大學(xué)生的科技論文2500字(2)
大學(xué)生的科技論文2500字
大學(xué)生的科技論文2500字篇二
GPS抗干擾技術(shù)綜述
摘要：簡(jiǎn)要介紹了針對(duì)GPS的干擾技術(shù)，分析總結(jié)了幾種主要的抗干擾技術(shù)，并對(duì)GPS抗干擾措施的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：GPS 干擾抗干擾
中圖分類號(hào)：TN967 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2013)11-0220-01
全球定位系統(tǒng)(GPS)，可以在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)地為用戶提供連續(xù)的高精度定位和時(shí)間信息，用戶終端設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)、精度較高，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著其在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，GPS成為重點(diǎn)的被干擾、攻擊對(duì)象，在復(fù)雜電磁環(huán)境下中如何保護(hù)GPS不受干擾成為了重點(diǎn)研究問(wèn)題。
1 GPS干擾技術(shù)
通常GPS衛(wèi)星發(fā)射功率有限的信號(hào)，且衛(wèi)星距離用戶所在地面較遠(yuǎn)，到達(dá)地面后的信號(hào)就十分微弱，其中L1信號(hào)其發(fā)射功率只保證在地球表面的最小信號(hào)功率電平為-160dBw。L2信號(hào)到達(dá)地球表面時(shí)其最小信號(hào)電平為-166dBw，極易受到破壞和干擾。壓制式干擾需要發(fā)射較大功率的干擾信號(hào)，其頻率與GPS信號(hào)相近。用戶接收機(jī)端收到的干擾信號(hào)遠(yuǎn)強(qiáng)于GPS衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)接收不到所需要的正常衛(wèi)星信號(hào)，因而無(wú)法進(jìn)行定位。壓制式干擾的干擾樣式主要包括：帶內(nèi)窄帶噪聲干擾、同頻帶寬帶噪聲干擾和單頻瞄準(zhǔn)式干擾等幾種形式。欺騙式干擾發(fā)射功率不需要很大，但其信號(hào)具有與GPS信號(hào)相同的參數(shù)，只是其信息碼不同，不帶有正確的定位信息，因此GPS接收機(jī)受其干擾無(wú)法正確定位。欺騙式干擾主要包含生成式干擾和轉(zhuǎn)發(fā)式干擾兩種樣式。
2 GPS抗干擾技術(shù)
對(duì)GPS進(jìn)行干擾，通常是干擾GPS接收機(jī)，使其不能正常接收信號(hào)，或者接收不到GPS衛(wèi)星信號(hào)。GPS接收系統(tǒng)分為天線與接收機(jī)兩部分，抗干擾技術(shù)圍繞這兩大部分進(jìn)行。
(1)頻域?yàn)V波技術(shù)。提高接收機(jī)抗干擾能力的基本方法是通過(guò)設(shè)置濾波器將干擾信號(hào)濾除。當(dāng)接收機(jī)收到不同信號(hào)時(shí)，濾波器分別根據(jù)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)位置和速度進(jìn)行估算，其結(jié)果經(jīng)融合再進(jìn)行分析，去除干擾信號(hào)?，F(xiàn)在主要使用的是頻域?yàn)V波技術(shù)。接收機(jī)接收到窄帶干擾信號(hào)時(shí)，頻域?yàn)V波利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在干擾信號(hào)中心頻率附近形成“陷波器”，對(duì)干擾信號(hào)產(chǎn)生較大衰減，以此濾除干擾信號(hào)。這種技術(shù)可用于抑制窄帶干擾、強(qiáng)帶外干擾。GPS頻域?yàn)V波需要辨別干擾信號(hào)，先通過(guò)頻率搜索以確認(rèn)干擾頻率，然后產(chǎn)生陷波點(diǎn)，通常這兩個(gè)過(guò)程具有自適應(yīng)性。對(duì)于多個(gè)窄帶干擾，須能夠生成多個(gè)陷波點(diǎn)。陷波器就是在頻譜上對(duì)窄帶信號(hào)產(chǎn)生足夠的衰減，抑制干擾信號(hào)的功率，使其低于正常信號(hào)。在連續(xù)波單頻干擾試驗(yàn)中，干擾抑制度最高可達(dá)到60dB。
(2)抗干擾天線技術(shù)?？垢蓴_天線通過(guò)調(diào)整天線的零點(diǎn)方向，使其指向干擾信號(hào)方向，從而抑制干擾。由于干擾信號(hào)方向具有不確定性，抗干擾天線技術(shù)應(yīng)能自適應(yīng)控制零點(diǎn)方向，使方向圖零點(diǎn)正對(duì)干擾源方向，而其它方向上基本為全向半球覆蓋，實(shí)質(zhì)是利用信號(hào)與干擾方向角的不同而實(shí)現(xiàn)的空域?yàn)V波。天線產(chǎn)生的零點(diǎn)大小和零點(diǎn)方向數(shù)目會(huì)同樣對(duì)衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生衰減，因此該方法無(wú)法接收零點(diǎn)方向的正常衛(wèi)星信號(hào)，減少了可利用的衛(wèi)星數(shù)目。零點(diǎn)控制技術(shù)可提供15dB～25dB的干擾抑制，但能夠產(chǎn)生的零點(diǎn)總數(shù)不能夠太多。
