卫星干扰空中监测查找系统论文和设计-孔春玉

全文摘要

本实用新型公开了一种卫星干扰空中监测查找系统，涉及卫星信号查找设备技术领域。本实用新型的系统包括地面站、无人飞行器，无人飞行器搭载定向天线和监测接收设备，且安装有GPS模块、飞行器记录仪和电子罗盘，地面站集成有飞行参数记录模块、监测模块、测向模块和电子地图模块，本实用新型通过现有的结构和软件模块组合在一起，打造一套便携、灵活、高效的卫星干扰查找系统，和查找卫星干扰的传统方式互为补充，有效的查处打击卫星干扰，以维护无线电频谱使用秩序。

主设计要求

1.卫星干扰空中监测查找系统，包括地面站和无人飞行器，所述无人飞行器搭载有监测接收机（1），所述无人飞行器上设置有无线数据传输模块（2），所述无线数据传输模块（2）包括信号发射单元和信号接收单元，所述无线数据传输模块（2）与无人飞行器的控制器（8）相连，所述监测接收机（1）与无人飞行器的控制器（8）相连；所述无人飞行器上设置有定向天线悬挂装置（3），所述定向天线悬挂装置（3）上安装有定向天线（4），所述定向天线悬挂装置（3）水平设置在无人飞行器的支撑架（5）上，所述定向天线悬挂装置（3）包括安装架（6），安装架（6）的两端固定在飞行器的支撑架（5）上，安装架（6）上安装有天线驱动电机（7）和定向天线（4），天线驱动电机（7）带动定向天线（4）绕安装架（6）的轴向转动；其特征在于：所述无人飞行器还包括有控制器（8）、电子罗盘（9）、GPS定位模块（10）和飞行记录仪（11），所述电子罗盘（9）与控制器（8）相连，所述GPS定位模块（10）控制器（8）相连，所述飞行记录仪（11）与控制器（8）相连，所述天线驱动电机（7）与控制器（8）建立通信连接，控制器（8）控制天线电机的转动；所述地面站包括数据传输模块（12）、收发天线（13）和移动智能设备（14），所述收发天线（13）与数据传输模块（12）相连，所述数据传输模块（12）与移动智能设备（14）相连，所述无线数据传输模块（2）与数据传输模块（12）之间建立无线通讯连接；所述移动智能设备（14）上集成有飞行参数记录模块（15）、监测模块（16）、测向模块（17）和电子地图模块（18）。

设计方案

2.如权利要求1所述的卫星干扰空中监测查找系统，其特征在于：所述移动智能设备（14）上还集成有飞行控制模块，用于控制无人飞行器飞行。

3.如权利要求1所述的卫星干扰空中监测查找系统，其特征在于：还包括遥控器，所述遥控器与无人飞行器建立无线连接，用于控制无人飞行器的飞行。

4.如权利要求1所述的卫星干扰空中监测查找系统，其特征在于：所述地面站还包括三脚架，所述三脚架用于支撑移动智能设备（14）、数据传输单元和收发天线（13）。

5.如权利要求1所述的卫星干扰空中监测查找系统，其特征在于：所述定向天线（4）包括Ku波段天线、C波段天线或20G天线。

6.如权利要求1所述的卫星干扰空中监测查找系统，其特征在于：所述移动智能设备（14）包括智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的一种或多种的组合。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星信号查找设备技术领域，更具体地说涉及一种卫星干扰空中监测查找系统。

背景技术

全球卫星干扰正在恶化，卫星信号干扰对所有卫星业务都会产生不良影响，对卫星定位、广播、VSAT网络、遥感测量等一些专业应用频率或其他频率资源造成干扰。卫星工业变化着的驱动力和用户对宽带及空间领域的期望不允许无效或非故意的干扰。虽然有关部门严厉打击，因为卫星干扰很多时候是对卫星的干扰，所以信号的方向性一般是向着天空发射，在地面上稍远离干扰源很可能无法发现可侦测信号的，这样极大的增加了查找难度。还因为卫星干扰源不固定源的原因，比如基站电子信号的泄露、卫星电视的信号泄露、直放站架设的不规范、广播有线的泄露等等因素都会对卫星通信造成干扰。这样的随机因素对卫星干扰源的查找带来了极大的不便。

