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基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，屬于衛(wèi)星通信中的干擾源定位領域。針對地面定位系統(tǒng)利用雙星轉發(fā)信號對運動衛(wèi)星干擾源定位的問題，提出充分利用觀測信息，通過對時差線上位置參考點的搜索優(yōu)化，得到運動干擾源位置的預估計值，再使用濾波算法對預估計值進行處理，實現對運動衛(wèi)星干擾源的定位。該發(fā)明是對目前靜止衛(wèi)星干擾源定位技術的發(fā)展，為實現對運動衛(wèi)星干擾源的定位提供了一種可行的思路與方法。
【專利說明】 基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信中的干擾源定位領域，具體說是基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法。
【背景技術】
[0002]當前，衛(wèi)星通信已廣泛應用于電視轉播、通信廣播、導航定位、資源探測、軍事偵察等領域。隨著衛(wèi)星通信業(yè)務的快速發(fā)展，衛(wèi)星所處的電磁環(huán)境也日益惡化，射頻干擾事件頻繁發(fā)生，已成為衛(wèi)星通信所要面臨的常見問題，并有愈演愈烈之勢，特別是當今越來越依賴空間信息基礎設施的信息時代以及美國提出“進入空間，利用空間與控制空間”戰(zhàn)略的激烈競爭年代，衛(wèi)星通信的安全性已成為衛(wèi)星通信運營商及其用戶最為關切的焦點問題。為保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信息安全，查找、識別干擾源就顯得尤為重要，準確地對射頻干擾信號進行定位查找與識別，并采取針對性措施對干擾衛(wèi)星通信業(yè)務的行為進行懲罰，是當前衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的新需求。
[0003]衛(wèi)星干擾源定位技術一般采用雙星定位方法。當干擾源對準被干擾衛(wèi)星實施干擾時，干擾源的發(fā)射天線將天線主瓣對準被干擾衛(wèi)星(稱為主星)，同時其副瓣不可避免的指向了與被干擾衛(wèi)星臨近的衛(wèi)星(稱為鄰星)?；谶@種情況，就可以利用兩部接收天線對主星和鄰星轉發(fā)的干擾信號一起檢測，從而實現對干擾源的定位。
[0004]國外對衛(wèi)星干擾源定位的研究較早，最早開始于1982年，由英國國防評估研究局(DERA)利用時間差和頻率差在相關頻段內進行干擾源定位的研究，并在1993年對干擾源定位涉及到的關鍵技術進行了詳細的研究，之后DERA聯(lián)合英國MARLIN國際通訊有限公司研制推出了多衛(wèi)星地面定位系統(tǒng)(SatID)。同時，美國的相關研究部門也對這一技術進行了研究，并就其關鍵技術在美國申請了多項專利。1999年美國的Interferometrics公司研制成功了用于商業(yè)化的干擾源定位系統(tǒng)(TLSModel2000XSatID系統(tǒng)和TLSModel2000系統(tǒng)均解決了查找地面干擾源的問題，受到了全球各大衛(wèi)星公司、政府和軍事部門的關注和重視。國內對衛(wèi)星干擾源定位的研究起步較晚，多所高校和研究所對衛(wèi)星干擾源定位技術展開了研究。
[0005]目前的衛(wèi)星干擾源定位技術主要針對地面靜止干擾源，而隨著衛(wèi)星通信移動平臺的普遍使用，也可能出現以飛機、艦船、汽車等移動通信平臺為發(fā)射載體的干擾源，此種干擾源的運動特性將給衛(wèi)星干擾源定位帶來極大的挑戰(zhàn)，為此很有必要對運動衛(wèi)星干擾源定位問題進行研究。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于避免上述【背景技術】中的不足，提供一種能對運動衛(wèi)星干擾源定位的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現的:
[0008]一種基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特點是包括下述步驟:[0009]a.利用當前時刻運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星和到達鄰星的時間差，并輔以地球方程，得到與當前時刻運動衛(wèi)星干擾源位置相對應的等時差線；其中，主星是受運動衛(wèi)星干擾源信號干擾的地球同步軌道衛(wèi)星，鄰星是與主星鄰近的地球同步軌道衛(wèi)星；
[0010]b.在步驟a中得到的等時差線上取若干對經緯度值，稱為參考點，并在設定范圍內對運動衛(wèi)星干擾源的航向值和速度值進行搜索，由參考點、航向值和速度值組成參考矢量矩陣，參考矢量矩陣的每一個元素即為包含了運動衛(wèi)星干擾源的經緯度、航向及速度的矢量;
[0011]c.利用參考矢量矩陣，構造與參考矢量矩陣對應的觀測量的預測矩陣，并將預測矩陣中的元素與實際觀測值進行比較，優(yōu)化得到最接近實際觀測量的預測矩陣元素，再以該元素為線索，倒推出其所對應的參考矢量矩陣中的位置參考點，即為運動衛(wèi)星干擾源的位置預估計值；
