第10章-衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)-課件

第10章衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)10.1衛(wèi)星干擾源信號定位體制及主要技術(shù)

10.2雙星定位原理

10.3雙星定位算法

10.4雙星定位誤差分析與校正技術(shù)

10.5非雙星體制干擾源定位技術(shù)

10.6多站無線電測距定軌原理

10.7衛(wèi)星信號監(jiān)測與干擾定位系統(tǒng)

第10章衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)10.1衛(wèi)星干擾源信號定位體10.1衛(wèi)星干擾源信號定位體制及主要技術(shù)

10.1.1衛(wèi)星干擾源信號定位體制劃分

從定位技術(shù)的不同側(cè)面進行分析，對衛(wèi)星干擾源信號的定位存在多種技術(shù)體制。

如果按照定位對象的不同，定位體制可以分為兩大類。第一類是對合作用戶的導航定位。這種定位通過用戶自身發(fā)射信號或者接收由定位服務(wù)方發(fā)射的信號，利用偽碼測距與測時差相結(jié)合等方法，可以獲得幾十米的定位精度，如GPS定位系統(tǒng)和我國自行研制的北斗導航定位系統(tǒng)。第二類是對非合作用戶或者干擾輻射源的定位。這種定位由于定位對象和定位平臺之間不存在合作關(guān)系，必須由定位平臺獨立完成對目標上行信號的定位，本章討論的內(nèi)容就主要圍繞這種對非合作用戶的定位展開。10.1衛(wèi)星干擾源信號定位體制及主要技術(shù)

10.1.1按照定位平臺的不同，定位體制也可以分為兩大類。第一類為空中平臺技術(shù)，它采用空中平臺作為定位設(shè)備載體，空中平臺可以是高軌或者同步衛(wèi)星，也可以是低軌衛(wèi)星或者飛機等快速移動平臺。對于前者，通常采用星載的陣列天線，利用方向圖變化特性進行定位；對于后者，通常采用接收頻率的多普勒效應(yīng)，形成測量軌跡。第二類為地面平臺技術(shù)，它主要是利用地面平臺進行處理，衛(wèi)星只是進行簡單的信號轉(zhuǎn)發(fā)。后面將介紹的雙星定位系統(tǒng)就是以地面為平臺對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號進行處理。按照定位平臺的不同，定位體制也可以分為兩大類。第一類為空根據(jù)定位所用衛(wèi)星數(shù)量的不同，實現(xiàn)定位的技術(shù)體制可以分為單星定位、雙星定位和多星(三星及更多)定位三種。這里主要討論根據(jù)定位使用衛(wèi)星數(shù)目不同而劃分的定位體制，其中雙星定位作為討論的重點將在10.2節(jié)進行闡述，單星及多星定位體制將在10.5節(jié)進行講解。根據(jù)定位所用衛(wèi)星數(shù)量的不同，實現(xiàn)定位的技術(shù)體制可以分為單10.1.2單星、多星定位測量技術(shù)

1.單星定位技術(shù)

利用單星實現(xiàn)對地面干擾源信號的定位通常有以下三種方式。第一種單星定位是衛(wèi)星上具備星載陣列天線，利用天線的方向圖特性對干擾源信號進行測向定位。第二種單星定位是利用混疊信號處理來構(gòu)建時間差/頻率差條件，提取上行路徑差異引起的時間差以及衛(wèi)星攝動在兩個信號路徑上引起的多普勒頻率差，從而構(gòu)建定位方程組實現(xiàn)目標位置確定。第三種單星定位是利用衛(wèi)星自身運動的測頻率方式，利用多個獨立的頻率差，以形成多個對應(yīng)的互不相同的等頻差面在輻射源處相交實現(xiàn)定位。單星定位必須依賴于星上設(shè)備或星上的準確信息，缺點是精度和實時性較差，但是單星定位也有系統(tǒng)靈活、工作方式簡單、成本低等優(yōu)點。在所需條件滿足的情況下，單星定位可以發(fā)揮一定的作用。10.1.2單星、多星定位測量技術(shù)

1.單星定位技術(shù)

2.多星定位技術(shù)

多星定位(含三星定位)一般可以分為對合作用戶的衛(wèi)星導航定位和對非合作上行信號的多星定位體制兩大類。對合作用戶的衛(wèi)星導航定位有區(qū)域性的雙星導航定位和全球?qū)Ш蕉ㄎ粌煞N。對于非合作上行信號的三星定位，可以通過三顆衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的信號在地面上實現(xiàn)定位。2.多星定位技術(shù)

多星定位(含三星定位)一般可以分 10.2雙星定位原理

10.2.1雙星定位的基本原理

雙星定位是通過靜止軌道上被干擾衛(wèi)星和相鄰衛(wèi)星將干擾信號分別轉(zhuǎn)發(fā)，由地面站兩副接收天線分別接收，通過測量和計算干擾信號到達兩副天線的時間差和頻率差，得出干擾源所在的地理區(qū)域。

1.雙星定位系統(tǒng)的基本配置

雙星定位系統(tǒng)由主星(被干擾衛(wèi)星)及其鄰星(一顆軌道位置與之鄰近并滿足其他雙星定位條件的衛(wèi)星)、具有兩副接收天線并安裝有定位系統(tǒng)的干擾源定位站、一定數(shù)量的地面參考源發(fā)射站(參考站)和干擾源組成，如圖10-1所示。 10.2雙星定位原理

10.2.1雙星定位的基圖10-1雙星定位系統(tǒng)組成示意圖圖10-1雙星定位系統(tǒng)組成示意圖

2.雙星定位原理

雙星定位系統(tǒng)主要利用衛(wèi)星上行信號的天線方向圖的發(fā)射特征為基本依據(jù)。地球站發(fā)射天線通常存在一定的旁瓣泄漏，當干擾源對某個主星造成干擾時，其發(fā)射天線的天線主瓣在對準這個被干擾主星的同時，其旁瓣將不可避免地指向鄰星，所以干擾信號在干擾主星的同時一部分能量會被發(fā)射到鄰近的衛(wèi)星上。干擾源的主瓣信號和旁瓣信號分別由主星、鄰星的轉(zhuǎn)發(fā)器接收轉(zhuǎn)發(fā)，到達地面接收站，這樣就可以用地面接收站的兩副天線分別測量這兩個來自不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號，并將接收到的信號傳送到定位系統(tǒng)中，通過定位算法確定上行信號干擾源的位置。2.雙星定位原理

雙星定位系統(tǒng)主要利用衛(wèi)星上行信號在接收到被干擾衛(wèi)星和鄰星轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號后，不可能通過直接測量或計算得到干擾源信號到達被干擾衛(wèi)星和鄰星的時間，從而測定干擾源的地理位置。但是可以用間接的方法通過測量和計算獲得干擾源信號分別到達兩顆衛(wèi)星的時間差來確定干擾源所在的區(qū)域。這里引入兩個概念：到達時間差TDOA(TimeDifferenceofArrival)和到達頻率差FDOA(FrequencyDifferenceofArrival)。在接收到被干擾衛(wèi)星和鄰星轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號后，不可能通過直接顯然，同一信號經(jīng)歷兩顆不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達接收站的傳播路徑是不同的，因此，到達接收站的時間會存在一個時間差值，稱之為到達時間差TDOA。通過TDOA的測量計算可以得到干擾源至被干擾衛(wèi)星和鄰星的距離差，滿足該條件的所有結(jié)果的集合是一個雙曲面，該曲面的焦點是被干擾衛(wèi)星和鄰星的位置，在地球表面上就可以定出一條類雙曲線帶，同時由于兩顆衛(wèi)星在赤道上空是以東西方向并列的，因而此類雙曲線帶就成為向南北方向擴展的地域。顯然，同一信號經(jīng)歷兩顆不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達接收站的傳播路徑是同時，由于天體引力變化和太陽光壓對衛(wèi)星電池帆板的不平衡等因素的影響，同步衛(wèi)星在赤道面上空的軌道點上并不是相對地球完全靜止的，而是以24小時的周期在垂直于赤道的平面內(nèi)沿近似“8”字形的封閉軌跡運動，稱為攝動。兩顆同步衛(wèi)星的攝動速度差異在天線主瓣和旁瓣兩個信號傳播路徑上引起了不同的多普勒頻率，所以，盡管發(fā)射的是同一個信號，但由于多普勒頻移的影響，在到達接收站時存在一個頻率差值，稱之為到達頻率差FDOA。FDOA對應(yīng)的是被干擾衛(wèi)星和鄰星相對運動速度差。與TDOA類似，F(xiàn)DOA測量的結(jié)果也可以在地球表面定出一條與緯度線走向類似的曲線帶，如圖10-2所示。同時，由于天體引力變化和太陽光壓對衛(wèi)星電池帆板的不平衡等圖10-2雙星定位結(jié)果示意圖圖10-2雙星定位結(jié)果示意圖TDOA曲線與FDOA曲線帶交織出一個橢圓形區(qū)域，該區(qū)域即為干擾源所在區(qū)域，干擾源位于該區(qū)域內(nèi)，越接近橢圓中心概率越大，如圖10-3所示。TDOA曲線與FDOA曲線帶交織出一個橢圓形區(qū)域，該區(qū)域圖10-3雙星定位結(jié)果概率橢圓圖10-3雙星定位結(jié)果概率橢圓TDOA的測量和計算比較容易，可以通過測量干擾源信號分別經(jīng)被干擾衛(wèi)星和鄰星轉(zhuǎn)發(fā)到達地面接收站總時間差(上下行總時間差)減去被干擾衛(wèi)星和鄰星到達地面接收站時間差(下行時間差)獲得的，而且TDOA的方向是不變的。

