通訊衛(wèi)星干擾源定位(2)

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1、2017年江西省研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽參賽隊(duì)號(hào)：47643題目：通信衛(wèi)星干擾源定位基于雙星的通信衛(wèi)星干擾源定位摘要本文研究的是基于TDOA和FDOA聯(lián)合參數(shù)對(duì)干擾源進(jìn)行估計(jì)的方法。采用WGS-84坐標(biāo)系，介紹雙星定位系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星干擾源定位的工作原理，利用TDOA/FDOA表達(dá)式以及通訊衛(wèi)星和干擾源的位置關(guān)系建立干擾源雙星定位模型，采用互模糊函數(shù)（CAF）定位參數(shù)聯(lián)合估計(jì)來精確對(duì)干擾源定位精度的研究。關(guān)鍵字：雙星定位互模糊函數(shù)時(shí)間差多普勒頻差衛(wèi)星星歷1、問題重述1.1研究意義在當(dāng)今的信息時(shí)代，隨著科技的發(fā)展，人們生活在一個(gè)信息時(shí)代，隨時(shí)隨刻都在43接收信息和發(fā)送信息。因此，通訊衛(wèi)

2、星在人類生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事作戰(zhàn)方面中起著不可或缺的作用。然而隨著衛(wèi)星通信業(yè)的迅速發(fā)展和激烈的競(jìng)爭(zhēng)，衛(wèi)星通信軌道競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，有限的軌道資源愈加緊張，電磁環(huán)境變得愈加復(fù)雜和惡化。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，具有信道“透明”和覆蓋面廣的特點(diǎn)，加上存在環(huán)境復(fù)雜，所以很容易被干擾和摧毀。如何查找非法干擾信號(hào)并且進(jìn)行精準(zhǔn)定位是人們近代以來一直研究的課題，致力于解決通信衛(wèi)星受非法信號(hào)的干擾。對(duì)衛(wèi)星非法訪問，給衛(wèi)星的運(yùn)營(yíng)商和用戶造成了嚴(yán)重的ing想。未經(jīng)授權(quán)地向衛(wèi)星發(fā)射通信信號(hào)或載波，能夠煩擾衛(wèi)星上一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的正常業(yè)務(wù)，使通信質(zhì)量下降。如果干擾信號(hào)功率足夠大，還可能造成衛(wèi)

3、星上合法業(yè)務(wù)的中斷。全球每年較大的衛(wèi)星通信干擾時(shí)間多達(dá)幾千次，而且隨著衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)量的增加，地球同步衛(wèi)星軌道的擁塞，這個(gè)數(shù)目還會(huì)逐漸增加。通訊信號(hào)在經(jīng)過不同的路徑傳輸時(shí)，由于受多普勒頻移和傳輸路徑差等因素的影響，通訊信號(hào)到達(dá)地球接收站是會(huì)有時(shí)間差和頻率差。通過計(jì)算兩個(gè)下行信號(hào)的到達(dá)地球接收站的時(shí)間差和頻率差，以及收集到的相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)和參考站的位置坐標(biāo)就能夠比較準(zhǔn)確的計(jì)算出該干擾源的地理坐標(biāo)。目前，在國(guó)內(nèi)已采取雙星定位TDOA/FDOA（時(shí)差/頻差）的方法對(duì)干擾源定位及定位精度分析比較成熟，能夠?qū)Ω蓴_源實(shí)施比較精確的定位。1.2衛(wèi)星干擾源定位的用途

