基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法
【专利摘要】本发明公开了基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，属于卫星通信中的干扰源定位领域。针对地面定位系统利用双星转发信号对运动卫星干扰源定位的问题，提出充分利用观测信息，通过对时差线上位置参考点的搜索优化，得到运动干扰源位置的预估计值，再使用滤波算法对预估计值进行处理，实现对运动卫星干扰源的定位。该发明是对目前静止卫星干扰源定位技术的发展，为实现对运动卫星干扰源的定位提供了一种可行的思路与方法。
【专利说明】 基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星通信中的干扰源定位领域，具体说是基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法。
【背景技术】
[0002]当前，卫星通信已广泛应用于电视转播、通信广播、导航定位、资源探测、军事侦察等领域。随着卫星通信业务的快速发展，卫星所处的电磁环境也日益恶化，射频干扰事件频繁发生，已成为卫星通信所要面临的常见问题，并有愈演愈烈之势，特别是当今越来越依赖空间信息基础设施的信息时代以及美国提出“进入空间，利用空间与控制空间”战略的激烈竞争年代，卫星通信的安全性已成为卫星通信运营商及其用户最为关切的焦点问题。为保障卫星通信系统的信息安全，查找、识别干扰源就显得尤为重要，准确地对射频干扰信号进行定位查找与识别，并采取针对性措施对干扰卫星通信业务的行为进行惩罚，是当前卫星通信系统面临的新需求。
[0003]卫星干扰源定位技术一般采用双星定位方法。当干扰源对准被干扰卫星实施干扰时，干扰源的发射天线将天线主瓣对准被干扰卫星(称为主星)，同时其副瓣不可避免的指向了与被干扰卫星临近的卫星(称为邻星)。基于这种情况，就可以利用两部接收天线对主星和邻星转发的干扰信号一起检测，从而实现对干扰源的定位。
[0004]国外对卫星干扰源定位的研究较早，最早开始于1982年，由英国国防评估研究局(DERA)利用时间差和频率差在相关频段内进行干扰源定位的研究，并在1993年对干扰源定位涉及到的关键技术进行了详细的研究，之后DERA联合英国MARLIN国际通讯有限公司研制推出了多卫星地面定位系统(SatID)。同时，美国的相关研究部门也对这一技术进行了研究，并就其关键技术在美国申请了多项专利。1999年美国的Interferometrics公司研制成功了用于商业化的干扰源定位系统(TLSModel2000XSatID系统和TLSModel2000系统均解决了查找地面干扰源的问题，受到了全球各大卫星公司、政府和军事部门的关注和重视。国内对卫星干扰源定位的研究起步较晚，多所高校和研究所对卫星干扰源定位技术展开了研究。
[0005]目前的卫星干扰源定位技术主要针对地面静止干扰源，而随着卫星通信移动平台的普遍使用，也可能出现以飞机、舰船、汽车等移动通信平台为发射载体的干扰源，此种干扰源的运动特性将给卫星干扰源定位带来极大的挑战，为此很有必要对运动卫星干扰源定位问题进行研究。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于避免上述【背景技术】中的不足，提供一种能对运动卫星干扰源定位的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
[0008]一种基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特点是包括下述步骤:[0009]a.利用当前时刻运动卫星干扰源信号到达主星和到达邻星的时间差，并辅以地球方程，得到与当前时刻运动卫星干扰源位置相对应的等时差线；其中，主星是受运动卫星干扰源信号干扰的地球同步轨道卫星，邻星是与主星邻近的地球同步轨道卫星；
[0010]b.在步骤a中得到的等时差线上取若干对经纬度值，称为参考点，并在设定范围内对运动卫星干扰源的航向值和速度值进行搜索，由参考点、航向值和速度值组成参考矢量矩阵，参考矢量矩阵的每一个元素即为包含了运动卫星干扰源的经纬度、航向及速度的矢量;
[0011]c.利用参考矢量矩阵，构造与参考矢量矩阵对应的观测量的预测矩阵，并将预测矩阵中的元素与实际观测值进行比较，优化得到最接近实际观测量的预测矩阵元素，再以该元素为线索，倒推出其所对应的参考矢量矩阵中的位置参考点，即为运动卫星干扰源的位置预估计值；
[0012]d.对步骤c中得到的预估计值进行滤波处理，修正因搜索优化不准而产生较大误差的估计值，得到当前时刻的运动卫星干扰源位置的估计值；