相對應(yīng)的FDOA的測量計算就顯得復雜一些。這里主要解決鄰星接收到的信號很微弱的問題。因為干擾信號是通過副瓣發(fā)射到鄰星上的，從鄰星接收到的干擾信號要比從被干擾衛(wèi)星接收到的功率低45dB左右。地面定位技術(shù)本身對測量的精度要求很高，為了保證測量精度，除了要求接收鄰星信號的天線口徑要遠大于接收主星信號的天線口徑外，還要采用一定的相關(guān)計算方法，將很微弱的信號從噪聲中分離出來。TDOA的測量和計算比較容易，可以通過測量干擾源信號分別10.2.2實現(xiàn)雙星定位的基本條件

1.衛(wèi)星條件

首先，根據(jù)上述雙星定位的基本原理和雙星定位系統(tǒng)的基本配置，我們必須找到至少一顆合適的可利用的鄰星。鄰星的選擇是非常重要的，合適的鄰星是實現(xiàn)干擾源定位的前提，找不到合適的鄰星就無法對干擾源進行定位。

所選用鄰星應(yīng)滿足以下幾個條件：

(1)合適的角距。鄰星要在被干擾衛(wèi)星合適的角距范圍內(nèi)，也就是說兩顆衛(wèi)星的經(jīng)度差不能太大。通常，C頻段在12°以內(nèi)，Ku頻段在8°以內(nèi)，原則上兩顆衛(wèi)星越近越好。

(2)相同的頻段和極化方式。在被干擾頻段上，鄰星應(yīng)提供與被干擾衛(wèi)星相同的工作頻段和極化方式。10.2.2實現(xiàn)雙星定位的基本條件

1.衛(wèi)星條件

(3)共同的覆蓋范圍。鄰星與被干擾衛(wèi)星都能為地面發(fā)射機的上行鏈路和接收機的下行鏈路提供一個共同的覆蓋

范圍。

兩顆衛(wèi)星的上行波束區(qū)域應(yīng)同時覆蓋干擾源，使得干擾源信號能夠到達兩顆衛(wèi)星并被轉(zhuǎn)發(fā)，一般選擇上行波束覆蓋與被干擾星相似的鄰星。

對于下行波束覆蓋范圍不同的鄰星，若沒有其他可用的鄰星存在，用一套系統(tǒng)是無法測試的。需要采用兩套分別位于不同區(qū)域的定位系統(tǒng)進行分布式測量，提高系統(tǒng)與地理上相分離的多個地面監(jiān)測站協(xié)同工作的能力。Intelsat公司已于2002年完成了采用6套TLSMobel2000干擾定位系統(tǒng)組建的一個干擾源定位網(wǎng)，可進行分布式測量。(3)共同的覆蓋范圍。鄰星與被干擾衛(wèi)星都能為地面發(fā)射機(4)精確的星歷數(shù)據(jù)。衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)是影響雙星定位精度的關(guān)鍵因素之一。對于被干擾衛(wèi)星，我們可以從衛(wèi)星操

作者那里獲取精確的星歷數(shù)據(jù)，而對于鄰星，除了可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取其星歷數(shù)據(jù)(其精度只能滿足一般定位的需要)外，還可以通過衛(wèi)星測軌系統(tǒng)獲取精確的星歷數(shù)據(jù)。

(5)透明轉(zhuǎn)發(fā)器。被干擾頻段相應(yīng)的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器不能使用星上處理(OnBoardProcessing，OBP)技術(shù),而必須是透明轉(zhuǎn)發(fā)器，只提供簡單的信號轉(zhuǎn)發(fā)功能。

當然，具體的選擇還要根據(jù)干擾源信號的頻率、帶寬等實際情況來確定。(4)精確的星歷數(shù)據(jù)。衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)是影響雙星定位精度

2.參考站條件

在選擇了合適的鄰星后，還需要一定數(shù)量的地面參考源發(fā)射站，以修正星上轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的未知特性、衛(wèi)星星歷誤差等多種誤差因素對定位的影響。參考站可以利用正常使用的地球衛(wèi)星通信站，也可以使用自主建設(shè)的擴頻信號發(fā)射站。

3.地面接收站條件

應(yīng)具備同時接收兩顆衛(wèi)星下行信號的能力，配備性能良好的射頻前端、數(shù)據(jù)預處理和信號采集等設(shè)備和相應(yīng)處理軟件及通信設(shè)施。2.參考站條件

在選擇了合適的鄰星后，還需要一定數(shù) 10.3雙星定位算法

衛(wèi)星干擾源定位的基本原理是通過計算接收站接收到兩個衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號的相對時間差(DTO)曲線和頻率差(DFO)曲線，再根據(jù)兩條曲線在地面的交點來確定干擾源的地理位置。因此干擾源的雙星定位算法主要是對時間差和頻率差的計算。

10.3.1雙星定位基本算法

1.雙星定位算法的基本方程

在一個確定的坐標系和一個確定的定位時刻，假設(shè)干擾源的坐標為(x，y，z)，兩顆衛(wèi)星(主星和鄰星)的坐標分別為(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)。其中兩顆衛(wèi)星的坐標通過一定的測量方法已經(jīng)確定。因此有如下表達式： 10.3雙星定位算法

衛(wèi)星干擾源定位的基本原第10章-衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)-課件

2.TDOA算法及估計

1)TDOA估計方法

觀測信號模型為獨立相加模型，如下：

r(t)=As(t－t0)+n(t),

0≤t≤T

(10-5)

其中，n(t)為零均值平穩(wěn)白噪聲過程，t0為時延。在線性處理時，對觀測信號r(t)進行匹配或相關(guān)處理可得到最優(yōu)檢測性能。由于這里的t0為一未知量，所以可以按下式進行處理：

綜合式(10-5)和式(10-6)得到：(10-6)2.TDOA算法及估計

1)TDOA估計方法

考察沒有噪聲干擾的情況，即n(t)=0，則有j(t)=0，于是y(t)=|Ax(t－t0)|≤|A|。由信號的知識可知，只有在t0=t處，等式才能取得最大值。這啟發(fā)我們可以根據(jù)函數(shù)的峰值點來估計t0。另以記y(t)的峰點位置，在無噪聲干擾的情況下，y(t)的峰點記為信號函數(shù)的模|x(t－t0)|的峰點，所以 ，即對t0的估計沒有任何誤差。

總結(jié)信號處理的程序如圖10-4所示。圖10-4估計時延的信號處理程序——峰點估計法考察沒有噪聲干擾的情況，即n(t)=0，則有j(t)=0從上面的介紹知道，時延估計的基本思想就是尋求兩個信號最大相似性的發(fā)生時刻。設(shè)兩接收信號模型為

x(t)=s(t)+n1(t)

(10-7)

y(t)=As(t－D)+n2(t) (10-8)

在信號源和噪聲不相關(guān)的情況下，兩接收信號的互相關(guān)函數(shù)有如下關(guān)系：

Cxy(t)=E［x(t)y(t+t)］=AC2s(t－D)

(－∞<t<∞)

(10-9)其中，C2s(t－D)是信號s(n)在時間軸上移位后的自相關(guān)函數(shù)，它在t=D時取峰值。實際上，由于有限長數(shù)據(jù)記錄和噪聲源并不一定是完全獨立的，所以互協(xié)方差估計值并不一定在D處取峰值。從上面的介紹知道，時延估計的基本思想就是尋求兩個信號最大2)TDOA的計算

干擾源T發(fā)射信號到兩顆鄰近的通信衛(wèi)星(S1，S2)，經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)回地面，地面接收機R接收信號后，求得兩路信號到達時差(TDOA)，衛(wèi)星到地面接收機路徑已知(可通過星歷表計算)，從而求得信號發(fā)射點到兩顆衛(wèi)星的距離差。每個距離差對應(yīng)一個雙曲面，每一個雙曲面與地面有一條相交的曲線，此曲線就是干擾發(fā)射源可能處的位置。

假設(shè)目標在地心直角坐標系中的坐標為(x，y，z)，衛(wèi)星在地心直角坐標系中的坐標為(xi，yi，zi)(i=1，2)，其關(guān)系可用以下方程組表示：2)TDOA的計算

干擾源T發(fā)射信號到兩顆鄰近的通

式中，Re表示地球半徑，rij表示目標到衛(wèi)星i與到衛(wèi)星j的距

離差。用時間差表示距離差：

rij=Ctij (10-10)

式中，tij為目標信號到達衛(wèi)星i與到達衛(wèi)星j的時間差；C為電磁波在空氣中的傳輸速率。根據(jù)式(10-10)可計算出干擾源所在的位置曲線。

為了確定干擾源的準確位置，還必須結(jié)合頻差法進行計算。

式中，Re表示地球半徑，rij表示目標到衛(wèi)星i與到衛(wèi)星j

3.FDOA算法及估計

1)FDOA估計方法

測向定位較難實現(xiàn)精確定位；測時差定位精度高，但存在定位模糊；基于頻差的定位方法具有不模糊、精度高等優(yōu)點。

頻移估計的處理方法與時延估計相似，只不過時延是發(fā)生在時域，而頻移則體現(xiàn)在頻域。

觀測信號模型假定為

其中，n(t)仍為零均值平穩(wěn)白噪聲過程，f0為待估頻移，其余符號意義同前。假設(shè)為線性處理，對觀測信號r(t)進行匹配或者相關(guān)處理，在f0未知的情況下，這種處理只能按以下方式進行，即(10-11)3.FDOA算法及估計

1)FDOA估計方法

綜合上面兩式得到：

其中：(10-12)(10-13)