4、現(xiàn)在衛(wèi)星干擾可以分為無意干擾和有意干擾兩種情況，無論哪種情況都需要準(zhǔn)確知道干擾源的位置和頻率，所以在解決衛(wèi)星無線電頻率沖突的問題上衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)具有很重要的作用?，F(xiàn)在是信息化時(shí)代，國(guó)內(nèi)外對(duì)于信息安全都很重視。特別是衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的安全問題受到政府部門的很大的重視，通過衛(wèi)星干擾源定位可以保證廣播衛(wèi)星正常運(yùn)行，在最短的時(shí)間內(nèi)排除干擾。我國(guó)的定位系統(tǒng)的定位精度可以達(dá)到短半軸12公里、長(zhǎng)半軸60公里的橢圓范圍?？梢栽?0分鐘內(nèi)捕獲干擾信號(hào)，定位時(shí)間一個(gè)小時(shí)左右。通過衛(wèi)星干擾源定位系統(tǒng)，可以保護(hù)我國(guó)在軌通信衛(wèi)星的運(yùn)行安全，這對(duì)于我國(guó)的衛(wèi)星廣播通信及其它衛(wèi)星應(yīng)用的正常運(yùn)行和信息

5、安全有重要作用。1.3本文要解決的問題根據(jù)題目要求，論文在解決干擾源定位問題時(shí)要完成如下四個(gè)問題：（1）根據(jù)時(shí)差（TDOA）和頻差（FDOA）運(yùn)用雙星定位系統(tǒng)原理確定出靜止干擾源的位置，給出其明確的位置坐標(biāo)和經(jīng)緯度。43（2）在實(shí)際中的定位精度可能受到多種因素的影響，取決于定位參數(shù)估計(jì)算法和定位算法，還將受到傳播路徑引起的誤差、本身高度引起的誤差、衛(wèi)星星歷引起的誤差、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)引起的誤差等影響。分析對(duì)干擾源定位的精度。（3）增加A、B、C三個(gè)參考觀測(cè)站，對(duì)引入的參考站按照定位干擾源的方式進(jìn)行定位，完成定位后與所給的參考站精確位置進(jìn)行比對(duì)，來確定該干擾源定位方式的定位精度。（

6、4）利用參考站的數(shù)據(jù)信息和移動(dòng)干擾源的數(shù)據(jù)信息，定位勻速直線移動(dòng)干擾源，定位其位置，確定移動(dòng)干擾源的位置和速度。2、問題分析2.1問題重要性分析研究雙星定位方法對(duì)干擾源目標(biāo)的定位研究具有非常實(shí)際的意義，尤其在衛(wèi)星通信和無線通信網(wǎng)絡(luò)中具有十分重要的作用。對(duì)衛(wèi)星公司在受到干擾時(shí)重新分配資源具有指導(dǎo)作用。通信衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾源定位技術(shù)是在非協(xié)同的條件下去實(shí)現(xiàn)對(duì)未知干擾源的定位，它與當(dāng)下應(yīng)用比較廣泛的全球定位系統(tǒng)（GPS）相類似但是又有著本質(zhì)的不同。通信衛(wèi)星系統(tǒng)并不是一個(gè)面向定位的系統(tǒng)，它運(yùn)用通信衛(wèi)星對(duì)干擾源進(jìn)行定位受到多方面的制約和影響，使得實(shí)現(xiàn)定位比較困難，目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)

7、現(xiàn)干擾源定位主要技術(shù)有以下幾種：（1）基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)定位技術(shù)；??（2）基于信號(hào)到達(dá)角度(AOA)定位技術(shù)，由波達(dá)角度確定的射線原理；?（3）基于測(cè)到達(dá)多普勒頻差（FDOA）對(duì)應(yīng)的定位；（4）基于混合信息的定位，如TDOA/FDOA、TDOA/AOA、TOA/AOA等；在實(shí)際測(cè)量定位參數(shù)時(shí)，測(cè)量的方法存在一定的誤差，因此會(huì)有一些無法避免的定位誤差造成定位精度不準(zhǔn)確，一般先是通過初步的測(cè)量計(jì)算，定位干擾源大概所在的區(qū)域范圍，然后在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，通過不同時(shí)段的定位，分析從而提高定位的準(zhǔn)確度。如今我國(guó)定位系統(tǒng)的定位范圍