通常查找卫星干扰的方式是利用地面站扫描，进行多站交汇定位，这种传统方式对于查找卫星干扰灵活性和查找效率都比较低。研究探索更有效的查找卫星频段干扰的方式很有必要。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种卫星干扰空中监测查找系统，本实用新型的发明目的在于解决现有技术中仅利用地面站查找卫星干扰的方式灵活性低，查找效率低的问题。本申请的卫星干扰空中监测查找系统利用无人机空中无线系统结合地面站卫星干扰查找分析系统，进行卫星干扰信号的发现和查找。因其无人机携带监测设备的特点，天线高度和方向可以灵活改变，可一次升空对疑似信号进行不同方向的强度测定，对疑似信号的发射源位置进行测向；因其是在高空中对疑似信号进行监测，无线电信号没有阻挡，信号接收强度高，受环境影响小，可更准确的获取目标方位；对于一些地面站不能发现的信号，具有特别有效和高效的手段；卫星干扰因其随机特性，位置设置多变，干扰源特性的多变，空中监测查找系统便携灵活，可随时到受干扰的区域进行查找。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

卫星干扰空中监测查找系统，包括地面站和无人飞行器，所述无人飞行器搭载有监测接收机，所述无人飞行器上设置有无线数据传输模块，所述无线数据传输模块包括信号发射单元和信号接收单元，所述无线数据传输模块与无人飞行器的控制器相连，所述监测接收机与无人飞行器的控制器相连；所述无人飞行器上设置有定向天线悬挂装置，所述定向天线悬挂装置上安装有定向天线，所述定向天线悬挂装置水平设置在无人飞行器的支撑架上，所述定向天线悬挂装置包括安装架，安装架的两端固定在飞行器的支撑架上，安装架上安装有天线驱动电机和定向天线，天线驱动电机带动定向天线绕安装架的轴向转动；其特征在于：所述无人飞行器还包括有控制器、电子罗盘、GPS定位模块和飞行记录仪，所述电子罗盘与控制器相连，所述GPS定位模块控制器相连，所述飞行记录仪与控制器相连，所述天线驱动电机与控制器建立通信连接，控制器控制天线电机的转动；所述地面站包括数据传输模块、收发天线和移动智能设备，所述收发天线与数据传输模块相连，所述数据传输模块与移动智能设备相连，所述无线数据传输模块与数据传输模块之间建立无线通讯连接；所述移动智能设备上集成有飞行参数记录模块、监测模块、测向模块和电子地图模块。

所述移动智能设备上还集成有飞行控制模块，用于控制无人飞行器飞行。

还包括遥控器，所述遥控器与无人飞行器建立无线连接，用于控制无人飞行器的飞行。

所述地面站还包括三脚架，所述三脚架用于支撑移动智能设备、数据传输单元和收发天线。

所述定向天线包括Ku波段天线、C波段天线或20G天线。

所述移动智能设备上还集成有系统安全自检模块。

所述移动智能设备包括智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的一种或多种的组合。

在本申请中，所述的GPS定位模块为GPS定位器，所述的飞行参数记录模块为写入到移动智能设备中的飞行参数记录软件，该飞行参数记录软件为现有的用于记录无人飞行器飞行参数的软件，该软件可以采用购买无人飞行器时的自带软件，也可以从网站上下载现有软件；而本申请的监测模块为写入到移动智能设备的卫星信号监测软件，现有的符合本申请监测接收机型号的监测软件都可以，所述的测向模块为写入到移动智能设备的现有测向软件，而电子地图模块也是采用现有软件。

本申请的实现原理是：定向天线接收卫星信号，将接收到的卫星信号传输到监测接收设备中，监测接收设备将接收到的信号传输到控制器中，由控制器将该信号通过无线数据传输模块发送至地面站，地面站接收到监测信号之后，将其数据传输至监测模块和测向模块中，对卫星信号进行监测，同时在出现卫星信号干扰时，测向信号根据该数据对干扰源进行查找，而本申请中的电子罗盘、飞行参数记录仪和GPS模块所采集到的数据，均通过控制器和无线数据传输模块传输到地面站中，有地面站上集成的飞行参数记录模块和电子地图模块接收数据，在电子地图上显示飞行器位置，及查找干扰源的方向。本申请的卫星干扰空中监测查找系统致力于充分利用空中飞行平台的特点，打造一套便携、灵活、高效的卫星干扰查找系统，和查找卫星干扰的传统方式互为补充，有效的查处打击卫星干扰，以维护无线电频谱使用秩序。

与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：

1、卫星干扰空中监测查找系统利用无人机空中无线系统结合地面站卫星干扰查找分析系统，进行卫星干扰信号的发现和查找。利用无人机携带监测设备的特点，天线高度和方向可以灵活改变，可一次升空对疑似信号进行不同方向的强度测定，对疑似信号的发射源位置进行测向；因其是在高空中对疑似信号进行监测，无线电信号没有阻挡，信号接收强度高，受环境影响小，可更准确的获取目标方位；对于一些地面站不能发现的信号，具有特别有效和高效的手段；卫星干扰因其随机特性，位置设置多变，干扰源特性的多变，空中监测查找系统便携灵活，可随时到受干扰的区域进行查找。