綜合上面兩式得到：

其中：(10-12)(1這里仍然把它們稱為信號函數(shù)和噪聲函數(shù)。

用y(f)的峰點作為f0的估計，記為，顯而易見，在沒有噪聲干擾的情況下：

y(f)=|Ax(f－f0)|≤|A| (10-14)

所以，=f，即頻移的估計值等于頻移的真值，估計沒有任何誤差。估計頻移時，信號處理程序如圖10-5所示。圖10-5估計頻移的信號處理程序——峰點估計法這里仍然把它們稱為信號函數(shù)和噪聲函數(shù)。

用y(f)的峰點2)FDOA的計算

由于衛(wèi)星和發(fā)射源以及接收站的相對運動，會產(chǎn)生多普勒頻移，接收設(shè)備可測量出這種頻差。同時由于接收站與衛(wèi)星的相對運動已知，從而可推算出干擾源與衛(wèi)星的相對運動關(guān)系，進而求出地面干擾源可能的位置曲線。

在三維空間中，兩個衛(wèi)星平臺接收干擾源信號的頻率差，確定了目標的一個定位曲面，該曲面與地球相交成一條曲線。假設(shè)運動平臺的位置為Ri(rxi，ryi，rzi)(i=0，1)，固定輻射源的位置為E(rx，ry，rz)，衛(wèi)星的相對運動速度為v(vxi，vyi，vvi)，所接收到的頻率差為fd，則(10-15)2)FDOA的計算

由于衛(wèi)星和發(fā)射源以及接收站的相(1)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)：

·同步衛(wèi)星運行半徑：Rs=36000km，速度為2.6km/s；

·地球平均半徑：Re=6371.03km；

·地球自轉(zhuǎn)角速度ω0=7.29211515e－5rad/s；

·赤道上的旋轉(zhuǎn)速度：0.46510km/s。

(2)方法：兩顆衛(wèi)星的下行路徑已知，包括位置、距離和運動速度等，所以下行路徑所產(chǎn)生的多普勒頻移可預計，在此不作為主要問題討論。于是問題就轉(zhuǎn)化為以兩顆衛(wèi)星作為平臺對位于地球表面的干擾源進行定位的問題。定位的依據(jù)是測得的兩條路徑的多普勒頻差。

設(shè)干擾源的坐標為(x0，y0，z0)，衛(wèi)星1的坐標為

(x1，y1，z1)，衛(wèi)星2的坐標為(x2，y2，z2)。(1)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)：

·同步衛(wèi)星運行半徑：衛(wèi)星位于赤道上空，所以z1=z2=0。

干擾源運動速度v0=(v0x，v0y，v0z)；

衛(wèi)星1速度v1=(v1x，v1y，v1z)；

衛(wèi)星2速度v2=(v2x，v2y，v2z)；

衛(wèi)星1相對干擾源速度v10=(v10x，v10y，v10z)；

衛(wèi)星2相對干擾源速度v20=(v20x，v20y，v20z)；

干擾源位于地球表面，所以

衛(wèi)星1的速度大小為(10-16)(10-17)衛(wèi)星位于赤道上空，所以z1=z2=0。

干擾源運動速衛(wèi)星2的速度大小為

干擾源的速度大小為

同步衛(wèi)星軌道半徑為Rs，所以

衛(wèi)星1的矢量速度為

v1=(v1x，v1y，v1z)=w×r

式中：

w=(0，0，w0)；r=(x1，y1，z1)

v1x=w0y1；v1y=w0x1；v1z=0(10-17)(10-18)(10-19)衛(wèi)星2的速度大小為

干擾源的速度大小為

同理，對衛(wèi)星2，

v2x=w0y2；v2y=w0x2；v2z=0

對于地面干擾源，

v0x=w0y0；v0y=w0x0；v0z=0

綜上所述，得到關(guān)于(x0，y0，z0)的方程組，從方程組中解出(x0，y0，z0)，即得到干擾源所在的位置曲線。同理，對衛(wèi)星2，

v2x=w0y2；v2y=w010.3.2TDOA和FDOA聯(lián)合算法及估計

1.TDOA和FDOA聯(lián)合算法

在雙星定位系統(tǒng)中，除了依靠衛(wèi)星技術(shù)外，對干擾源更加準確的定位關(guān)鍵還在于對TDOA和FDOA的估計。通過對TDOA和FDOA的精確估計，有效利用目標輻射信號的信息和目標的位置、運動狀態(tài)之間的關(guān)系對目標進行定位，可以減少定位所需要的時間，提高系統(tǒng)的定位精度。

TDOA和FDOA聯(lián)合的最大似然估計算法，已發(fā)展為同時估計TDOA和FDOA的快速算法，即基于高階累積量(HOS)的TDOA/FDOA聯(lián)合估計算法。這主要也是利用了高階累積量對高斯噪聲不敏感的特性，具體可參考相關(guān)資料。10.3.2TDOA和FDOA聯(lián)合算法及估計

1.T時延和頻移聯(lián)合估計的觀測模型可以設(shè)定為

信號的線性處理輸出為

合并以上兩式有：

其中：(10-20)(10-21)(10-22)時延和頻移聯(lián)合估計的觀測模型可以設(shè)定為

信號的線性這兩個函數(shù)仍然分別稱為信號函數(shù)和噪聲函數(shù)，并且它們都是二元函數(shù)。以 記為(t，f)的峰點位置，即

并且，只有在

時，等式成立。圖10-6是時延和頻移聯(lián)合的信號處理程序——峰值估計法示意圖。圖10-6時延和頻移聯(lián)合的信號處理程序——峰值估計法(10-23)這兩個函數(shù)仍然分別稱為信號函數(shù)和噪聲函數(shù)，并且它們都是二

2.TDOA和FDOA參數(shù)的獲取

由于信號是經(jīng)過同一信號源發(fā)射的，利用兩路信號的相關(guān)性就可以測量出TDOA和FDOA。

設(shè)兩接收信號模型為

x(t)=s(t)+n1(t)

(10-24)

y(t)=A·s(t－D)·ej［Dw(t－D)+f］ (10-25)

上述兩式中，D和Dw分別為TDOA和FDOA(Dw=2p·Df),n1(t)和n2(t)為環(huán)境噪聲且獨立于s(t)，其余符號意義同前。為討論方便，假設(shè)n1(t)和n2(t)為加性噪聲，兩者均值為零且相互獨立。2.TDOA和FDOA參數(shù)的獲取

由于信號是經(jīng)過同利用一種基于二階統(tǒng)計量的模糊函數(shù)方法(CAF-SOS)可以求得D和Dw。

式中：T為積分時間，它決定了TDOA和FDOA的估計精度；w和t分別為頻率和時間參數(shù)。根據(jù)CAF-SOS算法，當w=－Dw，t=D時Axy(w，t)取得峰值。CAF-SOS算法假定噪聲之間不相關(guān)或者以某種已知方式相關(guān)。但當噪聲之間以某種未知方式相關(guān)時，CAF-SOS方法就不再能夠?qū)DOA和FDOA進行可靠估計了。這時，可以采用高階累積量模糊函數(shù)方法(CAF-HOS)來求得TDOA和FDOA。(10-26)利用一種基于二階統(tǒng)計量的模糊函數(shù)方法(CAF-SOS)可 10.4雙星定位誤差分析與校正技術(shù)

10.4.1雙星定位的主要誤差因素

從前面的分析可知，衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)可以通過測量兩顆衛(wèi)星對干擾源形成的時間差TDOA和頻率差FDOA來完成對未知干擾源的定位，根據(jù)文獻資料及上述章節(jié)的理論分析，利用互模糊函數(shù)進行TDOA和FDOA參數(shù)的估計有確定的誤差下限，其均方誤差(rms)分別為(10-27) 10.4雙星定位誤差分析與校正技術(shù)

10.4.1雙星定其中，Bm和Tm分別是信號的rms帶寬和持續(xù)時間，分別定義為

其中，m(t)是時域信號，Gm(f)是信號的功率譜密度。(10-28)其中，Bm和Tm分別是信號的rms帶寬和持續(xù)時間，分別定義為從上面的兩個誤差分析公式可以看出，在輸入信噪比確定的情況下，TDOA估計的精度依賴于rms帶寬，而FDOA估計的精度依賴于rms持續(xù)時間。在測量過程中，為了得到

高精度的TDOA估計，就要使用盡可能寬的帶寬，而為了得到高精度的FDOA估計，就要盡量延長處理的積累時間。如果需要的處理增益一定，則意味著TDOA估計的采樣要使用最大可能的帶寬，而FDOA估計要使用窄帶寬和較長的持續(xù)時間，兩者的處理要根據(jù)實際情況折中考慮。

在基本的誤差下限基礎(chǔ)上，還存在許多引起誤差的因素，比較典型的有以下幾個方面。從上面的兩個誤差分析公式可以看出，在輸入信噪比確定的情況(1)衛(wèi)星星歷的精度。經(jīng)過實際測量發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)中，制約定位精度的主要因素是衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)(

衛(wèi)星的位置和速度)，尤其是衛(wèi)星的速度精度，其微小的誤差會引起定位結(jié)果的幾百千米甚至上千千米的誤差。美國的TLS定位系統(tǒng)的研究表明，1MHz的FDOA測量精度對應(yīng)著兩顆衛(wèi)星速度差值的精度約為0.02mm/s。因此，對衛(wèi)星速度預報的精度要求異常嚴格。由于被干擾衛(wèi)星的星歷可以通過該衛(wèi)星所屬衛(wèi)星公司直接取得且比較精確，所以問題的關(guān)鍵是提高鄰星星歷的數(shù)據(jù)準確性。

