GPS干扰和抗干扰技术解析课件

1、GPS干扰和抗干扰技术14空间 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你知道去轰炸哪个城市吗？” 飞行员回答：“不知道。” “那你怎么去轰炸呢？” “容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，投下采用GPS导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没啥两样。” 这两个例子是现代战争中引用GPS系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们也需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息技术。 在美国发动的第二次海湾战争中，大量使用了精确制导武器，而这些武器中的80%都采用了GPS精确制导系统。由于伊拉克使用了据说是从俄罗斯购进的GPS干扰系统，使多枚美国导弹偏离了轨道，从而引起了世人广泛

2、的关注。自伊战以来，随着GPS技术在战场上的广泛应用，GPS干扰战术也开始活跃在战争的历史舞台上。 GPS全称是Global Position System，直译为“全球定位系统”，是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 【 阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用应用类型应用领域应用作用航海应用航空应用向用户提供船舶位置、航速、航向信息、海图、海迹显示避免船只冲撞，确保航行安全把自己的位置和航向发送到航海管理 中 心便于中心的跟踪、搜寻和救援空域航路、着陆、机场监视和管

3、理实现空域划分、空中交通流量管理、飞行路径管理GPS的干扰分类1对星座的干扰 2对中继的干扰 3对接收系统的干扰 4欺骗式干扰 对星座的干扰(1)发射专用卫星对地面注入站发送的信号进行截获分析，使导航卫星不能正常工作或发射错误导航信息，使用户得不到精确的导航信息甚至是错误的导航信息。(2)扰乱导航卫星上的对日定向系统，使其不能让太阳能电池帆板始终对准太阳，致使整个卫星电子设备因缺乏能源而不能正常工作。(3)扰乱卫星姿态三轴稳定系统或推进系统，使卫星天线辐射不能对准地面，从而使地面接收不到GPS的导航电文或使卫星偏离正确轨道位置，降低GPS精度。(4)通过干扰使卫星微处理器无法处理和存储数据，或

4、使存储器产生溢出。(5)通过干扰，降低卫星时钟校准参数精度及卫星星历中的有关卫星位置数据的精度。对中继的干扰 对中继的干扰是通过对GPS地面监控系统的通信数据的截获和分析研究，寻求对其卫星中继的有效干扰，可以使其地面站之间无法传递信息和数据，导致地面监控系统不能正常工作，从而达到干扰的目的。 对接收系统的干扰 对接收系统的干扰通常指GPS接收机在接收有用信号的同时，不可能完全抑制外部干扰以及特征参数与有用信号相同或相似的其他信号，GPS接收机检测有用信号时必然存在一些不确定因素。利用这一特点，可以施放干扰信号，迫使对方获得的有用信息量降至最小。因此，对GPS的干扰就是通过辐射干扰信号，来压制或

5、欺骗敌方的GPS接收机。 欺骗式干扰 欺骗式干扰是指发射与GPS干扰信号具有相同参数(只有信息码不同)的假信号，干扰GPS接收机，使其产生错误的定位信息。它的实质就是破坏GPS接收机的码同步电路，使其捕获假信号。 GPS的抗干扰技术与方法 美军实施导航战的措施主要分为空间部分和接收机部分。 GPS空间部分：在GPS空间段部分，主要采取3种措施以提高GPS的抗干扰能力，分别为增大GPS卫星发射信号功率、研制新型导航卫星、建立独立军用GPS系统。 增大卫星发射信号功率可以提高GPS信号幅度及与干扰信号的信噪比，使敌方现有干扰机失效 。研制新型GPSIIF导航卫星。GPSIIF导航卫星具有较强抗干扰

6、能力和防截获能力。 美国在未来的“GPS现代化”计划中，将建立独立的军用GPS，即将民用和军用信号的频谱分离开。 GPS接收机部分：对GPS进行干扰的主要目的是干扰GPS接收机的正常工作，使其无法提供正确的导航信息。所以GPS接收机的抗干扰技术，是GPS系统抗干扰措施的最重要的组成部分。在接收端主要采取以下两项技术以减轻对GPS接收机的干扰，他们分别是:研制抗干扰GPS接收机天线和采用先进的接收信号处理技术。GPS接收机综合抗干扰技术 1空间时域自适应处理：时域滤波器可以以低的成本抑制多个窄带干扰，而空间调零天线可以抑制所有类型的干扰，这就是空间时域自适应处理。 2空间频率自适应处理：将STA

7、P中的自适应滤波器从时域改为在频域上实现时，便称作空间频率自适应处理（SFAP）。 3自适应调零与波束形成结合：将自适应调零与波束形成结合，在不知道卫星的方位和俯仰时采用自适应调零算法，使接收机一开始工作就具有一定的抗干扰能力 。 新型的GPS接收机中使用了各种各样的抗干扰措施，这些技术正被模块化实现，如空域和时域抗干扰接收机（G-STAR）就是对联合滤波的成功应用，它使用了选择可用性反欺骗模块和干扰抑制单元。在新型卫星上将使用一种可抗干扰的灵活功率系统，它利用独特的多路复用信号或混合信号技术，可提高卫星的信号发射强度。其他的技术还有安装多信道天线、安装多天线单元、零点控制、干扰抑制技术等。

8、抗干扰技术的发展前景 目前GPS技术正日益应用到各个领域，随着GPS技术的广泛应用，对GPS的抗干扰能力提出了越来越高的需求。GPS接收机的抗干扰已不能满足市场的需求，提高GPS接收天线的抗干扰能力已成为提高GPS抗干扰能力不可避免的趋势。 已有的抗干扰方案各有其技术优势和缺陷，如何有效的将各种抗干扰措施结合起来，充分发挥各自的优越性，同时降低系统的复杂性，做到多功能、小型化，是今后面临的关键问题。单一的技术不能有效地抑制各种GPS的干扰，相比之下，空时联合处理和级联接收机技术更具有潜力，且技术上已渐成熟。空域和时域联合处理在GPS抗干扰接收中的研究已取得丰硕成果。 国内研究现状 我国在GPS对抗方面的研究起步较晚，目前尚无自主生产的成品化GPS干扰机，目前