[0013]e.更新当前时刻，重复步骤a~d，得到更新后时刻的运动卫星干扰源位置的估计值；
[0014]完成对运动卫星干扰源的定位。
[0015]其中，所述的运动卫星干扰源是指对卫星实施干扰的干扰源是运动的。
[0016]其中，所述的地面定位系统包括接收两颗卫星转发信号的地面接收站和一个参考辐射源发射站。
[0017]其中，步骤c中所述的观测量包括运动卫星干扰源信号到达主星、邻星的到达时间差和到达频率差以及地面站接收到的运动卫星干扰源信号经主星转发后的信号频率。
[0018]其中，所述运动卫星干扰源信号到达主星、邻星的到达时间差TDOA为:
[0019]
【权利要求】
1.基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，是通过借助地面 定位系统来实现的，其特征在于包括以下步骤: a.利用当前时刻运动卫星干扰源信号到达主星和到达邻星的时间差，并辅以地球方程，得到与当前时刻运动卫星干扰源位置相对应的等时差线；其中，主星是受运动卫星干扰源信号干扰的地球同步轨道卫星，邻星是与主星邻近的地球同步轨道卫星； b.在步骤a中得到的等时差线上取若干对经纬度值，称为参考点，并在设定范围内对运动卫星干扰源的航向值和速度值进行搜索，由参考点、航向值和速度值组成参考矢量矩阵，参考矢量矩阵的每一个元素即为包含了运动卫星干扰源的经纬度、航向及速度的矢量; c.利用参考矢量矩阵，构造与参考矢量矩阵对应的观测量的预测矩阵，并将预测矩阵中的元素与实际观测值进行比较，优化得到最接近实际观测量的预测矩阵元素，再以该元素为线索，倒推出其所对应的参考矢量矩阵中的位置参考点，即为运动卫星干扰源的位置预估计值； d.对步骤C中得到的预估计值进行滤波处理，修正因搜索优化不准而产生较大误差的估计值，得到当前时刻的运动卫星干扰源位置的估计值； e.更新当前时刻，重复步骤a~d，得到更新后时刻的运动卫星干扰源位置的估计值； 完成对运动卫星干扰源的定位。
2.根据权利要求1所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述的运动卫星干扰源是指对卫星实施干扰的干扰源是运动的。
3.根据权利要求1所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述的地面定位系统包括接收两颗卫星转发信号的地面接收站和一个参考辐射源发射站。
4.根据权利要求1所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:步骤c中所述的观测量包括运动卫星干扰源信号到达主星、邻星的到达时间差和到达频率差以及地面站接收到的运动卫星干扰源信号经主星转发后的信号频率。
5.根据权利要求4所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述运动卫星干扰源信号到达主星、邻星的到达时间差TDOA为:
6.根据权利要求4或5所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述的运动卫星干扰源信号到达主星、邻星的到达频率差FDOA为:
7.根据权利要求6所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述的地面站接收到的运动卫星干扰源信号经主星转发后的信号频率/为:
8.根据权利要求7所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述步骤c中的观测量的预测矩阵是由参考矢量矩阵中的每一个元素，通过公式(I)~(3)计算得到的值来构成的。
9.根据权利要求8所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:所述步骤C中的优化得到最接近实际观测量的预测矩阵元素，具体为:利用参考矢量矩阵中的每一个元素，按照公式(I)~(3)计算与之对应的观测量的预测矩阵，构造函数尽0^，兄,0|^:)-2(幻|，并求，将该优化问题描述如下:
10.根据权利要求1所述的基于搜索优化滤波的运动卫星干扰源定位方法，其特征在于:步骤d中所述的滤波处理，是采用卡尔曼滤波算法对运动卫星干扰源位置的预估计值进行实时处理的。
【文档编号】G01S5/16GK103885031SQ201410136689
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】李红伟, 陈建峰, 纪学军 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所