CN112946705A - 一种卫星转发器转发干扰的定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星转发器转发干扰的定位系统及方法，该系统包括：信号发生装置、地球站子系统、频谱采集装置以及计算机设备；信号发生装置，用于生成预设频率范围内的单载波信号；地球站子系统，包括多个地球站，每个地球站用于当卫星运动到漂移轨迹上预设的至少两点时分别向卫星发送至少一次单载波信号，以及接收卫星转发后的单载波信号；频谱采集装置，用于采集卫星转发后的单载波信号；计算机设备，用于根据每点转发后的单载波信号确定时延信息；当存在转发干扰时，分别计算出每点对应的星地距离，根据至少两点之间的距离以及星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息。本申请解决了现有技术中定位不准确或导致通信中断的技术问题。

Description

一种卫星转发器转发干扰的定位系统及方法

技术领域

本申请涉及卫星转发器转发干扰定位技术领域，尤其涉及一种卫星转发器转发干扰的定位系统及方法。

背景技术

通信卫星透明转发器用于接收和转发卫星通信地球站发来的无线电信号，实现地球站与地球站之间的通信设备，对接收信号进行放大、变频、并再次转发到各个卫星通信地球站。由于地球站设备老化或故障问题，中频隔离度变差，易导致卫星通信透明转发器出现转发干扰问题，进而使得整转发器业务接收性能严重下降甚至业务中断。为了保证通信卫星转发器正常使用需要对导致卫星转发器产生转发干扰的地球站进行定位、及时排除该地球站。

目前，对导致卫星转发器产生转发干扰的地球站进行定位方式有多种，一种是模糊定位方式，该方式主要基于时延测量得到一个干扰带，再根据其他信息对干扰带上存在的干扰进行排除，即通过模糊定位方式对存在转发干扰的地球站进行定位，但是在特殊情况模糊定位方式无法定位出存在转发干扰的地球站或者定位不准确。另一种是就是掌握所有用户功率发射情况，然后通过联系所有用户逐一关闭功放来排查，但是通过用户逐一关闭功放来排查会导致部分用户通信中断，影响通信业务。因此，现有对导致卫星转发器产生转发干扰的地球站定位不准确或通信中断等问题。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中定位不准确或导致通信中断。本申请提供了一种卫星转发器转发干扰的定位系统及方法，本申请实施例所提供的方案中，基于卫星摄动引起的“8”字漂移的现象，在漂移轨迹上选择出至少两点，当卫星运动到每点时，通过信号发生装置分别向卫星发送单载波信号，并通过地面子系统分别接收卫星在每点转发后的单载波信号，然后通过频谱采集装置采集地面子系统接收的卫星转发后的单载波信号，当出现转发干扰时，通过每点对应的卫星转发后的单载波信号确定时延信息，根据时延信息确定每点所对应的星地距离，然后再根据每点所对应的星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息，即当出现转发干扰时，通过将至少两点等效为至少两颗卫星进行两次或多次测量来定位转发干扰的地球站的地理位置信息，不仅提高了定位的准确性，还不需逐一关闭用户功放来排查，避免了通信中断的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种卫星转发器转发干扰的定位系统，该系统包括：信号发生装置、地球站子系统、频谱采集装置以及计算机设备；其中，

所述信号发生装置，用于接收所述计算机设备发送的控制指令，根据所述控制指令生成预设频率范围内的单载波信号以及将所述单载波信号发送给所述地球站子系统；

所述地球站子系统，包括多个地球站，每个所述地球站用于当卫星运动到漂移轨迹上预设的至少两点中每点时向卫星发送至少一次所述单载波信号，以及接收所述卫星转发后的单载波信号，其中，所述漂移轨迹是指由卫星摄动引起在同步轨道定点经度附近的漂移轨迹，所述预设的至少两点为所述漂移轨迹上对地投影不重合的点；

所述频谱采集装置，用于采集所述卫星转发后的单载波信号，并将所述卫星转发后的单载波信号发送给计算机设备；

所述计算机设备，用于根据所述预设频率范围生成所述控制指令，分别接收所述卫星在每点转发后的单载波信号，根据所述每点转发后的单载波信号确定时延信息；当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出所述地球站子系统中存在转发干扰的地球站的位置信息。

