一種基于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)的射頻干擾檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波遙感技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù) (包括SMOS、Aquarius、WindSat等工作在被動微波遙感頻段范圍內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)）的射頻干 擾檢測方法，可為星載遙感器的應(yīng)用以及射頻干擾檢測、抑制提供參考，亦可為無線電管理 提供參考。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤濕度和海洋鹽度（Soil Moisture and Ocean Salinity, SM0S)衛(wèi)星工作在被 動微波遙感1400-1427MHz頻段范圍內(nèi)，在軌運行后，通過對大量的觀測數(shù)據(jù)處理分析后發(fā) 現(xiàn)，SM0S數(shù)據(jù)受到嚴(yán)重的射頻干擾。射頻干擾主要是由于人為因素產(chǎn)生的，能夠淹沒原始 的遙感信號，極大地降低數(shù)據(jù)利用率和數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量急劇下降、可 靠度降低，甚至完全不可用。
[0003] 同樣工作在被動微波遙感1400-1427MHZ頻段范圍內(nèi)的Aquarius衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù) 中也出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的射頻干擾問題；工作在其它被動微波遙感頻段的衛(wèi)星也遭遇了同樣 的困擾，比如 WindSat 衛(wèi)星（工作于 6. 8GHz、10. 7GHz、18. 7GHz、23. 8GHz 和 37. 0GHz 五個頻 點）；可以預(yù)見，即將發(fā)射的、工作在被動微波遙感1400-1427MHz頻段范圍的SMAP衛(wèi)星也 將面臨射頻干擾的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
[0004] 這些射頻干擾不僅對工作在被動遙感頻段范圍的地球探測衛(wèi)星產(chǎn)生影響；對工作 在同一頻段及其相鄰頻段內(nèi)的射電天文望遠(yuǎn)鏡也會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致其靈敏度降低、 甚至無法正常工作；還會造成相鄰頻帶范圍內(nèi)的導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度變差、或無法定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)的射頻干擾檢 測方法，可以實現(xiàn)射頻干擾的檢測，確定射頻干擾的位置、來源，并分析其特征。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)的射頻干擾檢 測方法，包括：
[0007] (1)數(shù)據(jù)篩選：獲取衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)中的陸地數(shù)據(jù)，提取陸地數(shù)據(jù)中的異 常數(shù)據(jù)點，并提取各異常數(shù)據(jù)點周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)組中，所述數(shù)據(jù)包含經(jīng) 度、緯度、亮溫值、俯仰角、方位角信息；
[0008] (2)地理定位：提取步驟⑴中超過射頻干擾門限的數(shù)據(jù)，對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行三次多 項式插值，提取插值后最大亮溫所對應(yīng)的位置坐標(biāo)作為該射頻干擾的位置；
[0009] (3)平均處理：通過步驟（1)和步驟⑵對一個半軌數(shù)據(jù)的每個快照處理后，將超 過門限的射頻干擾的所有地理位置坐標(biāo)作平均處理，作為該射頻干擾的位置；
[0010] (4)地理標(biāo)識：在地圖上標(biāo)記出射頻干擾的地理位置坐標(biāo)，在其附近尋找射頻干 擾的來源；
[0011] (5)綜合分析：提取射頻干擾多次測量的亮溫數(shù)據(jù)及對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)、方向數(shù)據(jù)， 將這些數(shù)據(jù)存入三維數(shù)組，分別繪制射頻干擾亮溫隨時間、方向變化的圖像，隨后，根據(jù)圖 像分析其隨時間、方向變化的特征，其中所述方向包括俯仰角和方位角。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在：采用該方法可獲得射頻干擾的位置信息及其主要特 征，主要包括射頻干擾的地理位置分布特征、部分射頻干擾的來源、隨時間和方向變化等特 征。
