[實用新型]針對太陽射電爆發干擾導航通信事件的快速預警系統

有效

• 申請號: 201721666888.8
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN207573640U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 董亮;黃文耿;屈會鵬;閆小娟;張從發;劉勝利;汪敏;候小謹;劉四清;郭少杰;高冠男;袁曉偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04B17/345;H04B7/185;G01S19/21;G01S19/01
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 蘇蕓蕓

本實用新型公開了一種針對太陽射電爆發干擾導航通信事件的快速預警系統，其包括集成于監測衛星上的發射裝置、集成于導航通信衛星上的接收裝置、信號增益調節裝置，信號增益調節裝置集成于導航通信衛星上,其中集成于監測衛星上的發射裝置由多個帶有放大電路的X射線探測器、信號處理系統、信號發射器、發射天線依次連接組成，集成于導航通信衛星上的接收裝置由接收天線、信號接收器連接組成；發射天線與接收天線連接，信號接收器與信號增益調節裝置連接；本裝置采用太陽高能觀測+星間快速預警的方式，可以獲得更加準確和快速的將預警信息發送給可能受影響的導航、通信等衛星，有效的改善信號載噪比受影響情況。

技術領域

本實用新型屬于衛星運行監控領域，具體涉及一種基于空間高能觀測及星間通信技術針對太陽射電爆發干擾導航通信事件的快速預警技術，適用于太陽射電爆發干擾衛星信號事件的預警、預報工作。

背景技術

太陽是距離地球最近的恒星，在傳遞給地球光和熱的同時，其活動也在各個方面影響著人類的生產、生活，以及人類依存度越來越高的技術體系。

人類目前主要依賴無線電波來進行星地-空通信，頻率范圍從數MHz直至數十GHz。國際上廣泛使用的全球衛星導航定位系統(GPS、GLONASS、北斗等)，通過多顆衛星為地面設備提供定位、授時等服務，在軍事、科考、海洋油氣田鉆探等領域發揮著巨大的作用。導航衛星的發射功率一般只有十幾瓦到幾十瓦左右，所使用的頻段，一般在L和S頻段。當導航電波到達地面時，接收到的信號功率大約只有-130dBm左右，其強度非常微弱，因此，地面上的接收信號很容易受到周圍環境的干擾。排除人為的蓄意干擾外，自然界中導航衛星信號的主要干擾源有兩種，一種是當GPS信號穿過電離層時，電離層中的小尺度不規則體引起無線電波的散射，造成導航信號強度和相位快速的無規則起伏和波動，這種現象稱之為電離層閃爍；另一種是來自太陽射電的直接干擾。太陽射電暴期間，太陽射電輻射(無線電)會突然大幅度增加，如果爆發的頻段覆蓋了導航信號的頻率，就會對GPS造成不同程度的射電干擾，主要表現為信噪比下降。觀測表明，強太陽射電爆發能顯著干擾導航電波的接收，嚴重時能造成接收機失鎖、甚至完全中斷，使得應用系統失去導航、定位、授時等基本功能。因此，包括美國GPS和我國北斗系統在內的太陽射電噪聲干擾問題一直是影響衛星導航系統性能的重要影響因素。

太陽射電爆發的輻射強度會達到寧靜時(約100S.F.U.，1S.F.U.＝10^-22w/Hz m²)的數十倍，甚至數千倍。以2012年3月5日的爆發為例，在1.0和2.0GHz頻點的輻射強度分別達到501812和18958S.F.U.(見圖2)

射電暴影響GPS的流量最小閾值一般認為在4000S.F.U.左右，2006年12月太陽日面爆發了一系列事件，其中在12月日和13日有兩次較強的L波段太陽射電爆發。圖3-4是L1、L2兩個GPS通信頻點的太陽射電流量、載噪比變化、單站所能收到的GPS衛星數量以及全球地面站失鎖和定位誤差等情況，發現兩頻點射電流量的變化與載噪比呈很好的正相關性。

利用已有觀測頻點數據統計不同頻率點太陽活動的流量異常與GPS信號失鎖時間的關系，不難發現在1415MHz頻率上的太陽射電流量異常與GPS導航信號失鎖關聯性最大，這與 GPS工作頻段有密切關系，結果如圖5所示。

圖6明顯看出，此次射電暴期間，我國的昆明、臺灣、武漢、北京等GPS臺站發生明顯失鎖現象，而且多個臺站、多顆GPS衛星信號完全中斷長達6分鐘，射電暴期間，多個臺站鎖定的衛星數目小于4顆，使得GPS實時定位服務完全失效