目前進行干擾源定位時所用的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)是從互聯(lián)網(wǎng)上下載得到的帶有誤差的數(shù)據(jù)，如果不進行相關(guān)的修正，其數(shù)據(jù)的精度和實時性都達不到定位系統(tǒng)的需求。為了提高定位精度必須解決好衛(wèi)星星歷的準確度問題。(1)衛(wèi)星星歷的精度。經(jīng)過實際測量發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星干擾源定位(2)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器振蕩頻率的差值(本振漂移)直接對FDOA測量精度的影響。上面提到的時間差值和頻率差值均是我們接收到的相鄰衛(wèi)星信號的實測數(shù)據(jù)，其中時間差值的成分比較單純，就是我們前面定義的TDOA。而頻率差值中除了由于多普勒頻移引起的FDOA以外，還包含其他成分。由于靜止軌道衛(wèi)星位于距地心42164km以外的太空，其所處的電磁環(huán)境極為惡劣。星上轉(zhuǎn)發(fā)器的振蕩器頻率會隨時發(fā)生變化，這就造成了同一頻率的上行信號和它的下行信號，除扣除轉(zhuǎn)發(fā)器本身的頻率差外，還存在轉(zhuǎn)發(fā)器本振的漂移值。這

一數(shù)值通常在正負幾十赫茲到幾萬赫茲之間，而通常的FDOA僅為不到10Hz，因而這一轉(zhuǎn)發(fā)器本振的漂移值對計算是非常有害的。(2)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器振蕩頻率的差值(本振漂移)直接對FDO(3)相關(guān)運算時的信噪比。影響信噪比的因素也有很多，比如鄰星和被干擾衛(wèi)星的間距，間距越大，TDOA和FDOA的絕對值越大，對于計算干擾源的位置越有利，但間距增大會導致相關(guān)信噪比下降；另外，在鄰星上參考信號對應(yīng)頻率處如果有業(yè)務(wù)載波，也會影響參考信號的相關(guān)信噪比，因為該載波會被認為是噪聲信號。

(4)信號的帶寬與調(diào)制類型。

(5)測量設(shè)備的誤差。

(6)不同傳播路徑中大氣對相位的影響。

(7)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振的頻率誤差的影響。

(8)各個環(huán)節(jié)引起的相位噪聲和頻率漂移的影響。(3)相關(guān)運算時的信噪比。影響信噪比的因素也有很多，比這些誤差使得測量的精度難以滿足定位要求，因此需要利用誤差校正技術(shù)進行處理，同時，在實際操作中人員的經(jīng)驗和判斷也是非常重要的，可以根據(jù)實際情況隨時修改配置策略。

10.4.2定位誤差校正技術(shù)

1.相位校正技術(shù)

在影響雙星定位誤差的諸多因素中，星歷誤差占據(jù)主要因素，且在不同的時間和不同的地點具有不同的空域和時域分布，使得FDOA的測量誤差很大，這時定位誤差就比較大。為了減小誤差的影響，可以采用輔助參考源的相位校正技術(shù)來提高參數(shù)估計的精度。相位校正可提高FDOA的估計精度，對于衛(wèi)星傾角和偏離較大、轉(zhuǎn)發(fā)器頻率時變性較強等情況具有較好的適應(yīng)能力。這些誤差使得測量的精度難以滿足定位要求，因此需要利用誤差影響相位校正技術(shù)使用效果的主要有信號帶寬和信噪比兩個信號特性，其中信號帶寬對校正的直接效果影響較大。該技術(shù)通常使用在FDOA精確估計中，通過消除大部分的相位誤差來得到目標信號和參考信號的FDOA差值。

誤差校正是雙星定位系統(tǒng)的重要技術(shù)，直接關(guān)系到系統(tǒng)的定位精度。由于未經(jīng)許可發(fā)射信號，有可能暴露自己，因此如要發(fā)射上行信號，最好采用隱蔽型的參考信號。影響相位校正技術(shù)使用效果的主要有信號帶寬和信噪比兩個信號

2.多站星歷校正技術(shù)

在實際情況中，通過測軌系統(tǒng)獲得的衛(wèi)星星歷總是帶有不可避免的誤差，將間接影響最終的定位結(jié)果。為了提高最終的定位精度，減小星歷誤差帶來的影響，可以在定位過程中利用多個已知位置的參考源，使用多站位置迭代處理思路來修正衛(wèi)星星歷，盡量消除星歷誤差產(chǎn)生的影響。2.多站星歷校正技術(shù)

在實際情況中，通過測軌系統(tǒng)獲

3.其他誤差校正技術(shù)

1)相位參考源

為了消除衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振漂移對FDOA測量精度的影響，需要采用所謂的相位參考源，即在測量未知信號的同時，利用另外一個同樣經(jīng)過這兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的相位參考信號，由于這個信號和未知信號經(jīng)過的轉(zhuǎn)發(fā)過程完全相同，通過對這個信號和未知信號進行嚴格的同步測量，就可以將轉(zhuǎn)發(fā)器本振的漂移值抵消掉。3.其他誤差校正技術(shù)

1)相位參考源

為了消2)誤差預測技術(shù)

由于衛(wèi)星星歷的時變性，在測量的時差、頻差的誤差不變的情況下，定位的誤差也具有時變的特點。法國的泰雷茲雙星定位系統(tǒng)可以利用預報的星歷來預測定位時刻的定位誤差，然后通過預測的定位誤差來選擇最佳的定位時刻，同時避過定位誤差較大的時刻，這些時刻的定位誤差可達上千千米，通過整合多次最佳時刻的定位結(jié)果來獲得最小的定位誤差。相對于傳統(tǒng)的定位方法，這種新方法可以取得優(yōu)于一個數(shù)量級的定位精度改善。2)誤差預測技術(shù)

由于衛(wèi)星星歷的時變性，在測量的時3)參考源的選擇

如上所述，地面站接收的兩路信號之間的傳輸時延差和多普勒頻率差除了與傳輸路徑有關(guān)外，還與衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)時延、地面站設(shè)備時延等眾多因素有關(guān)，同時為了減小星歷誤差等因素的影響，可以采用差分的方法，建立參考站來減小星歷誤差及設(shè)備延遲的影響。

利用地理位置已知的地面參考源發(fā)射站向受干擾的衛(wèi)星和其鄰星發(fā)射參考信號使地面接收站同時接收到兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號和參考信號，在經(jīng)過同樣的相關(guān)處理和TDOA、FDOA的測量和計算后，可以得出干擾源和參考源的地理位置。將計算出的參考源地理位置與已知的參考源發(fā)射站的準確地理位置比較，其差別就是由各種誤差因素引起的誤差。3)參考源的選擇

如上所述，地面站接收的兩路信號之根據(jù)已知的地面參考源發(fā)射站的準確地理位置以及測量的信號傳輸時差和多普勒頻率差，通過數(shù)學處理，可以消除衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、地面接收站處理系統(tǒng)、大氣和電離層等因素對測量的影響，這樣就可以減弱時差和頻差測量誤差對定位精度的影響，同時起到相位校準和位置校準的作用。

無論是相位參考還是位置參考，都要求清楚其上行發(fā)射天線的經(jīng)緯度，精確到秒級。各個參考源在地理上分布越廣，效果就越好。對我國而言，一方面可以利用現(xiàn)有的衛(wèi)星站作為參考源，另一方面在缺乏衛(wèi)星站的地區(qū)也可以自行建立若干參考源發(fā)射站，作為后備參考源使用，以滿足我國衛(wèi)星上行信號干擾源定位的需要。根據(jù)已知的地面參考源發(fā)射站的準確地理位置以及測量的信號傳輸時 10.5非雙星體制干擾源定位技術(shù)

10.5.1單星定位測量技術(shù)

通過利用單顆空間衛(wèi)星實現(xiàn)對地面上行信號定位的技術(shù)主要有以下三種方式。

(1)衛(wèi)星上具備星載陣列天線，利用天線的方向圖特性對上行信號進行測向定位。如圖10-7所示，衛(wèi)星上的多個天線陣元構(gòu)成不同幾何形態(tài)的陣列天線，當?shù)孛姘l(fā)射的上行

信號進入星載陣列天線時，通過采用最小方差法(MinimumVariance，MV)、多信號分類法(MultipleSignalClassification,MUSIC)或者旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號參數(shù)估計法(EstimationofSignalParametersviaRotationInvarianceTechniques,ESPRIT) 10.5非雙星體制干擾源定位技術(shù)