本申请实施例所提供的方案中，基于卫星摄动引起的“8”字漂移的现象，在漂移轨迹上选择出至少两点，当卫星运动到每点时，通过信号发生装置分别向卫星发送单载波信号，并通过地面子系统分别接收卫星在每点转发后的单载波信号，然后通过频谱采集装置采集地面子系统接收的卫星转发后的单载波信号，当出现转发干扰时，通过每点对应的卫星转发后的单载波信号确定时延信息，根据时延信息确定每点所对应的星地距离，然后再根据每点所对应的星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息，即当出现转发干扰时，通过将至少两点等效为至少两颗卫星进行两次或多次测量来定位转发干扰的地球站的地理位置信息，不仅提高了定位的准确性，还不需逐一关闭用户功放来排查，避免了通信中断的问题。

可选地，所述地球站子系统，还用于：将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述卫星重新转发后的载波信号；

所述频谱采集装置，还用于采集所述卫星重新转发后的载波信号，并将所述卫星重新转发后的载波信号发送给所述计算机设备；

所述计算机设备，还用于确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新次转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

可选地，所述计算机设备，还用于：将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

第二方面，本申请实施例提供种卫星转发器转发干扰的定位方法，应用于第一方面所述的系统，该方法包括：

根据所述预设频率范围生成所述控制指令，将所述控制指令发送给信号发生装置，以使得所述信号发生装置生成所述预设频率范围内的单载波信号；

分别接收卫星在所述漂移轨迹上预设的至少两点中每点转发后的单载波信号，根据每点转发后的单载波信号确定时延信息，其中，所述预设至少两点为所述漂移轨迹上地面投影不重合的点；

当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息。

可选地，所述至少两点包括第一点和第二点，其中，所述第一点和所述第二点为地面投影距离最远的两点。

可选地，还包括：控制地球站子系统将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述地球站子系统转发的所述卫星重新转发后的载波信号；确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

可选地，还包括：将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种卫星转发器转发干扰的定位系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种信号发生装置的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种频谱采集装置的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种卫星在同步轨道附近运行的漂移轨迹；

图5为本申请实施例所提供的一种卫星与地面子系统之间的位置关系图；

图6为本申请实施例所提供的一种存在干扰的地面子系统的地理位置示意图；

图7本申请实施例所提供的一种卫星转发器转发干扰的定位方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，本申请实施例所提供的一种卫星转发器转发干扰的定位系统，该系统包括：信号发生装置1、地球站子系统2、频谱采集装置3以及计算机设备4；其中，

所述信号发生装置1，用于接收所述计算机设备4发送的控制指令，根据所述控制指令生成预设频率范围内的单载波信号以及将所述单载波信号发送给所述地球站子系统2；

所述地球站子系统2，包括多个地球站21，每个所述地球站21用于当卫星运动到漂移轨迹上预设的至少两点中每点时向卫星发送至少一次所述单载波信号，以及接收所述卫星转发后的单载波信号，其中，所述漂移轨迹是指由卫星摄动引起在同步轨道定点经度附近的漂移轨迹，所述预设的至少两点为所述漂移轨迹上对地投影不重合的点；

所述频谱采集装置3，用于采集所述卫星转发后的单载波信号，并将所述卫星转发后的单载波信号发送给计算机设备4；

所述计算机设备4，用于根据所述预设频率范围生成所述控制指令，分别接收所述卫星在每点转发后的单载波信号，根据所述每点转发后的单载波信号确定时延信息；当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出所述地球站子系统2中存在转发干扰的地球站21的位置信息。

