一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，它包括数据筛选1、地理定位2、平均处理3、地理标识4、综合分析5等步骤。其中，数据筛选1只提取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据进行分析；地理定位2将检测到射频干扰的每组数据进行0.001°×0.001°网格点三次多项式插值，提取插值后最大亮温值所对应的位置坐标，作为该射频干扰的位置；地理标识4通过分析可分别得到射频干扰的地理位置分布特征、亮温强度分布特征以及发生率；综合分析5通过分析可得到射频干扰随时间和方向的变化。相较于基于频域和信号特征统计，本发明专利技术能很好地适用于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法
本专利技术属于微波遥感
，更具体地，涉及一种基于卫星被动微波遥感数据(包括SMOS、Aquarius、WindSat等工作在被动微波遥感频段范围内的卫星数据)的射频干扰检测方法，可为星载遥感器的应用以及射频干扰检测、抑制提供参考，亦可为无线电管理提供参考。
技术介绍
土壤湿度和海洋盐度(SoilMoistureandOceanSalinity，SMOS)卫星工作在被动微波遥感1400-1427MHz频段范围内，在轨运行后，通过对大量的观测数据处理分析后发现，SMOS数据受到严重的射频干扰。射频干扰主要是由于人为因素产生的，能够淹没原始的遥感信号，极大地降低数据利用率和数据质量，最终导致后续数据产品质量急剧下降、可靠度降低，甚至完全不可用。同样工作在被动微波遥感1400-1427MHz频段范围内的Aquarius卫星提供的数据中也出现了较为严重的射频干扰问题；工作在其它被动微波遥感频段的卫星也遭遇了同样的困扰，比如WindSat卫星(工作于6.8GHz、10.7GHz、18.7GHz、23.8GHz和37.0GHz五个频点)；可以预见，即将发射的、工作在被动微波遥感1400-1427MHz频段范围的SMAP卫星也将面临射频干扰的严峻挑战。这些射频干扰不仅对工作在被动遥感频段范围的地球探测卫星产生影响；对工作在同一频段及其相邻频段内的射电天文望远镜也会产生严重的影响，导致其灵敏度降低、甚至无法正常工作；还会造成相邻频带范围内的导航系统的定位精度变差、或无法定位。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，可以实现射频干扰的检测，确定射频干扰的位置、来源，并分析其特征。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，包括：(1)数据筛选：获取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据，提取陆地数据中的异常数据点，并提取各异常数据点周围预设范围内的数据，保存在数据组中，所述数据包含经度、纬度、亮温值、俯仰角、方位角信息；(2)地理定位：提取步骤(1)中超过射频干扰门限的数据，对该组数据进行三次多项式插值，提取插值后最大亮温所对应的位置坐标作为该射频干扰的位置；(3)平均处理：通过步骤(1)和步骤(2)对一个半轨数据的每个快照处理后，将超过门限的射频干扰的所有地理位置坐标作平均处理，作为该射频干扰的位置；(4)地理标识：在地图上标记出射频干扰的地理位置坐标，在其附近寻找射频干扰的来源；(5)综合分析：提取射频干扰多次测量的亮温数据及对应的时间数据、方向数据，将这些数据存入三维数组，分别绘制射频干扰亮温随时间、方向变化的图像，随后，根据图像分析其随时间、方向变化的特征，其中所述方向包括俯仰角和方位角。本专利技术的技术效果体现在：采用该方法可获得射频干扰的位置信息及其主要特征，主要包括射频干扰的地理位置分布特征、部分射频干扰的来源、随时间和方向变化等特征。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于可以很好地适用于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测，能为星载遥感器的应用以及射频干扰检测、抑制提供参考，亦可为无线电管理提供参考。附图说明图1是本专利技术射频干扰检测方法数据处理流程图；图2是由2013年8月18日-2013年8月20日中的SMOSL1-c级数据检测得到的中国地区的射频干扰位置分布；图3是本专利技术实施例中贵州省六盘水市山区的某射频干扰附近提取出来的一组异常亮温数据；图4是采用三次多项式插值的方法对图3的数据进行插值后的亮温分布图；图5是贵州省六盘水市山区的某射频干扰地理位置；图6是江西丰城市境内某射频干扰在几个时间段的亮温分布图，其中：图6(a)不同时段HH(水平极化)亮温随俯仰角变化；图6(b)不同时段VV(垂直极化)亮温随俯仰角变化；图7是西藏拉萨地区某射频干扰两次测量的亮温分布，其中：图7(a)VV亮温值随俯仰角变化；图7(b)HH亮温值随俯仰角变化；图7(c)VV亮温值随方位角变化；图7(d)HH亮温值随方位角变化。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术提供了一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，该射频干扰检测方法主要包括数据筛选、地理定位、平均处理、地理标识和综合分析等步骤实现的，具体步骤如下：1、数据筛选：获取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据，提取陆地数据中的异常数据点，并提取各异常数据点周围预设范围内的数据，保存在数据组(包含经度、纬度、亮温值、方位角、俯仰角等信息)中。