通过异常亮温数据分析地面射频干扰源对SMOS卫星干扰情况的研究

董城愿，陈之薇，李青侠，万 峻，陈钰羽

(1.国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031；2.华中科技大学多谱信息处理技术重点实验室，武汉 430074)

通过异常亮温数据分析地面射频干扰源对SMOS卫星干扰情况的研究

董城愿1，陈之薇2，李青侠2，万 峻1，陈钰羽1

(1.国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031；2.华中科技大学多谱信息处理技术重点实验室，武汉 430074)

1 引言

2016年法国无线电管理部门投诉称，欧洲航天局的地球探测卫星SMOS受到了中国地区的大量射频干扰，影响其对亚洲地区的观测数据质量。我国无线电管理部门针对干扰投诉情况，在全国范围内开展了排查工作。根据统计，干扰源主要为公众移动通信公司所架设的移频直放站和广电部门的微波传输设备。

2 SMOS卫星简介

SMOS卫星工作频段为1400-1427MHz，根据国际电信联盟《无线电规则》和《中华人民共和国无线电频率划分规定》，1400-1427MHz频段是划分给卫星地球探测（无源）、射电天文和空间研究（无源）业务使用的频段，并同时禁止在此频段内其他一切无线电发射。

SMOS卫星基于独特的被动微波干涉成像技术（基于孔径综合技术的微波成像仪（MIRAS）），能够观测大气与海洋、陆地之间的水汽循环，是世界上首颗能够同时对土壤湿度和海水盐度变化进行观测的卫星[1]。“MIRAS本质上是一部射电望远镜，只不过是从空间对地观测而已”，它以50千米的空间分辨率获得全球土壤湿度分布图，以及获得200千米空间分辨率的海洋盐度分布图。

3 地面小功率发射源案例

在SMOS卫星申诉中，云南省迪庆州香格里拉市亮温数据异常，存在明显干扰。

我们利用如下的亮温数据分析方法进行研究，基本排除了公交车读卡器高次谐波辐射对SMOS卫星产生干扰的可能性。

4 基于SMOS卫星亮温数据的射频干扰分析方法

4.1 SMOS卫星数据简介

ESA官方网站（https：//earth.esa.int/web/guest/how-to-obtain-data-7329）提供了SMOS卫星的L1级和L2级数据，L1级数据又分为L1-a、L1-b和L1-c。

4.2 香格里拉地区异常亮温数据分析

根据SMOS卫星运行原理，其对全球陆地观测周期约为7天，海洋为3天。通过访问ESA官方网站，笔者下载了2016年3～4月间部分不同时段的L1-c级数据。选择经纬度范围为26.8N-28.8N，98.7E-100.7E（白框范围）。异常亮温数据表和所选地理范围如表1所示。

表1 异常亮温数据表

图1 所选数据地理范围

根据表1可以看出，香格里拉地区大多数时间没有出现异常亮温。3月13日与4月26日具有不同时段的异常亮温数据；3月28日和4月2日只有晚上的异常亮温数据。下文将对3月13日与4月26日的数据进行比较分析。

图2 3月13日中午时段11：00-12：24亮温图

图3 3月13日晚上时段亮温图

图4 3月13日白天减去晚上的亮温残差图

4.2.1 3月13日亮温数据分析

分析3月13日的数据，选择21度入射角，在这个经纬度范围的白天及晚上的亮温结果如图2、图3所示，白天减去夜间的亮温残差对比图如图4所示。

可以看出在3月13日这天，大概在99.45E，27.6N-27.8N附近，白天亮温数据偏高，而晚上数据正常。经查看，白天此处经多个数据平均后的亮温为418K。在晚上，没有大于400K的亮温数据。

4.2.2 4月26日亮温数据分析

分析4月26日的数据，根据查找最大亮温值选择数据，在这个经纬度范围的白天和夜间的亮温结果如图5、图6所示，白天减去夜间的亮温残差对比图如图7所示。

图5 4月26日中午时间段亮温图

图6 4月26日晚上时间段亮温图

图7 4月26日白天减去晚上的亮温残差图

可以看出在4月26日这天，大概在99.91E，27.2N-27.3N附近，白天亮温数据正常，而晚上数据略微偏高。经查看，晚上此处经多个数据平均后的亮温为360.9K。查找原始数据发现，有四个数据均大于400K。在白天，没有大于400K的亮温数据。

4.3 数据分析小结

经过对亮温数据的分析，笔者发现香格里拉地区的干扰信号无明显的时间规律。3月13日白天亮温异常而晚上正常，4月26日白天亮温正常而晚上异常。由于公交车有明确的运行时间规律，而亮温数据分析结果表明干扰信号发射无明显时间规律，可以基本排除公交车刷卡器高次谐波辐射干扰SMOS卫星的可能。

5 结束语

本文通过研究SMOS卫星基本原理，利用异常亮温数据分析了香格里拉地区无线电干扰源的发射规律，基本排除该干扰源干扰SMOS卫星的可能。该方法为辅助排查L波段微波遥感卫星地面射频干扰源提供了一种新思路。

[1] 卢海梁，李青侠，李炎，李一楠，李浩．基于SMOS卫星数据的中国地区L波段射频干扰研究．微波学报，2016.2. pp.86-90

[2] 董晓龙，吴季，黄永辉．综合孔径微波辐射计及其反演成像．遥感技术与应用，2000.6. pp.74-78

[3] 杨姗，苗俊刚，李俊洁．本振相位噪声对干涉式综合孔径辐射计性能的影响．遥感技术与应用，2007.4. pp.251-254

Study on SMOS Satellite Interference by Ground-Based Radio Frequency Interference Source Using Abnormal Bright Temperature Data

Dong Chengyuan1, Chen Zhiwei2, Li Qingxia2, Wan Jun1, Chen Yuyu1
(1.Yunnan Station of the State Radio Monitoring Center, Kunming, 650031; 2.Key Laboratory of Science & Technology on Multi-spectral Information Processing,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan,430074 )

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.06.020

TN914文献标示码：A

1672-7274（2017）06-0060-03

董城愿，男，1982年生，昆明人，研究生学历，工程师，现工作于国家无线电监测中心云南监测站，任监测室主任，主要从事无线电监测工作。