10.5.1單星等空間譜估計方法，實現(xiàn)高精度的測向，并將測向角與地球球面相交，獲得地面發(fā)射站的位置坐標。根據(jù)測向精度的不同，這種定位精度對于同步衛(wèi)星通常在幾百千米，對于低軌道衛(wèi)星可以達到20km左右。這種定位體制的缺點是需要在空間衛(wèi)星上配置相應(yīng)的陣列天線，且必須研制超高分辨率的方向估計方法。等空間譜估計方法，實現(xiàn)高精度的測向，并將測向角與地球球面相交圖10-7單星星載陣列天線定位示意圖圖10-7單星星載陣列天線定位示意圖(2)利用混疊信號處理來構(gòu)建時差/頻差條件。如圖10-8所示，地面站接收目標輻射源經(jīng)主星轉(zhuǎn)發(fā)的信號，通過信號分析解譯獲取信號調(diào)制參數(shù)特別是包絡(luò)特征。參考輻射源利用分析解譯的信號參數(shù)，在本地產(chǎn)生一個包絡(luò)特征與目標輻射源一致的信號，并同頻隱蔽發(fā)射到主星上進行轉(zhuǎn)發(fā)。由于具有一致的包絡(luò)特征，地面站同時接收的參考源和目標源信號具有相關(guān)性，從而可以提取上行路徑差異引起的時間差以及衛(wèi)星攝動在兩個信號路徑上引起的多普勒頻率差，以構(gòu)建定位方程組實現(xiàn)目標位置確定。(2)利用混疊信號處理來構(gòu)建時差/頻差條件。如圖10-圖10-8單星定位原理結(jié)構(gòu)圖圖10-8單星定位原理結(jié)構(gòu)圖根據(jù)圖10-8給出的單星定位幾何結(jié)構(gòu)，可以得到以下定位方程：根據(jù)圖10-8給出的單星定位幾何結(jié)構(gòu)，可以得到以下定位方第10章-衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)-課件(3)利用衛(wèi)星自身運動特征完成頻率差的測量。這種方式通常使用在低軌衛(wèi)星上。如圖10-9所示，對于一個地面或近空位置的靜止輻射源，低軌衛(wèi)星上的接收處理設(shè)備在N(N≥3)個不同的時間測量信號到達衛(wèi)星的頻率，與這些頻率對應(yīng)的是N個錐頂在衛(wèi)星、錐面過輻射源的圓錐面。由于衛(wèi)星運動相對于發(fā)射站的徑向分量不斷變化，這N個時刻測量的信號頻率帶有不同的多普勒頻率，因此N個圓錐角互不相等。實用中通常利用N個多普勒頻率得到N－1個獨立的頻率差(DFO)，以形成N－1個對應(yīng)的互不相同的等頻差面在輻射源處相交實現(xiàn)定位。(3)利用衛(wèi)星自身運動特征完成頻率差的測量。這種方式通圖10-9單低軌星測頻率定位示意圖圖10-9單低軌星測頻率定位示意圖設(shè)地面靜止的輻射源在地心固連坐標系(也稱為地心地固坐標系，是以總地球橢球為基準，以地心為原點，與地球同步運動的地心坐標系)的坐標為(x，y，z)，衛(wèi)星進行第i次測頻時位置pi的坐標是(xi，yi，zi)，速度為vi，記輻射源和衛(wèi)星的位置矢量為r和ri，則信號傳播延時

其中，vi和ri是vi與ri的標量值，ai是兩個矢量的夾角。(10-29)設(shè)地面靜止的輻射源在地心固連坐標系(也稱為地心地固坐標系如果輻射源發(fā)射的信號為S(t)，則衛(wèi)星在pi處接收到的信號為Si(t)=S［t－ti(t)］。假定S(t)=A(t)·cos［wt+f(t)］，其中A(t)和f(t)都是慢變函數(shù)，即S(t)是窄帶信號，則有

由于衛(wèi)星在任意時刻的位置矢量已知，如果能采取有效的處理方法抑制掉相位對測頻的影響，則可以通過對Si(t)測頻得到該時刻的頻率值(包含相應(yīng)的多普勒頻率)：(10-30)(10-31)如果輻射源發(fā)射的信號為S(t)，則衛(wèi)星在pi處接收到的信從定位方程可以看出，當N≥3時，可以確定地面上靜止輻射源的位置；當N≥4時，可以確定空中靜止輻射源的位置。除需要比較精確的低軌衛(wèi)星軌道參數(shù)外，還要采用其他信息(比如測向等方法)剔除其中的鏡像位置。這種定位方法不需要已知發(fā)射站的頻率信息，但捕獲信號的概率和能夠跟蹤的時段依賴于衛(wèi)星運行路徑與信號發(fā)射路徑的相交程度，測量的實時性差，同時需要很高的頻率測量精度來實現(xiàn)和保證定位精度。

從上面的原理分析可以看出，單星定位必須依賴于星上設(shè)備或星上的準確信息，具有系統(tǒng)靈活、工作方式簡單、成本低等優(yōu)點，但缺點是定位精度和實時性較差。在達到所需條件的情況下，單星定位可以發(fā)揮一定的作用。從定位方程可以看出，當N≥3時，可以確定地面上靜止輻射源10.5.2多星定位測量技術(shù)

多星定位(含三星定位)涵蓋的內(nèi)容較為廣泛，一般可以分為對合作用戶的衛(wèi)星導航定位和對非合作上行信號的三星定位體制兩大類。衛(wèi)星導航定位有區(qū)域性的雙星導航定位和全球?qū)Ш蕉ㄎ粌煞N，實現(xiàn)技術(shù)都非常成熟。美國的Geostar、歐洲的Locstar和我國的北斗一代定位系統(tǒng)都屬于利用無線電測距技術(shù)的雙星導航定位，而美國的GPS定位系統(tǒng)、俄羅斯的Glonass系統(tǒng)、歐洲的GNSS和Galileo系統(tǒng)、國際海事衛(wèi)星組織的Inmarsat系統(tǒng)等都是成功的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，此處不再展開介紹衛(wèi)星導航定位技術(shù)。10.5.2多星定位測量技術(shù)

多星定位(含三星定位)涵對于非合作上行信號的三星定位，可以通過三顆衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的信號在地面上實現(xiàn)定位。如果是以三顆同步衛(wèi)星作為空間接收機，則可以組合成空間的三星時差定位體制，實現(xiàn)對地面目標的大地定位。

如圖10-10所示，假設(shè)發(fā)射站r(x，y，z)到同步衛(wèi)星Si(xi，yi，zi)的距離為ri，Di+1，i代表上行信號到達Si和到達Si+1之間的時差，則對于N個同步衛(wèi)星有以下線性獨立的方程組：

ri+1,i=c·Di+1,i=ri+1－ri

(i=1，2，…，N－1)

(10-32)

其中對于非合作上行信號的三星定位，可以通過三顆衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的圖10-10空間多星大地定位示意圖圖10-10空間多星大地定位示意圖由于衛(wèi)星的位置坐標已知，信號到達不同衛(wèi)星的時差可以通過信號的相關(guān)處理估計出來，因此上述方程組中僅有發(fā)射站的位置坐標為未知參量，可以求解獲得。從方程組的組合關(guān)系可以看出，如果發(fā)射站具有一定的海拔高度，需要N≥4才能獲得精確解，而對于地面發(fā)射站，則只需要N≥3即可正確求解，因為此時有

采用這種多星空間定位體制，理論上可以獲得較高的定位精度(最小誤差幾千米)，但由于需要配置多套空間接收機，在發(fā)射站的信號波束范圍內(nèi)很難同時具備這么多同頻段和同極化的衛(wèi)星，特別是衛(wèi)星間時差的估計需要通過星間鏈路傳輸用于相關(guān)的信號，因此工程實現(xiàn)的性價比太低，至今尚沒有研制出成熟的系統(tǒng)。(10-33)由于衛(wèi)星的位置坐標已知，信號到達不同衛(wèi)星的時差可以通過信 10.6多站無線電測距定軌原理

10.6.1多站無源定軌

如果在待測衛(wèi)星的可視區(qū)域內(nèi)建立多個接收站，同時接收星上轉(zhuǎn)發(fā)下行的某個信號，則可以利用不同位置接收站得到的時差參數(shù)建立定位方程，實現(xiàn)對該衛(wèi)星的無源測軌。如圖10-11所示，四個地面接收站的坐標為(xi，yi，zi)，則地面站到待測衛(wèi)星S(x，y，z)的斜距(10-34) 10.6多站無線電測距定軌原理

10.6.1多站無源利用四站同時接收該衛(wèi)星上的某個非單頻信號，可以通過信號的相關(guān)處理估計出任意兩個站間的時間差，形成多個時間差方程：

c·Dtm=di－dj(i,j,m=1，2，3，4,i≠j)

任意選取其中三個都為線性獨立方程，可以構(gòu)成非線性定位方程組，求解過程中需要進行偽線性化，而且大氣折射、測量誤差、站址誤差等系統(tǒng)誤差都會直接影響最終的定位精度。利用四站同時接收該衛(wèi)星上的某個非單頻信號，可以通過信號的圖10-11多站無源測軌示意圖圖10-11多站無源測軌示意圖通過頻率差的測量也可實現(xiàn)定軌。在圖10-11中，假定衛(wèi)星具有一定的漂移速度矢量vS=vxi+vyj+vzk，定義從接收站指向衛(wèi)星的單位矢量為

則衛(wèi)星漂移速度矢量對到接收站的信號引起的多普勒頻率為

其中，fs是信號的頻率。與時間差相似，我們可以估計得到四個站之間的多普勒頻率差別如下：(10-37)(10-36)(10-35)通過頻率差的測量也可實現(xiàn)定軌。在圖10-11中，假定衛(wèi)星10.6.2站間同步

無源測軌過程隱蔽，但需要尋找符合要求的非單頻信號，且各接收測量站之間必須擁有較高的時間同步精度，主站與副站都需要配備高精度的原子鐘。由于不同原子鐘存在鐘差,往往利用衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞(TWSTFT)法進行校準。

地面站主站和一個副站雙方均在同一本地鐘面時刻向衛(wèi)星通信轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射時標信號，并接收對方由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號，測量出信號到達時的本地鐘面時刻。副站將觀測數(shù)據(jù)通過通信鏈路傳輸?shù)街髡?，主站的試驗處理分析系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行收集處理，獲得兩地的鐘差，從而完成地面系統(tǒng)時間同步。由于信號由A到B、C、D和由B、C、D到A的傳播路徑基本相同，影響時延計算的各種誤差基本上相互抵消，因此采用該方法進行時間比對能達到很高的測量精度(1～5ns)。10.6.2站間同步

