DE19805625A1 - Detection of electromagnetic radiation sources within the C or Ku bands for telephone communication satellites - Google Patents

Detection of electromagnetic radiation sources within the C or Ku bands for telephone communication satellites

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DE19805625A1 DE1998105625 DE19805625A DE19805625A1 DE 19805625 A1 DE19805625 A1 DE 19805625A1 DE 1998105625 DE1998105625 DE 1998105625 DE 19805625 A DE19805625 A DE 19805625A DE 19805625 A1 DE19805625 A1 DE 19805625A1
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Abstract

The method involves detecting cyclically the amplitude spectral signature of the radiation source. For preference this should be the transponder assignment for the case of the C or Ku band within the original or preferably a converted band, E.G. the intermediate frequency range. This is compared with an amplitude spectral tailored reference signature which identifies the target radiation source from other radiation sources within the spectral band.

Description

Ziel der ErfindungAim of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Konfigurierung eines Erfassungssystems elektromagnetischer Strahlungsquellen auf der Basis der Identifizierung der Strah­ lungsquelle mittels zugeschnittener Signaturvergleichsverfahren. Insbesondere besteht das Ziel in der Entwicklung geeigneter Signaturerkennungs- und -bewer­ tungstechniken der Quellsignale der Rundfunk-Satellitensysteme innerhalb des C- bzw. Ku-Bandes sowie der Telekommunikationssatellitensysteme innerhalb des spektralen L-Bandes.The aim of the invention is to configure a detection system electromagnetic radiation sources based on the identification of the beam Source using tailored signature comparison procedures. In particular the goal is to develop suitable signature recognition and evaluation techniques of the source signals of the broadcasting satellite systems within the C or Ku band as well as the telecommunications satellite systems within of the spectral L band.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Vorrangige Anwendungsgebiete der gegenständlichen Erfindung sind die portab­ len oder mobilen Empfangstechniken geostationärer oder umlaufender Satelliten­ systeme.The primary areas of application of the present invention are portab len or mobile reception technologies of geostationary or orbiting satellites systems.

Abgeleitete Anwendungen ergeben sich für den Bereich der automatischen Er­ fassung bzw. Peilung strahlender elektromagnetischer Quellen sowie der Bahn­ verfolgung elektromagnetisch strahlender Objekte.Derived applications arise for the area of automatic Er Detection or bearing of radiating electromagnetic sources and the train tracking electromagnetic radiation objects.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known prior art

Bekannte Verfahren bzw. Techniken der Erfassung von Quellen elektromagne­ tischer Strahlung des Radiowellenspektrums, vorzugsweise von Quellen infor­ mationsbehafteter Strahlung, beruhen auf der Verwendung von quelleneigenen Pilot- oder Bakensignalen, die eine eindeutige Identifikation der betreffenden Quelle zulassen.Known methods or techniques for the acquisition of electromagnetic sources table radiation of the radio wave spectrum, preferably from sources infor Mation-related radiation is based on the use of source-specific radiation Pilot or beacon signals that clearly identify the concerned Allow source.

Für den Fall definiert umlautender Strahlungsquellen, vorzugsweise definiert umlaufender Satellitensysteme, erfolgt die Erkennung bzw. Erfassung auf der Basis der bekannten Bahn- bzw. Raumkoordinaten des Satellitensystems. Die Erfassung bzw. Erkennung geostationärer Strahlungsquellen, vorzugsweise geostationärer Satellitensysteme, erfolgt einerseits auf der Grundlage der be­ kannten Orbitposition im Zusammenhang mit den Positionsdaten des Beobachters bzw. Signalempfangers. Andererseits erfolgt die Erfassung bzw. Erkennung von geostationären Satellitensystemen, vorzugsweise der geostationären Rund­ funk-Satelliten, die in der Regel ohne Pilot- oder Bakensignal ausgestattet sind, über den Vergleich von Transponderbelegung und Referenzbelegung, wobei die Transponderbelegung als feldstärkeabhängige Signatur abgebildet und deren Frequenzgang der Amplitude mit dem Amplitudenspektrum eines identitätsent­ scheidenden Signaltransponders verglichen wird. Hierbei läßt das auf der Basis lediglich eines Signaltransponders beruhende Verfahren der Identitätsentschei­ dung nachteiliger Weise Mehrdeutigkeiten zu, die das erfindungsgemäße Ver­ fahren ausschließt.In the case of defined radiation sources, preferably defined orbiting satellite systems, the detection or acquisition takes place on the Basis of the known orbital or spatial coordinates of the satellite system. The detection or detection of geostationary radiation sources, preferably geostationary satellite systems, takes place on the one hand on the basis of the be knew orbit position in connection with the position data of the observer or signal receivers. On the other hand, the detection or detection of  geostationary satellite systems, preferably the geostationary round radio satellites, which are usually equipped without a pilot or beacon signal the comparison of transponder assignment and reference assignment, the Transponder assignment mapped as a field strength dependent signature and their Frequency response of the amplitude with the amplitude spectrum of an identity outgoing signal transponder is compared. This leaves on the basis methods of identity decision based only on a signal transponder disadvantageous ambiguity that the inventive Ver excludes driving.

Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the nature of the invention

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Entwicklung bzw. Konfigurierung eines Erfassungssystems elektromagnetischer Strahlungsquellen auf der Basis der Identifizierung der Strahlungsquellen mittels zugeschnittener Signaturerken­ nungs- bzw. -bewertungsverfahren.The object of the invention is the development or configuration of a detection system of electromagnetic radiation sources based on the Identification of radiation sources using tailored signature recognition valuation and evaluation procedures.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die amplitudenspektrale Signa­ tur der Strahlungsquelle, vorzugsweise die Transponderbelegung für den Fall der C- bzw. Ku-Band-Satellitensysteme, innerhalb des Original- oder eines konver­ tierten Frequenzbereiches, vorzugsweise innerhalb eines konvertierten Frequenz­ bereiches, erfaßt und mit einer amplitudenspektralen Referenzsignatur verglichen wird, wobei die Referenzsignatur derartig gewählt wird, daß diese ausschließlich die Zielstrahlungsquelle kennzeichnet bzw. die Referenzsignatur ein oder mehrere Merkmale aufweist, die eine Unterscheidung gegenüber weiteren innerhalb des spektralen Bandes strahlenden Quellen zulassen. Die Referenzsignatur wird hierbei aus einer oder der Kombination, vorzugsweise aus einer, der folgenden Möglichkeiten bzw. Ableitungen gebildet:
The object is achieved by the amplitude spectral signature of the radiation source, preferably the transponder assignment in the case of the C or Ku band satellite systems, within the original or a converted frequency range, preferably within a converted frequency range, detected and is compared with an amplitude spectral reference signature, the reference signature being selected such that it only identifies the target radiation source or the reference signature has one or more features which allow a distinction to be made from other sources radiating within the spectral band. The reference signature is formed from one or a combination, preferably from one of the following options or derivatives:

  • - Ableitung einer oder mehrerer, vorzugsweise zweier, diskreter Spektrallinien des Quellenspektrums ohne Zuordnung absoluter Amplitudenwerte oder zuzuordnen­ der Signal-Rausch-Abstände;- Derivation of one or more, preferably two, discrete spectral lines of the Source spectrum without assignment of absolute amplitude values or assignment the signal-to-noise ratios;
  • - Ableitung einer oder mehrerer, vorzugsweise zweier, diskreter Spektrallinien des Quellenspektrums unter Zuordnung der jeweiligen Amplitudenwerte oder der je­ weiligen Signal-Rausch-Abstande, vorzugsweise der jeweiligen Signal-Rausch-Ab­ stände,- Derivation of one or more, preferably two, discrete spectral lines of the Source spectrum with assignment of the respective amplitude values or each because of the signal-to-noise ratio, preferably the respective signal-to-noise ratio stands,
  • - Ableitung einer oder mehrerer, vorzugsweise zweier, zusammenhängender Spek­ tralliniengruppen ohne Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der jeweiligen Frequenzgänge des Signal Rausch Abstandes,- Derivation of one or more, preferably two, related spectra tralline groups without assigning the frequency responses to the respective amplitude or the respective frequency responses of the signal-to-noise ratio,
  • - Ableitung einer oder mehrerer, vorzugsweise zweier, zusammenhängender Spek­ tralliniengruppen unter Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der Frequenzgänge des Signal Rausch Abstandes, vorzugsweise der Frequenzgänge des Signal-Rausch-Abstandes; - Derivation of one or more, preferably two, related spectra tralllinie groups with assignment of the frequency responses of the respective amplitude or the frequency responses of the signal-to-noise ratio, preferably the Frequency responses of the signal-to-noise ratio;  
  • - Ableitung einer oder mehrerer diskreter Spektrallinien ohne oder unter Zuord­ nung der jeweiligen absoluten Amplitudenwerte oder der jeweiligen Signal- Rausch-Abstände für den Fall zweier linearer orthogonaler oder zweier zirkularer orthogonaler Polarisationen oder für den Fall der Kombination zirkularer und linearer Polarisationen;- Derivation of one or more discrete spectral lines with or without assignment of the respective absolute amplitude values or the respective signal S / N ratios for the case of two linear orthogonal or two circular orthogonal polarizations or in the case of the combination of circular and linear polarizations;
  • - Ableitung einer oder mehrerer zusammenhängender Spektralliniengruppen ohne oder unter Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der Fre­ quenzgänge des jeweiligen Signal-Rausch-Abstandes für den Fall zweier linearer orthogonaler oder zweier zirkularer orthogonaler Polarisationen oder für den Fall der Kombination zirkularer und linearer Polarisationen.- Derivation of one or more connected spectral line groups without or by assigning the frequency responses to the respective amplitude or Fre frequency responses of the respective signal-to-noise ratio for the case of two linear ones orthogonal or two circular orthogonal polarizations or for the case the combination of circular and linear polarizations.
AusführungsbeispielEmbodiment

Das erfindungsgemäße Verfahren soll mittels zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The method according to the invention is to be explained in more detail by means of two exemplary embodiments are explained.

Gemäß der Abb. 1 beruht das Verfahren auf dem zeitzyklischen Vergleich der raum- bzw. ortskoordinatenabhängigen spektralen Signatur der in den Zwischenfrequenzbereich von 950 MHz-2150 MHz konvertierten Satelliten-Trans­ pondersignale des Originalfrequenzbereiches von 10.70 GHz-12.75 GHz mit einer synthetisierbaren Referenzsignatur, wobei die Ortsveränderlichkeit ak­ torisch mittels einer gekoppelten erzwungenen bzw. ergebnisbasierenden Bewe­ gung des Sensors bewirkt wird.According to Fig. 1, the method is based on the time-cyclical comparison of the spatial or location coordinate-dependent spectral signature of the satellite transponder signals converted into the intermediate frequency range of 950 MHz-2150 MHz of the original frequency range of 10.70 GHz-12.75 GHz with a synthesizable reference signature, whereby the Changeability is effected ac torically by means of a coupled, forced or result-based movement of the sensor.

Die Synthese der Referenzsignatur erfolgt mittels eines Übertragungsgliedes in Form eines passiven Zweitores definierter Polstellencharakteristik. Hierbei wird die Polstellencharakteristik mittels eines zweikreisigen magnetostatischen Filters, bestehend aus einem gyrotrop gekoppelten Microstrip-Wellenleitersystem gemäß der Abb. 2 erzeugt, wobei die gyrotrope Kopplung über zwei bis zur Kittel'schen Resonanz vormagnetisierte einkristalline Gallium-dotierte Yttrium- Eisen-Granat-Festkörper erzielt wird. Die Polstellencharakteristik wird über die Intensität des Vormagnetisierungsfeldes in der Weise festgelegt, daß eine Über­ einstimmung zwischen der Transponder des Zielsatellitensystems und dem Durchlaßbereich des magnetostatischen Filters in Analogie zum Schlüssel- (Transponder)-Schloß(Transmissionsfilter)-Prinzip gemäß der Abb. 3 be­ steht. In Abhängigkeit vom Grad der Übereinstimmung zwischen dem Belegungs­ spektrum der Transponder bzw. des Transponders und den Durchlaßbereichen bzw. dem Durchlaßbereich des Transmissionsfilters wird ein äquivalentes Richt­ spannungsspektrum erzeugt, das entsprechend der Abb. 4 die Feststellung der Identität zwischen Ziel- und Referenzsignatur zuläßt und damit den Steue­ rungsmodus des Aktors bestimmt.The reference signature is synthesized by means of a transmission link in the form of a passive two-port defined pole point characteristic. The pole point characteristic is generated by means of a two-circuit magnetostatic filter consisting of a gyrotropically coupled microstrip waveguide system as shown in Fig. 2, the gyrotropic coupling being achieved via two single-crystal gallium-doped yttrium-iron-garnet solids pre-magnetized to the Kittel resonance becomes. The polarity characteristic is determined via the intensity of the bias field in such a way that there is a match between the transponder of the target satellite system and the pass band of the magnetostatic filter in analogy to the key (transponder) lock (transmission filter) principle according to Fig. 3 be . Depending on the degree of correspondence between the occupancy spectrum of the transponder or the transponder and the passband or the passband of the transmission filter, an equivalent directional voltage spectrum is generated, which according to Fig. 4 allows the determination of the identity between the target and reference signature and thus determines the control mode of the actuator.