[0013] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于可以很好地 適用于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)的射頻干擾檢測，能為星載遙感器的應(yīng)用以及射頻干擾檢 測、抑制提供參考，亦可為無線電管理提供參考。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明射頻干擾檢測方法數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0015] 圖2是由2013年8月18日-2013年8月20日中的SMOS Ll-c級數(shù)據(jù)檢測得到 的中國地區(qū)的射頻干擾位置分布；
[0016] 圖3是本發(fā)明實施例中貴州省六盤水市山區(qū)的某射頻干擾附近提取出來的一組 異常亮溫數(shù)據(jù)；
[0017] 圖4是采用三次多項式插值的方法對圖3的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后的亮溫分布圖；
[0018] 圖5是貴州省六盤水市山區(qū)的某射頻干擾地理位置；
[0019] 圖6是江西豐城市境內(nèi)某射頻干擾在幾個時間段的亮溫分布圖，其中：
[0020] 圖6 (a)不同時段HH (水平極化）亮溫隨俯仰角變化；
[0021] 圖6 (b)不同時段VV (垂直極化）亮溫隨俯仰角變化；
[0022] 圖7是西藏拉薩地區(qū)某射頻干擾兩次測量的亮溫分布，其中：
[0023] 圖7 (a) VV亮溫值隨俯仰角變化；
[0024] 圖7 (b) HH亮溫值隨俯仰角變化；
[0025] 圖7 (c) VV亮溫值隨方位角變化；
[0026] 圖7 (d) HH亮溫值隨方位角變化。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)的射頻干擾檢測方 法，該射頻干擾檢測方法主要包括數(shù)據(jù)篩選、地理定位、平均處理、地理標(biāo)識和綜合分析等 步驟實現(xiàn)的，具體步驟如下：
[0029] 1、數(shù)據(jù)篩選：獲取衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)中的陸地數(shù)據(jù)，提取陸地數(shù)據(jù)中的異常 數(shù)據(jù)點，并提取各異常數(shù)據(jù)點周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)組（包含經(jīng)度、緯度、亮 溫值、方位角、俯仰角等信息）中。
[0030] 由于射頻干擾主要出現(xiàn)在陸地，較少出現(xiàn)在海洋（主要來自船只，且具有很強的 移動性，不易檢測），因此只提取衛(wèi)星被動微波遙感數(shù)據(jù)中的陸地亮溫數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣 可減少所需分析數(shù)據(jù)的總量，提高數(shù)據(jù)處理效率；針對提取出的陸地數(shù)據(jù)，如果在某一區(qū)域 內(nèi)，存在一個極大值，且極大值的亮溫超過亮溫門限值350K(地球表面自然場景亮溫不會 超過350K)，則認(rèn)為很有可能存在射頻干擾，該極大值點為異常數(shù)據(jù)點；隨后提取出極大值 附近0.5° X0.5°經(jīng)緯度范圍內(nèi)亮溫值大于350K的所有數(shù)據(jù)，并放在同一數(shù)據(jù)組中。
[0031] 2、地理定位：提取步驟（1)中超過射頻干擾門限的數(shù)據(jù)，對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行三次多 項式插值，提取插值后最大亮溫所對應(yīng)的位置坐標(biāo)作為該射頻干擾的位置。
[0032] 將步驟1中提取的每組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)個數(shù)與數(shù)據(jù)個數(shù)門限值M(在本文中M=6)比 較，如果小于門限值，則丟棄該組數(shù)據(jù)；如果大于門限，則認(rèn)為其為一個射頻干擾，記該射頻 干擾被檢測一次，并對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行o.oor xo.001°網(wǎng)格點三次多項式插值，提取插值 后最大亮溫值所對應(yīng)的位置坐標(biāo)，作為該射頻干擾的位置。采用上述兩個步驟依次對半軌 數(shù)據(jù)中的每個快照進(jìn)行處理。
[0033] 3、平均處理：將超過門限的射頻干擾的所有地理位置坐標(biāo)作平均處理，作為該射 頻干擾的位置。
[0034] 當(dāng)采用步驟1和步驟2依次對一個半軌數(shù)據(jù)的每個快照處理后，若某一射頻干擾 被檢測到的次數(shù)低于干擾次數(shù)門限值L(在本文中L = 6)，則被視作虛射頻干擾，丟棄；否