2、无人飞行器安装了天线，且正常飞行的情况下，通过在地面站的移动智能设备上的监测模块和测向模块监测干扰源，可以通过遥控器或者是移动智能设备上的飞行器控制模块，控制飞行器以10°为间隔，从0°到-90°旋转9圈监测干扰源，而飞行器的飞行记录仪，电子罗盘将记录的信息传输到移动智能设备界面上，并通过电子地图模块、测向模块和监测模块进行显示，显示无人机的旋转角度，同时每一次旋转监测的当前指向（机头指向）、结果指向（测量得到的最优值角度）、平面角、俯仰角和强度均在地面站的移动智能设备界面上进行显示。在本申请中，无人飞行器的飞行记录仪记录飞行状态传输至地面站、电子罗盘记录角度数据传输至地面站，GPS模块记录飞行器的GPS数据传输至地面站，同时可以通过定向天线悬挂装置的天线驱动电机控制定向天线的俯仰角度，通过控制器传输至地面站，结合上述数据，在地面站的移动智能设备上监测模块、测向模块和电子地图，最终测得所需的结果。

3、本申请中，控制无人飞行器的飞行，可以通过移动智能设备实现，也可以通过遥控器实现，通过无人飞行器实现时，可以实现无人飞行器悬空时自动调整角度，可以更加方便测向，而通过遥控器实现，则在测向查找时，需要人工通过遥控器不断改变无人飞行器机头指向，以及定向天线的俯仰角度。

4、本申请的电子地图模块，在接收到无人飞行器上传输的数据之后，在干扰源查找过程中，可以通过触屏笔在任意时刻点击电子地图上的“生成结果”按钮后，地图区域便会出现一个蓝色的空心圆圈，此标记便是当前监测干扰源的具体位置。触屏笔点击蓝色的圆圈便会出现此干扰源的具体信息，如频率、距离、平面角度、俯仰角度、电平、高度、经度和纬度。如图所示。显示更加方便。

5、本实用新型是基于系统结构的改进，通过现有的结构和软件模块组合在一起，打造一套便携、灵活、高效的卫星干扰查找系统，和查找卫星干扰的传统方式互为补充，有效的查处打击卫星干扰，以维护无线电频谱使用秩序。

6、本实用新型的整个系统包括空中飞行平台、可搭载监测接收机、地面站三大部分。空中飞行平台选用垂直起降小型旋翼机，监测接收机和空中飞行平台实现地面站一体化控制。本系统具有便携、灵活、效率高的特点，天线高度和方向可调节，可以单点测定干扰源并自动化标记，然后靠传统地面设备逼近，是传统地面站卫星干扰监测查找系统的有益补充。

附图说明

图1为本实用新型无人飞行器的模块化结构示意图；

图2为本实用新型无人飞行器的结构示意图；

图3为本实用新型地面站的原理框图；

附图标记：1、监测接收机，2、无线数据传输模块，3、定向天线悬挂装置，4、定向天线，5、支撑架，6、安装架，7、天线驱动电机，8、控制器，9、电子罗盘，10、GPS定位模块，11、飞行记录仪，12、数据传输模块，13、收发天线，14、移动智能设备，15、飞行参数记录模块，16、监测模块，17、测向模块，18、电子地图模块。