由于射频干扰主要出现在陆地，较少出现在海洋(主要来自船只，且具有很强的移动性，不易检测)，因此只提取卫星被动微波遥感数据中的陆地亮温数据进行分析，这样可减少所需分析数据的总量，提高数据处理效率；针对提取出的陆地数据，如果在某一区域内，存在一个极大值，且极大值的亮温超过亮温门限值350K(地球表面自然场景亮温不会超过350K)，则认为很有可能存在射频干扰，该极大值点为异常数据点；随后提取出极大值附近0.5°×0.5°经纬度范围内亮温值大于350K的所有数据，并放在同一数据组中。2、地理定位：提取步骤(1)中超过射频干扰门限的数据，对该组数据进行三次多项式插值，提取插值后最大亮温所对应的位置坐标作为该射频干扰的位置。将步骤1中提取的每组数据的数据个数与数据个数门限值M(在本文中M＝6)比较，如果小于门限值，则丢弃该组数据；如果大于门限，则认为其为一个射频干扰，记该射频干扰被检测一次，并对该组数据进行0.001°×0.001°网格点三次多项式插值，提取插值后最大亮温值所对应的位置坐标，作为该射频干扰的位置。采用上述两个步骤依次对半轨数据中的每个快照进行处理。3、平均处理：将超过门限的射频干扰的所有地理位置坐标作平均处理，作为该射频干扰的位置。当采用步骤1和步骤2依次对一个半轨数据的每个快照处理后，若某一射频干扰被检测到的次数低于干扰次数门限值L(在本文中L＝6)，则被视作虚射频干扰，丢弃；否则，将超过上述次数门限的射频干扰的所有地理位置坐标作平均处理，作为该射频干扰的位置，平均处理是为了提高射频干扰的定位精度。采用上述步骤，可确定射频干扰的位置。进一步采取以下步骤进行分析，可获得射频干扰的地理位置分布、来源、随时间和方向变化等特征信息。4、地理标识：在地图上标记出得到的射频干扰地理位置坐标，在其附近寻找射频干扰的来源。根据步骤3获得射频干扰的地理位置坐标，在地图上标记出干扰位置，然后在地图中标记的射频干扰位置附近寻找其来源，并标记；当在地图上标记完所有射频干扰的位置后，通过分析射频干扰的地理分布，可得到其地理位置分布特征；通过分析射频干扰的亮温强度，可得到其亮温强度分布特征；通过分析某一位置的射频干扰出现的次数和测量次数，可得到其射频干扰的发生率(发生率是指在该地区射频干扰出现次数与测量次数的比值)。5、综合分析：提取射频干扰多次测量的亮温数据及对应的时间数据、方向数据，将这些数据存入三维数组，分别绘制射频干扰亮温随时间、方向变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)数据筛选：获取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据，提取陆地数据中的异常数据点，并提取各异常数据点周围预设范围内的数据，保存在数据组中，所述数据包含经度、纬度、亮温值、俯仰角、方位角信息；(2)地理定位：提取步骤(1)中符合射频干扰要求的数据，对该组数据进行三次多项式插值，提取插值后最大亮温所对应的位置坐标作为该射频干扰的位置；(3)平均处理：通过步骤(1)和步骤(2)对一个半轨数据的每个快照处理后，将超过门限的射频干扰的所有地理位置坐标作平均处理，作为该射频干扰的位置；(4)地理标识：在地图上标记出得到的射频干扰地理位置坐标，在其附近寻找射频干扰的来源；(5)综合分析：提取射频干扰多次测量的亮温数据及对应的时间数据、方向数据，将这些数据存入三维数组，分别绘制射频干扰亮温随时间、方向变化的图像，随后，根据图像分析其随时间、方向变化的特征，其中所述方向包括俯仰角和方位角。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)数据筛选：获取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据，提取陆地数据中的异常数据点，并提取各异常数据点周围预设范围内的数据，保存在数据组中，所述数据包含经度、纬度、亮温值、俯仰角、方位角信息；(2)地理定位：将步骤(1)中提取的每组数据的数据个数与数据个数门限值M比较，如果小于门限值，则丢弃该组数据；如果大于门限，则认为其为一个射频干扰，记该射频干扰被检测一次；然后对该组数据进行三次多项式插值，提取插值后最大亮温所对应的位置坐标作为该射频干扰的位置；(3)平均处理：通过步骤(1)和步骤(2)对一个半轨数据的每个快照处理后，将超过门限的射频干扰的所有地理位置坐标作平均处理，作为该射频干扰的位置；(4)地理标识：在地图上标记出得到的射频干扰地理位置坐标，在其附近寻找射频干扰的来源；(5)综合分析：提取射频干扰多次测量的亮温数据及对应的时间数据、方向数据，将这些数据存入三维数组，分别绘制射频干扰亮温随时间、方向变化的图像，随后，根据图像分析其随时间、方向变化的特征，其中所述方向包括俯仰角和方位角。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中提取卫星被动微波遥感数据中的陆地数据中的异常数据点，并提取各异常数据点周围预设范围内的数据，具体为：针对获取的卫星被动微波遥感数据中的陆地数据，如果在某一区域内，存在一个极大值，且极大值的亮温超过亮温门限值350K，则认为该区域很有可能存在射频干扰，该极大值点为异常数据点；随后提取出异常数据点附近0.5°×0.5°经纬度范围内亮温值大于350K的所有数据，并放在同一数据组中。3.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青侠，李浩，卢海梁，李一楠，李炎，徐珍，
申请(专利权)人：华中科技大学，西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42