具体的，参见图2，为本申请实施例提供的一种信号发生装置的结构示意图。在图2中，信号发生装置1包括：参考振荡器、中频环、鉴相器、求和器、环路滤波器、本振环、取样器、带通/隔离器、微波主振、放大器以及可调衰减器；具体的，参考振荡器在时钟基准信号作用下产生频率稳定的信号，然后通过中频环、鉴相器、求和器、环路滤波器、本振环、取样器、带通/隔离器、微波主振生成预设频率范围内的单载波信号，即使用锁相环间接式合成得到单载波信号，然后，单载波信号通过放大器以及可调衰减器后输出。进一步，为了便于实现信号发生装置1与其他设备连接，信号发生装置1还包括控制接口模块。

参见图3，为本申请实施例所提供的一种频谱采集装置的结构示意图。在图3中，频谱采集装置3包括：衰减器、模拟滤波器、取样器、模数转换器、数字滤波器以及处理器；频谱采集装置3将所采集的卫星转发后的单载波信号经过衰减器、滤波器、取样器以及模数转换器后得到数字信号，将数字信号输入到处理器，处理器采用FFT算法对数字信号进行处理得到频谱数据，并将频谱数据进行显示，以便用户能实时查看卫星转发的单载波信号的频谱信息。进一步，为了便于实现频谱采集装置3与其他设备连接，频谱采集装置3还包括控制接口模块。

进一步，为了提高定位的准确性，在本申请实施例所提供的方案中，频谱采集装置3设置为零扫宽模式，设置为下降沿触发模式，并控制信号发生装置1关闭，频谱采集装置3记录下降沿触发后正常载波消失和被转发载波消失的电平图，选取不同的采样率可得到不同精度的测量数据，时延测量精度可达us级。

进一步，在本申请实施例所提供的方案中，以24小时为周期，卫星摄动会引起卫星在同步轨道定点经度附近呈“8”字漂移现象，在“8”字漂移轨迹上地面投影距离最远的两个点，即第一点和第二点，当卫星运动到第一点和第二点时，分别采集卫星运动到第一点和第二点所转发的单载波信号，可以等效为采集分别位于第一点和第二点的两颗卫星所转发的单载波信号，然后根据采集第一点和第二点的卫星转发的单载波信号确定卫星在第一点和第二点对应的时延信息。具体的，参见图4，为本申请实施例所提供的一种卫星在同步轨道附近运行的漂移轨迹。

进一步，计算机设备4在得到卫星在第一点和第二点对应的时延信息之后，根据时延信息分别计算出第一点对应的星地距离d1和第二点对应的星地距离d2，然后，结合卫星星历和地球地理模型，在地球表面进行轨迹建模，两条轨迹交于地球模型上两点，选出合理的地理坐标，得出存在干扰的地面子系统的地理信息。参见图5，为本申请实施例所提供的一种卫星与地面子系统之间的位置关系图；参见图6，为本申请实施例所提供的一种存在干扰的地面子系统的地理位置示意图。

进一步，在计算机设备4的本地或数据库中预先保存着卫星星历数据、地球地理模型。在本申请实施例所提供的方案中，计算机设备4中安装有星地距离计算模块、信号发生装置控制软件、频谱采集装置软件以及干扰定位分析处理模块，计算机设备4控制信号发生装置1产生选定频率的单载波信号，频谱采集装置软件界面可实时显示监测载波以及被二次转发后的载波。

本申请实施例所提供的方案中，基于卫星摄动引起的“8”字漂移的现象，在漂移轨迹上选择出至少两点，当卫星运动到每点时，通过信号发生装置1分别向卫星发送单载波信号，并通过地面子系统2分别接收卫星在每点转发后的单载波信号，然后通过频谱采集装置3采集地面子系统2接收的卫星转发后的单载波信号，当出现转发干扰时，通过每点对应的卫星转发后的单载波信号确定时延信息，根据时延信息确定每点所对应的星地距离，然后再根据每点所对应的星地距离确定出存在转发干扰的地球站21的位置信息，即当出现转发干扰时，通过将至少两点等效为至少两颗卫星进行两次或多次测量来定位转发干扰的地球站21的地理位置信息，不仅提高了定位的准确性，还不需逐一关闭用户功放来排查，避免了通信中断的问题。

进一步，在一种可能实现的方式中，所述地球站子系统2，还用于：将将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述卫星重新转发后的载波信号；