具体实施方式

实施例1

作为本申请一较佳实施例，参照说明书附图1、2和3，本实施例公开了：

实施例2

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1、2和3，其特征在于：

卫星干扰空中监测查找系统，包括地面站、无人飞行器和遥控器，所述无人飞行器搭载有监测接收机1，所述无人飞行器上设置有无线数据传输模块2，所述无线数据传输模块2包括信号发射单元和信号接收单元，所述无线数据传输模块2与无人飞行器的控制器8相连，所述监测接收机1与无人飞行器的控制器8相连；所述无人飞行器上设置有定向天线悬挂装置3，所述定向天线悬挂装置3上安装有定向天线4，所述定向天线悬挂装置3水平设置在无人飞行器的支撑架5上，所述定向天线悬挂装置3包括安装架6，安装架6的两端固定在飞行器的支撑架5上，安装架6上安装有天线驱动电机7和定向天线4，天线驱动电机7带动定向天线4绕安装架6的轴向转动；所述无人飞行器还包括有控制器8、电子罗盘9、GPS定位模块10和飞行记录仪11，所述电子罗盘9与控制器8相连，所述GPS定位模块10控制器8相连，所述飞行记录仪11与控制器8相连，所述天线驱动电机7与控制器8建立通信连接，控制器8控制天线电机的转动；所述地面站包括数据传输模块12、收发天线13和移动智能设备14，所述收发天线13与数据传输模块12相连，所述数据传输模块12与移动智能设备14相连，所述无线数据传输模块2与数据传输模块12之间建立无线通讯连接；所述移动智能设备14上集成有飞行参数记录模块15、监测模块16、测向模块17和电子地图模块18；定向天线4接收卫星信号，将接收到的卫星信号传输到监测接收设备中，监测接收设备将接收到的信号传输到控制器8中，由控制器8将该信号通过无线数据传输模块2发送至地面站，地面站接收到监测信号之后，将其数据传输至监测模块16和测向模块17中，对卫星信号进行监测，同时在出现卫星信号干扰时，测向信号根据该数据对干扰源进行查找，而本申请中的电子罗盘9、飞行参数记录仪和GPS模块所采集到的数据，均通过控制器8和无线数据传输模块2传输到地面站中，有地面站上集成的飞行参数记录模块15和电子地图模块18接收数据，在电子地图上显示飞行器位置，及查找干扰源的方向。本申请的卫星干扰空中监测查找系统致力于充分利用空中飞行平台的特点，打造一套便携、灵活、高效的卫星干扰查找系统，和查找卫星干扰的传统方式互为补充，有效的查处打击卫星干扰，以维护无线电频谱使用秩序。

本申请中，控制无人飞行器的飞行，可以通过移动智能设备14实现，也可以通过遥控器实现，通过无人飞行器实现时，可以实现无人飞行器悬空时自动调整角度，可以更加方便测向，而通过遥控器实现，则在测向查找时，需要人工通过遥控器不断改变无人飞行器机头指向，以及定向天线4的俯仰角度。

实施例3

作为本申请又一较佳实施例，参照说明书附图1、2和3，其特征在于：

卫星干扰空中监测查找系统，包括地面站、无人飞行器和遥控器，所述无人飞行器搭载有监测接收机1，所述无人飞行器上设置有无线数据传输模块2，所述无线数据传输模块2包括信号发射单元和信号接收单元，所述无线数据传输模块2与无人飞行器的控制器8相连，所述监测接收机1与无人飞行器的控制器8相连；所述无人飞行器上设置有定向天线悬挂装置3，所述定向天线悬挂装置3上安装有定向天线4，所述定向天线悬挂装置3水平设置在无人飞行器的支撑架5上，所述定向天线悬挂装置3包括安装架6，安装架6的两端固定在飞行器的支撑架5上，安装架6上安装有天线驱动电机7和定向天线4，天线驱动电机7带动定向天线4绕安装架6的轴向转动；所述无人飞行器还包括有控制器8、电子罗盘9、GPS定位模块10和飞行记录仪11，所述电子罗盘9与控制器8相连，所述GPS定位模块10控制器8相连，所述飞行记录仪11与控制器8相连，所述天线驱动电机7与控制器8建立通信连接，控制器8控制天线电机的转动；所述地面站包括数据传输模块12、收发天线13和移动智能设备14，所述收发天线13与数据传输模块12相连，所述数据传输模块12与移动智能设备14相连，所述无线数据传输模块2与数据传输模块12之间建立无线通讯连接；所述移动智能设备14上集成有飞行参数记录模块15、监测模块16、测向模块17和电子地图模块18；本实施例中，控制无人飞行器的飞行，可以通过移动智能设备14实现，也可以通过遥控器实现，通过无人飞行器实现时，可以实现无人飞行器悬空时自动调整角度，可以更加方便测向，而通过遥控器实现，则在测向查找时，需要人工通过遥控器不断改变无人飞行器机头指向，以及定向天线4的俯仰角度。

在本实施例中，所述地面站还包括三脚架，所述三脚架用于支撑移动智能设备14、数据传输单元和收发天线13。在本实施例中，所述的定向天线4可以是Ku波段天线，频率为10.7-12.75GHz；也可以选用C波段天线，频率为3.7-4.2GHz；或者是采用20G波段天线，频率为2.9-20GHz；定向天线4可以根据实际工况进行选择。

所述移动智能设备14上还集成有系统安全自检模块。安全自检模块是在系统运行前、运行中及运行后对系统进行安全检查。所述移动智能设备14包括智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的一种或多种的组合。

设计图

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