[0012]d.對步驟c中得到的預估計值進行濾波處理，修正因搜索優(yōu)化不準而產生較大誤差的估計值，得到當前時刻的運動衛(wèi)星干擾源位置的估計值；
[0013]e.更新當前時刻，重復步驟a~d，得到更新后時刻的運動衛(wèi)星干擾源位置的估計值；
[0014]完成對運動衛(wèi)星干擾源的定位。
[0015]其中，所述的運動衛(wèi)星干擾源是指對衛(wèi)星實施干擾的干擾源是運動的。
[0016]其中，所述的地面定位系統(tǒng)包括接收兩顆衛(wèi)星轉發(fā)信號的地面接收站和一個參考輻射源發(fā)射站。
[0017]其中，步驟c中所述的觀測量包括運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星、鄰星的到達時間差和到達頻率差以及地面站接收到的運動衛(wèi)星干擾源信號經主星轉發(fā)后的信號頻率。
[0018]其中，所述運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星、鄰星的到達時間差TDOA為:
[0019]
【權利要求】
1.基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，是通過借助地面 定位系統(tǒng)來實現的，其特征在于包括以下步驟: a.利用當前時刻運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星和到達鄰星的時間差，并輔以地球方程，得到與當前時刻運動衛(wèi)星干擾源位置相對應的等時差線；其中，主星是受運動衛(wèi)星干擾源信號干擾的地球同步軌道衛(wèi)星，鄰星是與主星鄰近的地球同步軌道衛(wèi)星； b.在步驟a中得到的等時差線上取若干對經緯度值，稱為參考點，并在設定范圍內對運動衛(wèi)星干擾源的航向值和速度值進行搜索，由參考點、航向值和速度值組成參考矢量矩陣，參考矢量矩陣的每一個元素即為包含了運動衛(wèi)星干擾源的經緯度、航向及速度的矢量; c.利用參考矢量矩陣，構造與參考矢量矩陣對應的觀測量的預測矩陣，并將預測矩陣中的元素與實際觀測值進行比較，優(yōu)化得到最接近實際觀測量的預測矩陣元素，再以該元素為線索，倒推出其所對應的參考矢量矩陣中的位置參考點，即為運動衛(wèi)星干擾源的位置預估計值； d.對步驟C中得到的預估計值進行濾波處理，修正因搜索優(yōu)化不準而產生較大誤差的估計值，得到當前時刻的運動衛(wèi)星干擾源位置的估計值； e.更新當前時刻，重復步驟a~d，得到更新后時刻的運動衛(wèi)星干擾源位置的估計值； 完成對運動衛(wèi)星干擾源的定位。
2.根據權利要求1所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述的運動衛(wèi)星干擾源是指對衛(wèi)星實施干擾的干擾源是運動的。
3.根據權利要求1所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述的地面定位系統(tǒng)包括接收兩顆衛(wèi)星轉發(fā)信號的地面接收站和一個參考輻射源發(fā)射站。
4.根據權利要求1所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:步驟c中所述的觀測量包括運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星、鄰星的到達時間差和到達頻率差以及地面站接收到的運動衛(wèi)星干擾源信號經主星轉發(fā)后的信號頻率。
5.根據權利要求4所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星、鄰星的到達時間差TDOA為:
6.根據權利要求4或5所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述的運動衛(wèi)星干擾源信號到達主星、鄰星的到達頻率差FDOA為:
7.根據權利要求6所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述的地面站接收到的運動衛(wèi)星干擾源信號經主星轉發(fā)后的信號頻率/為:
8.根據權利要求7所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述步驟c中的觀測量的預測矩陣是由參考矢量矩陣中的每一個元素，通過公式(I)~(3)計算得到的值來構成的。
9.根據權利要求8所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:所述步驟C中的優(yōu)化得到最接近實際觀測量的預測矩陣元素，具體為:利用參考矢量矩陣中的每一個元素，按照公式(I)~(3)計算與之對應的觀測量的預測矩陣，構造函數盡0^，兄,0|^:)-2(幻|，并求，將該優(yōu)化問題描述如下:
10.根據權利要求1所述的基于搜索優(yōu)化濾波的運動衛(wèi)星干擾源定位方法，其特征在于:步驟d中所述的濾波處理，是采用卡爾曼濾波算法對運動衛(wèi)星干擾源位置的預估計值進行實時處理的。
【文檔編號】G01S5/16GK103885031SQ201410136689
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】李紅偉, 陳建峰, 紀學軍 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所