Die Synthese der Referenzsignatur erfolgt in einer zweiten Ausführungsform ge­ maß der Abb. 5 mittels einer autonom gegenüber dem Satelliten-Recei­ ver/Tuner konfigurierten Tuner-Kreisanordnung. In Abhängigkeit vom Grad der Übereinstimmung zwischen dem Belegungsspektrum der Transponder bzw. des Transponders des Zielsatellitensystems und den Durchlaßbereichen bzw. dem Durchlaßbereich des Tuners wird ein Abbildungssignal der automatischen Ver­ stärkungsregelung (AGC) erzeugt, das die Festlegung der Identität zwischen Ziel- und Referenzsignatur ermöglicht und damit die Ableitung des Aktorsignals aus­ löst.The synthesis of the reference signature takes place in a second embodiment according to FIG. 5 by means of a tuner circuit arrangement configured autonomously with respect to the satellite receiver / tuner. Depending on the degree of correspondence between the occupancy spectrum of the transponder or the transponder of the target satellite system and the passband or the passband of the tuner, an image signal of the automatic gain control (AGC) is generated, which enables the identity between the target and reference signature to be established and thus triggering the derivation of the actuator signal.

Claims (2)

1. Erfassung elektromagnetischer Strahlungsquellen auf der Basis der Identifi­ zierung der Strahlungsquellen mittels zugeschnittener Signaturvergleichsver­ fahren, indem die amplitudenspektrale Charakteristik des Quellensignals mit einer amplitudenspektralen Referenz verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignatur aus einer oder der Kombination, vorzugsweise aus einer, der folgenden Ableitungen gebildet wird:
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, diskreter Spektrallinien des Quellenspektrums ohne Zuordnung absoluter Amplitudenwerte oder zuzuord­ nender Signal-Rausch-Abstände;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, diskreter Spektrallinien des Quellenspektrums unter Zuordnung der jeweiligen Amplitudenwerte oder der jeweiligen Signal-Rausch-Abstände, vorzugsweise der jeweiligen Signal-Rausch-Abstände;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, zusammenhängender Spektralliniengruppen ohne Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der jeweiligen Frequenzgänge des Signal-Rausch-Abstandes;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, zusammenhängender Spektralliniengruppen unter Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der Frequenzgänge des Signal-Rausch-Abstandes, vorzugsweise der Frequenzgänge des Signal-Rausch-Abstandes;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer diskreter Spektrallinien ohne oder unter Zuordnung der jeweiligen absoluten Amplitudenwerte oder der jeweiligen Signal- Rausch-Abstände für den Fall zweier linearer orthogonaler oder zweier zirkularer orthogonaler Polarisationen oder für den Fall der Kombination zirkularer und linearer Polarisationen;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer zusammenhängender Spektralliniengruppen ohne oder unter Zuordnung der Frequenzgänge der jeweiligen Amplitude oder der Frequenzgänge des jeweiligen Signal-Rausch-Abstandes für den Fall zweier linearer orthogonaler oder zweier zirkularer orthogonaler Polarisationen oder für den Fall der Kombination zirkularer und linearer Polarisationen,
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, Spektralliniengruppen unter Zuordnung des jeweiligen Phasen-Frequenzganges;
  • - Ableitung zweier oder mehrerer, vorzugsweise zweier, Spektralliniengruppen unter Zuordnung des jeweiligen Phasen-Frequenzganges für den Fall zweier line­ arer orthogonaler oder zweier zirkularer orthogonaler Polarisationen oder für den Fall der Kombination zirkularer und linearer Polarisationen.
1. Detection of electromagnetic radiation sources on the basis of the identification of the radiation sources by means of tailored signature comparison method by comparing the amplitude-spectral characteristic of the source signal with an amplitude-spectral reference, characterized in that the reference signature from one or the combination, preferably from one of the following derivatives is formed:
  • - Deriving two or more, preferably two, discrete spectral lines of the source spectrum without assigning absolute amplitude values or assigning signal-to-noise ratios;
