[發(fā)明專利]一種基于等幅值等間隔多波長(zhǎng)光源的衛(wèi)星頻譜感知方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810798148.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN109302251B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建軍;雷利華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H04B17/382
• 分類號(hào): H04B17/382;H04B10/118;H04B10/516;H04B10/532;H04B10/54;H04B10/556
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

一種基于等幅值等間隔多波長(zhǎng)光源的衛(wèi)星頻譜感知方法及系統(tǒng)，基于等幅值等間隔多波長(zhǎng)的衛(wèi)星頻譜感知方法將光子技術(shù)引入到衛(wèi)星導(dǎo)航電域的頻譜感知技術(shù)中，采用等幅值、等間隔、多頻率波長(zhǎng)作為光源，在每個(gè)光波長(zhǎng)上均實(shí)現(xiàn)一個(gè)微波頻率信道感知，同時(shí)結(jié)合I/Q解調(diào)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的高精度感知和處理，本發(fā)明在一個(gè)光路上完成并行多通道微波頻率感知，極大地降低了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度，適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中對(duì)于星上系統(tǒng)模塊的體積、重量和功耗的嚴(yán)格要求，突破傳統(tǒng)電域感知器件對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)附近頻段損耗的限制，解決衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)超寬帶多信號(hào)感知處理的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾與兼容互操作領(lǐng)域，由于太空工作環(huán)境非常嚴(yán)酷，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)體積和重量有嚴(yán)格的限制等原因，特別涉及一種基于等幅值等間隔多波長(zhǎng)光源的并行通道衛(wèi)星感知方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)是各國(guó)為了軍事或民用目的，而發(fā)展的一套使用衛(wèi)星提供位置與時(shí)間的系統(tǒng)，由于衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中有著不可或缺的重要作用，所以世界各主要大國(guó)都競(jìng)相發(fā)展獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

因?yàn)槿蛐l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)有低功率，覆蓋面廣的特點(diǎn)，衛(wèi)星僅能以十瓦特的能量在超過地球表面20,000km的范圍傳送每種信號(hào)，這些能量被分散在比地球更大的區(qū)域，造成接受的信號(hào)能量明顯少于一毫微瓦特的數(shù)量級(jí)，比接收機(jī)內(nèi)噪聲產(chǎn)生的能量還低，導(dǎo)致GNSS系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境具有較強(qiáng)的易感染性。在提供精確導(dǎo)航服務(wù)的同時(shí)，如何提供復(fù)雜環(huán)境感知能力，避免干擾和欺騙，提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)整體的穩(wěn)健性，已成為亟待解決的問題。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在避免干擾和欺騙上提出的主要技術(shù)手段，在空間段主要是點(diǎn)波束天線增強(qiáng)，在地面終端包括數(shù)字調(diào)零天線等技術(shù)，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性，但這些技術(shù)不能根據(jù)復(fù)雜環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行相應(yīng)性能配置的切換，智能化能力尚顯不足。

從國(guó)際電報(bào)聯(lián)盟(ITU)給出的頻譜劃分可見，當(dāng)前的衛(wèi)星導(dǎo)航頻率空間已經(jīng)非常擁擠，四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有的頻段部分重疊，有的完全重疊，除了GLONASS的頻段沒有明顯重疊之外，其它三個(gè)系統(tǒng)有的頻段部分重疊，有的完全重疊，因此，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)相互之間的干擾不可避免。雖然新的導(dǎo)航信號(hào)設(shè)計(jì)體制提供了緩解衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)互干擾的方法，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看不能從根本解決衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)兼容性問題。

以認(rèn)知無線電、認(rèn)知雷達(dá)為代表的認(rèn)知技術(shù)的出現(xiàn)為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)解決上述問題提供了新的思路。一方面使傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有了環(huán)境感知能力，系統(tǒng)在突發(fā)干擾來到時(shí)可以進(jìn)行有效躲避，具有很強(qiáng)的抗干擾性。另一方面旨在變革傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的固定頻譜資源的應(yīng)用模式，導(dǎo)航用戶(包括主用戶、次用戶)通過該技術(shù)提高了頻譜利用率。無論是用于抗干擾還是提高兼容性，對(duì)周圍頻譜環(huán)境感知、尋找可用頻譜空穴是所有后續(xù)工作的基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，隨著現(xiàn)代空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，頻譜資源的使用日趨頻繁，頻譜資源的緊缺是限制現(xiàn)代衛(wèi)星服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸。現(xiàn)代衛(wèi)星信息網(wǎng)絡(luò)的頻譜環(huán)境復(fù)雜性遠(yuǎn)甚地面通信網(wǎng)。傳統(tǒng)的頻譜管理方式是選擇固定的頻段進(jìn)行通信，這就要求保證此頻段在地球的所有位置都相對(duì)干凈。且由于衛(wèi)星和地面手持終端的功率限制，不能使用過高的傳輸頻率。當(dāng)前主流的LEO系統(tǒng)及支持手持終端的GEO系統(tǒng)，用戶鏈路頻段主要集中在200MHz-2GHz之間，這一頻段同對(duì)也是地面設(shè)備使用密集的頻率空間。而且多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)集中在這個(gè)頻段內(nèi)就必須保證相互之間的干擾比較小。因此，頻譜利用的混亂和無線電環(huán)境的復(fù)雜對(duì)新的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)頻譜管理方案提出了要求。

目前針對(duì)頻譜資源優(yōu)化的研究都是基于認(rèn)知無線電在電域上進(jìn)行的，但是面對(duì)未來寬帶高頻信號(hào)，由于相關(guān)高頻電子器件的帶寬和速率的限制，電域上的處理技術(shù)就顯得有些力不從心。在光域上實(shí)現(xiàn)全波段資源可重構(gòu)優(yōu)化在國(guó)際上仍處于空白，目前還沒有相關(guān)文獻(xiàn)涉及到該領(lǐng)域的研究，光域上的頻譜資源優(yōu)化研究將有效的克服因“電子瓶頸”所帶來的不足，更加高速度、低成本地實(shí)現(xiàn)頻譜的感知及優(yōu)化。