通過異常亮溫數據分析地面射頻干擾源對SMOS衛星干擾情況的研究

董城愿，陳之薇，李青俠，萬 峻，陳鈺羽

(1.國家無線電監測中心云南監測站，昆明 650031；2.華中科技大學多譜信息處理技術重點實驗室，武漢 430074)

通過異常亮溫數據分析地面射頻干擾源對SMOS衛星干擾情況的研究

董城愿1，陳之薇2，李青俠2，萬 峻1，陳鈺羽1

(1.國家無線電監測中心云南監測站，昆明 650031；2.華中科技大學多譜信息處理技術重點實驗室，武漢 430074)

1 引言

2016年法國無線電管理部門投訴稱，歐洲航天局的地球探測衛星SMOS受到了中國地區的大量射頻干擾，影響其對亞洲地區的觀測數據質量。我國無線電管理部門針對干擾投訴情況，在全國范圍內開展了排查工作。根據統計，干擾源主要為公眾移動通信公司所架設的移頻直放站和廣電部門的微波傳輸設備。

2 SMOS衛星簡介

SMOS衛星工作頻段為1400-1427MHz，根據國際電信聯盟《無線電規則》和《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》，1400-1427MHz頻段是劃分給衛星地球探測（無源）、射電天文和空間研究（無源）業務使用的頻段，并同時禁止在此頻段內其他一切無線電發射。

SMOS衛星基于獨特的被動微波干涉成像技術（基于孔徑綜合技術的微波成像儀（MIRAS）），能夠觀測大氣與海洋、陸地之間的水汽循環，是世界上首顆能夠同時對土壤濕度和海水鹽度變化進行觀測的衛星[1]。“MIRAS本質上是一部射電望遠鏡，只不過是從空間對地觀測而已”，它以50千米的空間分辨率獲得全球土壤濕度分布圖，以及獲得200千米空間分辨率的海洋鹽度分布圖。

3 地面小功率發射源案例

在SMOS衛星申訴中，云南省迪慶州香格里拉市亮溫數據異常，存在明顯干擾。

我們利用如下的亮溫數據分析方法進行研究，基本排除了公交車讀卡器高次諧波輻射對SMOS衛星產生干擾的可能性。

4 基于SMOS衛星亮溫數據的射頻干擾分析方法

4.1 SMOS衛星數據簡介

ESA官方網站（https：//earth.esa.int/web/guest/how-to-obtain-data-7329）提供了SMOS衛星的L1級和L2級數據，L1級數據又分為L1-a、L1-b和L1-c。

4.2 香格里拉地區異常亮溫數據分析

根據SMOS衛星運行原理，其對全球陸地觀測周期約為7天，海洋為3天。通過訪問ESA官方網站，筆者下載了2016年3～4月間部分不同時段的L1-c級數據。選擇經緯度范圍為26.8N-28.8N，98.7E-100.7E（白框范圍）。異常亮溫數據表和所選地理范圍如表1所示。

表1 異常亮溫數據表

圖1 所選數據地理范圍

根據表1可以看出，香格里拉地區大多數時間沒有出現異常亮溫。3月13日與4月26日具有不同時段的異常亮溫數據；3月28日和4月2日只有晚上的異常亮溫數據。下文將對3月13日與4月26日的數據進行比較分析。

圖2 3月13日中午時段11：00-12：24亮溫圖

圖3 3月13日晚上時段亮溫圖

圖4 3月13日白天減去晚上的亮溫殘差圖

4.2.1 3月13日亮溫數據分析

分析3月13日的數據，選擇21度入射角，在這個經緯度范圍的白天及晚上的亮溫結果如圖2、圖3所示，白天減去夜間的亮溫殘差對比圖如圖4所示。

可以看出在3月13日這天，大概在99.45E，27.6N-27.8N附近，白天亮溫數據偏高，而晚上數據正常。經查看，白天此處經多個數據平均后的亮溫為418K。在晚上，沒有大于400K的亮溫數據。

4.2.2 4月26日亮溫數據分析

分析4月26日的數據，根據查找最大亮溫值選擇數據，在這個經緯度范圍的白天和夜間的亮溫結果如圖5、圖6所示，白天減去夜間的亮溫殘差對比圖如圖7所示。

圖5 4月26日中午時間段亮溫圖

圖6 4月26日晚上時間段亮溫圖

圖7 4月26日白天減去晚上的亮溫殘差圖

可以看出在4月26日這天，大概在99.91E，27.2N-27.3N附近，白天亮溫數據正常，而晚上數據略微偏高。經查看，晚上此處經多個數據平均后的亮溫為360.9K。查找原始數據發現，有四個數據均大于400K。在白天，沒有大于400K的亮溫數據。

4.3 數據分析小結

經過對亮溫數據的分析，筆者發現香格里拉地區的干擾信號無明顯的時間規律。3月13日白天亮溫異常而晚上正常，4月26日白天亮溫正常而晚上異常。由于公交車有明確的運行時間規律，而亮溫數據分析結果表明干擾信號發射無明顯時間規律，可以基本排除公交車刷卡器高次諧波輻射干擾SMOS衛星的可能。

5 結束語

本文通過研究SMOS衛星基本原理，利用異常亮溫數據分析了香格里拉地區無線電干擾源的發射規律，基本排除該干擾源干擾SMOS衛星的可能。該方法為輔助排查L波段微波遙感衛星地面射頻干擾源提供了一種新思路。

[1] 盧海梁，李青俠，李炎，李一楠，李浩．基于SMOS衛星數據的中國地區L波段射頻干擾研究．微波學報，2016.2. pp.86-90

[2] 董曉龍，吳季，黃永輝．綜合孔徑微波輻射計及其反演成像．遙感技術與應用，2000.6. pp.74-78

[3] 楊姍，苗俊剛，李俊潔．本振相位噪聲對干涉式綜合孔徑輻射計性能的影響．遙感技術與應用，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文獻標示碼：A

1672-7274（2017）06-0060-03

董城愿，男，1982年生，昆明人，研究生學歷，工程師，現工作于國家無線電監測中心云南監測站，任監測室主任，主要從事無線電監測工作。