卫星信号功率在-140dBm左右，而干信比一般在-30～-120dB，相应的干扰功率一般在-110～-20dBm的范围内，这就要求干扰监测接收机具备两方面的性能：一是动态范围要大，以便能够对较大功率干扰信号进行监测；二是灵敏度较高，从而利于对较弱干扰信号实时有效监测[3]。

　　在天线阵测向系统内部，各振源都与其信号通道一一对应，然而不同通道间却包含差别较大的特性，在实际分析中应采取校正措施才能获取较高的一致性。

　　4）干扰源定位技术。在对干扰实施监测、测向的同时，利用多台干扰监测接收机组网技术，完成对空间电磁环境的监测与干扰源的定位，进而实现控制周围电磁环境、检查及排除干扰源的功能。无线电定位通常包括有源定位与无源定位两种，对于导航频段干扰源的定位是无线电无源定位的一种。依据测向站的使用数量，无源定位一般又分为多站定位与单站定位，无线电干扰源定位通常使用多站定位方式，其往往通过三台以上的接收机组网，来降低定位模糊度对定位精度的干扰。采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中将多种方法结合可有效提高定位精度。

　　3 结束语

　　干扰监测的质量将直接关系着卫星系统的运行安全性与可靠性，因此，相关论文发表技术与研究人员应加强有关卫星系统干扰监测技术的研究，总结干扰监测技术方法及具体实施要点，以逐步改善卫星系统干扰监测水平。

　　参考文献

　　[1]王平.浅谈卫星通信系统干扰监测和处理[J].数字通信世界，2011，13（14）：74-75.

　　[2]宋文玉.抑制卫星干扰 遏制产业损失[J].卫星电视与宽带多媒体，2011，06（10）：61-62.

　　[3]刘武兵.卫星特殊干扰信号监测方法的研究[J].中国无线电，20012，05（35）：57-58.