所述频谱采集装置3，还用于采集所述卫星重新转发后的载波信号，并将所述卫星重新转发后的载波信号发送给所述计算机设备4；

所述计算机设备4，还用于确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新次转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

进一步，在一种可能实现的方式中，所述计算机设备4，还用于：将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种卫星转发器转发干扰的定位方法做进一步详细的说明，该方法应用于图1所示的系统，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图7所示)：

步骤701，根据所述预设频率范围生成所述控制指令，将所述控制指令发送给信号发生装置，以使得所述信号发生装置生成所述预设频率范围内的单载波信号。

步骤702，分别接收卫星在所述漂移轨迹上预设的至少两点中每点转发后的单载波信号，根据每点转发后的单载波信号确定时延信息，其中，所述预设至少两点为所述漂移轨迹上地面投影不重合的点。

步骤703，当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息。

可选地，所述至少两点包括第一点和第二点，其中，所述第一点和所述第二点为地面投影距离最远的两点。

可选地，还包括：控制地球站子系统将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述地球站子系统转发的所述卫星重新转发后的载波信号；确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

可选地，还包括：将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，星转发器转发干扰的定位方法的具体过程，在上述介绍星转发器转发干扰的定位系统过程中已详细说明，在此不做赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种卫星转发器转发干扰的定位系统，其特征在于，包括：信号发生装置、地球站子系统、频谱采集装置以及计算机设备；其中，

所述信号发生装置，用于接收所述计算机设备发送的控制指令，根据所述控制指令生成预设频率范围内的单载波信号以及将所述单载波信号发送给所述地球站子系统；

所述地球站子系统，包括多个地球站，每个所述地球站用于当卫星运动到漂移轨迹上预设的至少两点中每点时向卫星发送至少一次所述单载波信号，以及接收所述卫星转发后的单载波信号，其中，所述漂移轨迹是指由卫星摄动引起在同步轨道定点经度附近的漂移轨迹，所述预设的至少两点为所述漂移轨迹上对地投影不重合的点；

所述频谱采集装置，用于采集所述卫星转发后的单载波信号，并将所述卫星转发后的单载波信号发送给计算机设备；

所述计算机设备，用于根据所述预设频率范围生成所述控制指令，分别接收所述卫星在每点转发后的单载波信号，根据所述每点转发后的单载波信号确定时延信息；当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出所述地球站子系统中存在转发干扰的地球站的位置信息。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地球站子系统，还用于：将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述卫星重新转发后的载波信号；

所述频谱采集装置，还用于采集所述卫星重新转发后的载波信号，并将所述卫星重新转发后的载波信号发送给所述计算机设备；

所述计算机设备，还用于确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新次转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述计算机设备，还用于：

将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；

根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

4.一种卫星转发器转发干扰的定位方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，包括：

根据所述预设频率范围生成所述控制指令，将所述控制指令发送给信号发生装置，以使得所述信号发生装置生成所述预设频率范围内的单载波信号；

分别接收卫星在所述漂移轨迹上预设的至少两点中每点转发后的单载波信号，根据每点转发后的单载波信号确定时延信息，其中，所述预设至少两点为所述漂移轨迹上地面投影不重合的点；

当存在转发干扰时，根据所述时延信息分别计算出所述每点对应的星地距离，根据所述至少两点中任意两点之间的距离以及所述星地距离确定出存在转发干扰的地球站的位置信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少两点包括第一点和第二点，其中，所述第一点和所述第二点为地面投影距离最远的两点。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

控制地球站子系统将所述卫星转发后的单载波信号重新发送给所述卫星，以及接收所述地球站子系统转发的所述卫星重新转发后的载波信号；

确定所述卫星转发的单载波信号的第一信号强度以及所述卫星重新转发后的载波信号的第二信号强度，根据所述第一信号强度和所述第二信号强度确定所述预设地球站的转发干扰程度。

7.如权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述卫星转发后的单载波信号和所述卫星重新转发后的载波信号进行预处理得到数字信号；

根据预设的FFT算法对所述数字信号进行处理得到频谱信息，存储并显示所述频谱信息。

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