無源測軌過程隱蔽，但需要尋找符合如果掌握了時間同步衛(wèi)星星鐘(如BD-2導航衛(wèi)星的星鐘)與地面站之間的鐘差，還可采用衛(wèi)星雙向無線電測距共視法，即如果兩個地面站同時對一顆衛(wèi)星進行雙向時間比對(共視)，就可以采用兩者相減的辦法，扣除衛(wèi)星鐘差的影響，給出兩測站之間的鐘差。該方法與TWSTFT法具有相同的時間同步精度。

一般來說，采用TWSTFT法鐘差測定不確定度小于或等于2ns。為確保系統(tǒng)的同步精度，要進行多站間的衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞，系統(tǒng)建設(shè)初期盡可能對異地站進行交換鐘驗證。如果掌握了時間同步衛(wèi)星星鐘(如BD-2導航衛(wèi)星的星鐘)與10.6.3多站有源測軌

如果測軌信號由主站1自主發(fā)射，則衛(wèi)星到地面站的斜距為

求解多站斜距構(gòu)成的方程組即可獲得衛(wèi)星的即時位置。

由于主站到衛(wèi)星的斜距可以通過自發(fā)自收精確測量，且主站發(fā)射的信號往往經(jīng)過特殊設(shè)計而有利于時差測量，因此四個接收站將具備很高的信號時差測量精度，且站間同步的精度也不再直接影響定軌精度，因此經(jīng)過12h以上的測量數(shù)據(jù)可以達到1km左右的測軌精度。(10-38)10.6.3多站有源測軌

如果測軌信號由主站1自主發(fā)射 10.7衛(wèi)星信號監(jiān)測與干擾定位系統(tǒng)

10.7.1雙星定位系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展情況

對非合作上行信號的定位主要是用于衛(wèi)星的安全防護、在軌衛(wèi)星的頻譜資源管理、發(fā)射站的態(tài)勢情報偵察等目的。不管是我國當前在軌運行的衛(wèi)星還是要偵察利用的敵方衛(wèi)星，都不具備安裝星載設(shè)備的條件，而雙同步衛(wèi)星定位體制在定位條件方面容易滿足，且定位精度等綜合性能較好，因此得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

國外對衛(wèi)星上行信號定位問題的研究起步較早，現(xiàn)有比較成功的衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)主要有英國的SatID系統(tǒng)、美國的TLS2000系統(tǒng)和法國的HyperLoc系統(tǒng)。三套系統(tǒng)的核心處理技術(shù)都是利用上行信號通過雙同步衛(wèi)星引起的時差/頻率差進行定位，然后根據(jù)具體情況采取有效的手段進行查證。 10.7衛(wèi)星信號監(jiān)測與干擾定位系統(tǒng)

10.7.1雙星定1982年，英國國防評估研究局(DefenseEvaluationandResearchAgency，DERA)開始研究利用時間差和頻率差進行UHF頻段移動通信信道的干擾定位問題，S.Stein等人對利用模糊函數(shù)估計時間差和頻率差參數(shù)開展了大量的模型和方法研究；1986-1990年又開展了利用SHF頻段的衛(wèi)星信道進行干擾源定位的研究；1993年開始，以DERA為主的EUTELSAT研究小組對衛(wèi)星干擾源定位的各種關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細的研究，D.P.Haworth、N.G.Smith等人分析設(shè)計了系統(tǒng)模型與框架。1982年，英國國防評估研究局(DefenseEval在這些研究的基礎(chǔ)上，DERA與英國Merlin國際通信有限公司合作，聯(lián)合生產(chǎn)了相應(yīng)的定位系統(tǒng)——SatID。配置相應(yīng)頻段的射頻前端后，SatID系統(tǒng)可以在幾分鐘內(nèi)完成對

衛(wèi)星上行信號的定位，誤差為5～100km，現(xiàn)在已經(jīng)在歐洲、北美、新加坡等地進行了部署。

作為衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)先的國家，美國在衛(wèi)星上行信號定位研究方面起步比英國更早。20世紀70年代末，美國麻省理工學院(MIT)的林肯實驗室就開展了利用衛(wèi)星對地面發(fā)射源進行定位的研究工作。該研究的初始定位目標是地面的跳頻發(fā)射源，雖然在1986年的“CaptainMidnight”事件發(fā)生之后，主要研究方向轉(zhuǎn)向了衛(wèi)星干擾源定位，但原有研究仍在繼續(xù)，AlexanderSonnenschein等人還就此發(fā)表了專門的研究文章。在這些研究的基礎(chǔ)上，DERA與英國Merlin國際通信有1987年，美國海軍航空指揮部與DERA聯(lián)手，開展了UHF衛(wèi)星信道的干擾源定位技術(shù)研究。另外，美國海軍研究生院自20世紀90年代以來持續(xù)研究利用時間差和頻率差的定位技術(shù)。1996年、1997年和2000年，利用雙同步衛(wèi)星進行上行信號定位的關(guān)鍵技術(shù)在美國和歐洲申請了專利，標志著整個定位系統(tǒng)的核心技術(shù)已經(jīng)成熟。

此后，具有美國軍方背景的Interferometrics公司將上述研究和關(guān)鍵技術(shù)成功進行了系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品定型，并于1999年推出了商業(yè)化定位系統(tǒng)——TLSModel2000。該系統(tǒng)在美國本土進行了部署。該系統(tǒng)定位時間通常為30min以內(nèi)，定位誤差為5～20km。圖10-12是其設(shè)備組成框圖。1987年，美國海軍航空指揮部與DERA聯(lián)手，開展了UH圖10-12TLSModel2000設(shè)備組成框圖圖10-12TLSModel2000設(shè)備組成框圖2004年，法國THALESLand&Joint宣布研制成功了一套衛(wèi)星頻譜監(jiān)測和上行信號定位設(shè)備——HyperLoc系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由THALES公司的合作承包商——法國的NovaGrid公司研究完成頻譜分析、上行信號定位、信號仿真分析等核心處理軟件，具備衛(wèi)星頻譜監(jiān)測和轉(zhuǎn)發(fā)器分析能力，可以在5～15min內(nèi)處理完成幾秒的信號數(shù)據(jù)，在L頻段的典型定位誤差為80km，在Ku頻段的典型定位誤差為150km。

由于該技術(shù)可以直接應(yīng)用于對軍事目標上行信號的定位，具有良好的軍用價值，因此上述幾套系統(tǒng)都對其核心處理技術(shù)申請了專利保護，并對中國(特別是軍方)保密，所以我們很難獲得核心處理技術(shù)的相關(guān)資料。國內(nèi)對該定位體制的研究開展較少，只有西南電子電信技術(shù)研究所開展了系統(tǒng)研制工作，2005年9月研制成功了STD“天眼”系統(tǒng)(別名)，并幾經(jīng)改進。2004年，法國THALESLand&Joint宣10.7.2美國的TLSModel2000系統(tǒng)

TLSModel2000系統(tǒng)設(shè)備包括一個標準的19英寸設(shè)備機架(主設(shè)備機架)、一個獨立的服務(wù)器計算機(TLS服務(wù)器)以及一個或多個操作員工作站。圖10-12是一個TLSModel2000系統(tǒng)的硬件組成框圖，顯示了系統(tǒng)硬件之間的連接關(guān)系。

1.各部分組成及功能

1)TLSModel2000主設(shè)備機柜

TLSModel2000系統(tǒng)主設(shè)備機柜中的設(shè)備選擇和接收C波段、Ku波段射頻輸入和經(jīng)相應(yīng)下變頻器轉(zhuǎn)換為950～1450MHz范圍的信號，供TLS系統(tǒng)使用。10.7.2美國的TLSModel2000系統(tǒng)

T2)TLS服務(wù)器

TLS服務(wù)器是以O(shè)racle8.0建立的TLS數(shù)據(jù)庫的主機，其主要功能包括：

(1)接收來自TLSGUI工作站的測試參數(shù)，并將測試指令發(fā)送到TLSModel2000主設(shè)備機柜執(zhí)行。

(2)處理TLSModel2000設(shè)備返回的數(shù)據(jù)，以確定未知信號的定位過程。

3)TLS的操作員工作站

操作員工作站是工作站級PC計算機，它是TLSGUI的主機，提供TLSModel2000系統(tǒng)的操作接口。操作員工作站還裝有標繪和顯示位置橢圓的地理信息系統(tǒng)。2)TLS服務(wù)器

TLS服務(wù)器是以O(shè)rac

2.TLSModel2000工作流程

1)計劃TLS對話

首先，操作員掌握干擾信號(未知信號)所在衛(wèi)星(稱為主衛(wèi)星)轉(zhuǎn)發(fā)器和本振。了解未知信號的特征，即下行中心頻率、調(diào)制帶寬、占空比(間歇性信號)和頻率的流動特征(掃頻

信號)。

根據(jù)這些信息，操作員選擇適當?shù)臏y量參數(shù)以優(yōu)化定位地理信息。

(1)鄰近衛(wèi)星的選擇。選擇鄰近衛(wèi)星的主要原則是：

·與主星有相同的上行頻率范圍；

·與主星有相同的上行極化；

·定位站在鄰近衛(wèi)星的下行波束覆蓋內(nèi)；2.TLSModel2000工作流程

1)·與主星有相同的上行波束覆蓋；

·與主星同在地球靜止軌道一定角度內(nèi)。

此外，要考慮是否有足夠的相位校準和位置校準信號、主星與鄰星獲取高精度星歷的可能性以及FDOA靈敏度等因素。

(2)FDOA定位線。另外一個因素可能會影響到鄰星選擇的是衛(wèi)星測量時間FDOA的方向。與TDOA不同，給定衛(wèi)星的FDOA是一個在軌道周期(1天)內(nèi)方向顯著變化的過程。