  • Derivation of two or more, preferably two, discrete spectral lines of the source spectrum with assignment of the respective amplitude values or the respective signal-to-noise ratios, preferably the respective signal-to-noise ratios;
  • - Derivation of two or more, preferably two, related spectral line groups without assigning the frequency responses to the respective amplitude or the respective frequency responses of the signal-to-noise ratio;
  • - Derivation of two or more, preferably two, related spectral line groups by assigning the frequency responses of the respective amplitude or the frequency responses of the signal-to-noise ratio, preferably the frequency responses of the signal-to-noise ratio;
  • Derivation of two or more discrete spectral lines without or with assignment of the respective absolute amplitude values or the respective signal-to-noise ratios in the case of two linear orthogonal or two circular orthogonal polarizations or in the case of the combination of circular and linear polarizations;
  • Derivation of two or more connected spectral line groups without or with assignment of the frequency responses of the respective amplitude or the frequency responses of the respective signal-to-noise ratio for the case of two linear orthogonal or two circular orthogonal polarizations or for the combination of circular and linear polarizations,
  • - Derivation of two or more, preferably two, spectral line groups with assignment of the respective phase-frequency response;
  • - Derivation of two or more, preferably two, spectral line groups with assignment of the respective phase-frequency response for the case of two linear arogonal or two circular orthogonal polarizations or for the combination of circular and linear polarizations.
2. Erfassung elektromagnetischer Strahlungsquellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Amplitudenspektren bzw. das Referenz-Am­ plitudenspektrum, das bzw. die sowohl als Signal als auch als analytisch beschreibbare Funktionen oder Zahlen- bzw. Wertespeicher gebildet wird bzw. werden, zeitzyklisch mit dem Amplitudenspektrum des rauschsignalnormierten Quellensignals, das im Originalfrequenzbereich mittels eines Strahlungssensors oder eines Antennensystems erfaßt wird, im Original- oder Zwischenfrequenzbe­ reich verglichen wird bzw. werden und für den Fall der Übereinstimmung von spektraler Probe und spektralem Muster der Gradient der Amplitude einer oder mehrerer Spektrallinien bzw. Spektralliniengruppen zwischen zwei zeitlich auf­ einanderfolgenden Meßzyklen nach einer vorgegebenen Ortsabhängigkeit der zeitlichen Aufeinanderfolge der Meßzyklen bzw. nach einen vorgegebenen Relativkoordinaten-Muster der Meßkoordinaten verglichen und der Steuerungs­ modus des den Strahlungssensor bzw. des das Antennensystem führenden Aktors in der Weise bemessen wird, daß eine elektromechanische Bewegung bzw. Führung des Strahlungssensors bzw. des Antennensystems in Richtung der Raum­ koordinaten des Strahlungsmaximums des Quellensignals erfolgt.2. Detection of electromagnetic radiation sources according to claim 1, characterized characterized in that the reference amplitude spectra or the reference Am plitude spectrum, both as a signal and as an analytical writable functions or number or value storage is formed or are time-cyclically with the amplitude spectrum of the noise signal normalized Source signal in the original frequency range using a radiation sensor or an antenna system is detected, in the original or intermediate frequency range is compared or will be rich and in the event of agreement of spectral sample and spectral pattern of the gradient of the amplitude of one or of several spectral lines or spectral line groups between two in time successive measurement cycles according to a predetermined position dependency of the chronological sequence of the measuring cycles or according to a predetermined Relative coordinate pattern of the measurement coordinates compared and the control mode of the radiation sensor or the actuator leading the antenna system is dimensioned in such a way that an electromechanical movement or Guiding the radiation sensor or the antenna system in the direction of the room coordinates of the radiation maximum of the source signal.
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