簡單地說，如果采取TLS測量，F(xiàn)DOA幾乎平行于TDOA，由此產(chǎn)生的位置橢圓帶將沿固定TDOA線被拉長。在這種情況下，操作員應(yīng)當既考慮選擇不同的衛(wèi)星，或安排在相鄰的時間段頻差聯(lián)合一致的方向進行更加有利的附加測量。搜索地圖功能是選擇最佳時間進行這種測量的有利工具?！づc主星有相同的上行波束覆蓋；

·與主星同在地球2)系統(tǒng)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集

(1)系統(tǒng)初始化。TLSModel2000系統(tǒng)在操作界面啟動時自動初始化。

(2)選擇射頻波段。選擇下行射頻波段(或射頻子頻帶)，如標準C或Ku波段。

(3)射頻源的選擇。指定兩個射頻源供TLS處理。射頻源由兩部分組成：衛(wèi)星信號和RF輸入。衛(wèi)星信號包括衛(wèi)星、下行頻段和極化。RF輸入源指接收天線和極化。

(4)導入衛(wèi)星星歷文件。

(5)確定頻偏。

(6)選擇和測量相位校準信號。選擇已知位置的信號進行相位校準測量。2)系統(tǒng)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集

(1)系統(tǒng)初始化。TLS(7)檢測和測量未知信號。獲得相位校準信號后，可檢測和測量未知信號及位置校準信號。

(8)選擇和測量位置校準信號。TLSModel2000通過測量現(xiàn)有的已知位置的信號以減小星歷誤差。為了測試TDOA和FDOA數(shù)據(jù)獲得高精度地理定位，已知的衛(wèi)星位置精度必須在米級，速度精度在1mm/s內(nèi)，但高精度的星歷數(shù)據(jù)很難獲得。

另一種方法就是聯(lián)合測量幾個上行位置已知與未知的信號，然后通過已知信號的測量，以改善對未知信號的地理定位解決方案。(7)檢測和測量未知信號。獲得相位校準信號后，可檢測和(9)數(shù)據(jù)采集和編輯。位置校準完成后，設(shè)置TLSModel2000自動收集未知和位置校準信號數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲得后，操作員可以查看和編輯所收集的數(shù)據(jù)，以消除任何異常數(shù)據(jù)點。

(10)生成位置橢圓。TDOA和FDOA測量數(shù)據(jù)采集完成后，操作者可以進行后期數(shù)據(jù)處理，生成位置橢圓。后期處理包括運行誤差校準DECal算法修正星歷誤差(通過若干位置校準信號)。如果操作員對校準結(jié)果滿意，生成位置橢圓，就可在GIS地理信息系統(tǒng)軟件中顯示結(jié)果。(9)數(shù)據(jù)采集和編輯。位置校準完成后，設(shè)置TLSMo

10.7.3法國的THALES系統(tǒng)

THALES通信屬于THALES集團(從前的THOMSON-CSF)的主要分支——THALESLand&Joint系統(tǒng)，該集團服務(wù)于軍隊、安全、航空和政府機構(gòu)的電子系統(tǒng)，是頻譜監(jiān)測和電子戰(zhàn)設(shè)備及系統(tǒng)的供應(yīng)商。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

THALES系統(tǒng)包含接收機部分、信息系統(tǒng)(IS)部分和相關(guān)軟件等，如圖10-13所示。

10.7.3法國的THALES系統(tǒng)

THALES通信圖10-13THALES系統(tǒng)基本組成圖圖10-13THALES系統(tǒng)基本組成圖

2.工作流程

THALES系統(tǒng)的主要工作流程是：控制PC的操作員從LG309訪問衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫——選擇一顆衛(wèi)星并收集衛(wèi)星信息，例如方位角、高度、星歷表、載波、極化以及其他信息。獲取這些信息后，操作員可以通過天線遠程控制軟件對天線位置和下變頻器頻率進行設(shè)定，然后將TRC8025的射頻信道設(shè)置到適當?shù)念l率，并將來自下變頻器輸出端的截取信號輸入到兩臺采集PC，通過在衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫中選擇記錄的索引產(chǎn)生相應(yīng)的報告。

此外，HyperLoc或者HyperMon能夠連接到采集服務(wù)器的硬盤，以獲得不同的數(shù)字信號和它們的報告。這些信號的接收時間不限。采集相關(guān)的所有信息收集在LG309的報告里，由定位或者分析軟件自動運行。2.工作流程

THALES系統(tǒng)的主要工作流程是：控10.7.4中國的STD系統(tǒng)

STD系統(tǒng)由中國西南電子電信技術(shù)研究所研制集成。該系統(tǒng)由衛(wèi)星監(jiān)測天線系統(tǒng)和信號分析處理系統(tǒng)組成，能有效監(jiān)測我國及周邊國家地區(qū)上空的靜止軌道衛(wèi)星頻譜信號，可對L、S、C、X、Ku、Ka波段在東經(jīng)50°～180°的靜止軌道衛(wèi)星下行信號頻譜參數(shù)進行監(jiān)測，對C、Ku波段干擾信號進行雙星準確定位測量。

1.系統(tǒng)構(gòu)架

STD系統(tǒng)由多個大孔徑衛(wèi)星天線陣、天饋系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、射頻接收系統(tǒng)和信號分析處理系統(tǒng)組成，如圖10-14所示。10.7.4中國的STD系統(tǒng)

STD系統(tǒng)由中國西南電子圖10-14STD系統(tǒng)基本組成圖圖10-14STD系統(tǒng)基本組成圖

2.主要功能

STD系統(tǒng)的主要功能有：

(1)探察衛(wèi)星在軌情況、監(jiān)測可視區(qū)范圍內(nèi)同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶在用情況和使用效率。

(2)測量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻譜占用度、載波頻率、載波功率、載波調(diào)制方式等參數(shù)，實現(xiàn)對衛(wèi)星頻譜的有效監(jiān)測。

(3)探察未知地面站、地面電臺上行頻率發(fā)射情況并實現(xiàn)衛(wèi)星上行信號定位，與衛(wèi)星信號參數(shù)測量一起構(gòu)成完善有效的衛(wèi)星信號數(shù)據(jù)庫。

(4)對非法利用和干擾衛(wèi)星業(yè)務(wù)正常運營的地面干擾發(fā)射站進行快速定位，為查找對我國靜止軌道衛(wèi)星產(chǎn)生干擾的發(fā)射源提供技術(shù)支持，同時為衛(wèi)星頻率、軌道位置管理提供依據(jù)。2.主要功能

STD系統(tǒng)的主要功能有：

(1)

3.工作原理

STD系統(tǒng)利用通信衛(wèi)星和適當?shù)泥徯菞l件，通過兩套接收系統(tǒng)，分別接收地面輻射源通過兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的下行信號，經(jīng)過特殊的信號相關(guān)處理，計算出地面輻射源目標的經(jīng)

緯度位置，從而實現(xiàn)對干擾源的定位。

如圖10-15所示，衛(wèi)星干擾源要對目標衛(wèi)星(主星)實施干擾，必須向主星發(fā)射強干擾信號，這時如果主星的附近有一顆鄰星也有相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器，則鄰星就有可能接收到干擾源的天線旁瓣泄漏的信號。干擾源發(fā)射的信號由兩個衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)，到達接收站，由于路徑的不同，接收到的兩個干擾信號就有相對時差(DTO)；兩顆衛(wèi)星漂移的不同速度在兩個信號傳播徑向上產(chǎn)生不同的多普勒頻移，形成頻率差(DFO)。3.工作原理

STD系統(tǒng)利用通信衛(wèi)星和適當?shù)泥徯菞l對于指定的衛(wèi)星位置，由同樣的DTO值確定的軌跡是一個雙曲面，與地面相交出一條曲線，這條曲線稱為時差位置線(DTO-LOP)。為了得到正確的DTO值，必須知道衛(wèi)星間的幾何關(guān)系及信號在衛(wèi)星與接收站間的傳播延時。DTO-LOP只能給出一條曲線，不能確定發(fā)射源的位置。與DTO類似，DFO測量的結(jié)果也可以在地球上畫出一條曲線，由兩條曲線的交點可以提供未知源信號的位置。由于定位基線是由位于赤道平面上的兩個同步衛(wèi)星組成的，因此，時差定位

線基本上是南北走向，而頻差定位線則是隨時間旋轉(zhuǎn)變化的。對于指定的衛(wèi)星位置，由同樣的DTO值確定的軌跡是一個雙曲面，圖10-15STD系統(tǒng)工作原理示意圖圖10-15STD系統(tǒng)工作原理示意圖

4.各分系統(tǒng)的組成及功能

STD系統(tǒng)主要由八個分系統(tǒng)組成。

1)衛(wèi)星天線分系統(tǒng)

天線分系統(tǒng)以C/Ku天線為例進行說明。

衛(wèi)星天線分系統(tǒng)如圖10-16所示。ACU為天線集中遠程控制系統(tǒng)，通過遙控串口與雙電機消隙、交直流調(diào)速、TK51、饋源極化控制等天線伺服設(shè)備通信。方位俯仰驅(qū)動控制天線的俯仰電機和方位電機，達到控制天線姿態(tài)的目的。C/Ku-LNA為低噪聲放大器，用來濾除噪聲、放大衛(wèi)星天線接收的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下行信號。4.各分系統(tǒng)的組成及功能

STD系統(tǒng)主要由八個分系圖10-16衛(wèi)星天線分系統(tǒng)示意圖圖10-16衛(wèi)星天線分系統(tǒng)示意圖2)信號傳輸分系統(tǒng)

如圖10-17所示，信號傳輸分系統(tǒng)用前端一路70MHz中頻信號對頻譜儀輸出信號進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡處理送入高性能工控機，測量識別處理平臺可以對高性能工控機數(shù)據(jù)進行處理(分析解調(diào)方式、調(diào)制速率等)，同時可以觀看頻譜儀實時譜圖。2)信號傳輸分系統(tǒng)

如圖10-17所示，信號傳輸分圖10-17信號傳輸分系統(tǒng)示意圖圖10-17信號傳輸分系統(tǒng)示意圖3)衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)

衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心系統(tǒng)之一。該分系統(tǒng)主要由相應(yīng)的測量儀器設(shè)備、測量控制與分析軟件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫三部分組成，如圖10-18所示。衛(wèi)星載波測量系統(tǒng)主要完成三個方面的功能：衛(wèi)星載波信號的普查功能、衛(wèi)星載波信號的定制測量及其他測量(信號分析、參數(shù)提取)。3)衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)

衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分圖10-18衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)示意圖圖10-18衛(wèi)星信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)示意圖4)衛(wèi)星地面干擾源定位分系統(tǒng)

衛(wèi)星地面干擾源定位分系統(tǒng)如圖10-19所示。兩個地面接收站分別接收兩顆衛(wèi)星的信號，進行互模糊函數(shù)相關(guān)處理，估計兩路信號的DTO和DFO。利用DTO和DFO建立定位方程，并結(jié)合地球球面方程，計算出未知輻射源的地理位置。為提高定位精度，減小測量誤差，可采用參考信號進行測量校正。4)衛(wèi)星地面干擾源定位分系統(tǒng)

衛(wèi)星地面干擾源定位分圖10-19衛(wèi)星地面干擾源定位分系統(tǒng)示意圖圖10-19衛(wèi)星地面干擾源定位分系統(tǒng)示意圖5)參考站與定軌處理分系統(tǒng)

實現(xiàn)干擾源定位所需的條件如下：

(1)衛(wèi)星條件：被干擾星附近應(yīng)有一顆鄰星，具有與被干擾星相同的頻段和極化方式，并且可以獲取兩顆衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)。

(2)參考站條件：要求具有已知位置坐標的地面站，并能向被干擾星和鄰星相應(yīng)頻段發(fā)射調(diào)制信號，參考站可以自主建設(shè)，也可以利用合適的已知臺站。

(3)地面監(jiān)測站條件：應(yīng)具備同時接收兩顆衛(wèi)星下行信號的能力，配備性能良好的射頻前端、數(shù)據(jù)預處理、信號采集設(shè)備、相應(yīng)處理軟件以及通信設(shè)施。5)參考站與定軌處理分系統(tǒng)

實現(xiàn)干擾源定位所需的條6)數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)為信號監(jiān)測與測量識別和定位處理設(shè)備提供技術(shù)支持，是衛(wèi)星頻譜管理工作經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)。自主建設(shè)數(shù)據(jù)庫可為今后的擴展提供方便，并能同衛(wèi)星頻譜和軌道管理綜合平臺相兼容。

7)監(jiān)控管理分系統(tǒng)

監(jiān)控管理部分由1臺監(jiān)控機(與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器共用)、1臺交換機和1臺串口服務(wù)器組成。需通過串口控制前端和后端的多種受控設(shè)備，包括14臺變頻器、12臺極化分路選擇設(shè)備、1臺中頻預處理器、1臺中頻開關(guān)和1臺射頻選擇開關(guān)。

8)輔助分系統(tǒng)

輔助分系統(tǒng)主要包括時頻設(shè)備和KVM。6)數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)為信號監(jiān)測與測量識別

5.工作流程

系統(tǒng)工作中以衛(wèi)星地面干擾源定位作為最優(yōu)先任務(wù)，在信號監(jiān)測過程中，一旦有定位任務(wù)，則首先進行定位處理。定位任務(wù)完成后，可繼續(xù)進行監(jiān)測任務(wù)。系統(tǒng)日常工作主要以衛(wèi)星通信信號監(jiān)測分析識別為主，它的任務(wù)是在監(jiān)控管理系統(tǒng)的控制、管理下，完成信號的捕獲、參數(shù)測量和信號特征識別，實時地監(jiān)視信號的狀態(tài)、檢查信號的合法性。一旦發(fā)現(xiàn)干擾或上級要求定位任務(wù)時，則以上行信號定位作為最優(yōu)先任務(wù)，進行定位處理。定位任務(wù)完成后，可繼續(xù)進行監(jiān)測任務(wù)。在天線資源不沖突的前提下，信號定位和信號監(jiān)測可以同步進行。5.工作流程

系統(tǒng)工作中以衛(wèi)星地面干擾源定位作為最1)衛(wèi)星地面干擾源定位

系統(tǒng)開始新的衛(wèi)星干擾源定位任務(wù)，其流程如下：首先需輸入任務(wù)參數(shù)，然后主控工作站向數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備發(fā)出指令進行數(shù)據(jù)采集，接著從數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備上讀取兩路目標信號和兩路參考信號的采樣數(shù)據(jù)，分別進行互模糊函數(shù)處理。處理時要估計信噪比，只有當信噪比超出門限時，才進行互模糊函數(shù)的相關(guān)處理。通常采用相位校正與星歷校正算法及定位算法獲取目標位置。處理結(jié)果的顯示包括時差線、頻差線和一個相應(yīng)區(qū)域中干擾源的位置橢圓，并在電子地圖上標示出來。1)衛(wèi)星地面干擾源定位

系統(tǒng)開始新的衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)定位的模式可以分為以下兩種：

(1)單次定位任務(wù)。由信號監(jiān)測與測量分系統(tǒng)告警提示出信號頻率或直接由人工輸入需定位的頻率，通過人工選

擇鄰星及參考站，開始數(shù)據(jù)采集并進行單次定位，給出定位結(jié)果，并存儲到結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。為了校正星歷誤差，采用多個參考站(三個以上)，每個參考站都與目標信號構(gòu)成一組定位結(jié)果，多個參考站有結(jié)果(三個以上)的情況下，可以進行校正定位，以得到較高的定位精度。

(2)連續(xù)定位任務(wù)。建立連續(xù)的定位任務(wù)，要求對某一頻率，在某一時間段內(nèi)進行連續(xù)的定位，每次定位結(jié)果也

存儲到結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。對這樣的任務(wù)，可以開展融合定位工作，這樣可以提高最終的定位精度。系統(tǒng)定位的模式可以分為以下兩種：

(1)單次定位任2)衛(wèi)星通信信號監(jiān)測分析識別

系統(tǒng)日常工作主要以衛(wèi)星通信信號監(jiān)測分析識別為主，它的任務(wù)是在監(jiān)控管理系統(tǒng)的控制、管理下，完成信號的捕獲、參數(shù)測量和信號特征識別，實時地監(jiān)視信號的狀態(tài)、檢查信號的合法性。監(jiān)測與測量識別工作模式有以下四種：

(1)載波檢測模式。該模式根據(jù)本機或監(jiān)控管理終端下達的任務(wù)進行自動識別，任務(wù)內(nèi)容包括對指定衛(wèi)星、轉(zhuǎn)發(fā)器、頻段的所有信號開展載波檢測，并將識別結(jié)果參數(shù)自動錄入數(shù)據(jù)庫。該方式用于對衛(wèi)星全頻段載波信號的普查。2)衛(wèi)星通信信號監(jiān)測分析識別

系統(tǒng)日常工作主要以衛(wèi)(2)信號輪詢模式。該模式根據(jù)本機或監(jiān)控管理終端下達的載波監(jiān)視任務(wù)對指定頻段的重要信號進行監(jiān)視，監(jiān)測

信號突發(fā)起止時間和信號調(diào)制速率等的變化情況，根據(jù)設(shè)定條件提示顯示告警信息。

(3)復雜信號分析模式。對于無法自動識別的復雜信號，可采取人工分析，提取信號的特征參數(shù)。參數(shù)測量完成后，用戶可將信號新的特征參數(shù)寫入信號特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫，下次常規(guī)測量時能被自動識別。復雜信號的測量識別采用寬帶接收機和頻譜分析儀實現(xiàn)，完成對信號頻譜特性、調(diào)制特征的分析。(2)信號輪詢模式。該模式根據(jù)本機或監(jiān)控管理終端下達的(4)統(tǒng)計測量模式。統(tǒng)計測量是針對某個衛(wèi)星的一個或幾個轉(zhuǎn)發(fā)器長時間連續(xù)自動測量，以確定衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的

頻譜占用度和使用效率，并編制實際使用情況表，測量的參數(shù)包括監(jiān)測的頻段以及所監(jiān)測信號頻譜的全景顯示，當發(fā)現(xiàn)信號超過用戶限定門限時，數(shù)據(jù)庫將查詢該信號是否已知，若為新增加的合法信號，數(shù)據(jù)庫將記錄信號的特征參數(shù)。不明信號則輸入未知信號數(shù)據(jù)庫，并對其進行進一步的分析。同時通過統(tǒng)計測量，還可分析干擾載波與正常載波的相關(guān)性，以確定干擾載波的可能來源。統(tǒng)計測量主要以頻譜分析儀作為測量設(shè)備，測量參數(shù)包括頻段、帶寬、頻譜特性與時間的關(guān)系，通過統(tǒng)計計算、分析、圖形顯示，給出轉(zhuǎn)發(fā)器的頻譜占用度和使用效率。(4)統(tǒng)計測量模式。統(tǒng)計測量是針對某個衛(wèi)星的一個或幾個第10章衛(wèi)星干擾源定位技術(shù)10.1衛(wèi)星干擾源信號定位體制及主要技術(shù)

10.2雙星定位原理

10.3雙星定位算法

10.4雙星定位誤差分析與校正技