(3)偽衛(wèi)星技術(shù)。由于GPS衛(wèi)星信號(hào)較弱，選擇地面特定地點(diǎn)設(shè)置發(fā)射機(jī)，發(fā)射與GPS衛(wèi)星信號(hào)一致的替代信號(hào)，稱為“偽衛(wèi)星”。其導(dǎo)航電文格式與GPS衛(wèi)星信號(hào)基本一致。由于距離近功率強(qiáng)，因此可以大大增強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)抗壓制性干擾。偽衛(wèi)星也可裝載在無(wú)人機(jī)或浮空氣球上，構(gòu)成虛擬的GPS星座。由于偽衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)與GPS信號(hào)一致，所以用戶接收機(jī)可以同時(shí)接收兩種信號(hào)，將現(xiàn)有的GPS接收機(jī)軟件稍作改動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)定位[1]。相比衛(wèi)星的高昂費(fèi)用及準(zhǔn)備時(shí)間，利用偽衛(wèi)星既節(jié)省了經(jīng)費(fèi)，又能在短時(shí)間內(nèi)建立起一個(gè)可靠安全的抗干擾系統(tǒng)。偽衛(wèi)星GPS抗干擾的優(yōu)點(diǎn)是接收到的信號(hào)功率高，使用起來(lái)比大功率GPS衛(wèi)星更快捷、簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是無(wú)人機(jī)或浮空氣球等載體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致位置不太確定，誤差將增加約20%。根據(jù)GPS的特點(diǎn)，把GPS與INS有效地組合在一起，各自利用對(duì)方的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)自身的不足，進(jìn)而達(dá)到抗干擾的目的，就是GPS/INS組合抗干擾技術(shù)。主要的組合方法分為松耦合和緊耦合。松耦合技術(shù)上比較容易實(shí)現(xiàn)，但導(dǎo)航精度較差。緊耦合不間斷地修正慣性元件測(cè)量誤差和姿態(tài)矩陣，與松耦合相比具有較高的精度[2]。
3 GPS抗干擾技術(shù)展望
(1)多信道天線。未來(lái)的GPS系統(tǒng)將采用多信道模式，接收機(jī)可安裝多信道天線，接收多信道信號(hào)，對(duì)于定位需要的信號(hào)形成一定余量。實(shí)際的電子干擾僅僅從較窄的特定方向?qū)嵤越K端接收機(jī)可以舍棄與干擾信號(hào)方向相近的接收信號(hào)。在部分信道被干擾時(shí)，還有部分信道可用于接收GPS信號(hào)，只要接收4顆以上衛(wèi)星信號(hào)，即可滿足定位條件進(jìn)行定位。
(2)多種抗干擾方式組合。對(duì)抗多種形式的干擾，需研究對(duì)多項(xiàng)抗干擾措施和技術(shù)的集成，利用綜合與集成的技術(shù)，才能同時(shí)對(duì)抗多種干擾[3]。國(guó)外現(xiàn)階段的研究方向是在GPS/INS組合的基礎(chǔ)上添加自適應(yīng)調(diào)零天線，進(jìn)一步提高抗干擾的能力。GPS/INS組合能夠在抵御壓制式干擾的同時(shí)有效增加導(dǎo)航精度，自適應(yīng)調(diào)零天線能夠自動(dòng)尋找有效導(dǎo)航信號(hào)，兩者的結(jié)合能使導(dǎo)航精度比單一使用GPS/INS組合時(shí)上升30%左右。但受限于昂貴的費(fèi)用現(xiàn)在還不能大規(guī)模使用，只配備在一些高精尖武器上。
(3)多種導(dǎo)航融合抗干擾。當(dāng)GPS受到強(qiáng)干擾而無(wú)法正常工作時(shí)，使用其它導(dǎo)航系統(tǒng)代替GPS工作便成了一種選擇。其實(shí)，任何GPS接收機(jī)都有可能同時(shí)接收俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)，以及未來(lái)歐洲的伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和我國(guó)自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。這不僅提升了應(yīng)付干擾的能力，也在一定程度上擺脫對(duì)GPS系統(tǒng)的絕對(duì)依賴。
綜上所述，雖然GPS系統(tǒng)信號(hào)存在諸多弱點(diǎn)，但其仍不失為世界上較先進(jìn)及應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)航系統(tǒng)。所以，對(duì)GPS系統(tǒng)的干擾模式進(jìn)行分析研究，找到提高系統(tǒng)抗干擾性能的主要途徑與方法，無(wú)論是對(duì)民用還是軍用，具有十分重要的意義。研究GPS抗干擾技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，既為我們?cè)谑褂肎PS系統(tǒng)時(shí)提供了安全保障，也為了解相關(guān)美式裝備起到一定幫助，同時(shí)為我國(guó)發(fā)展新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)提供相關(guān)參考。
參考文獻(xiàn)
[1]李彬，靳國(guó)棟.《淺析GPS干擾技術(shù)》《電子對(duì)抗》2009年.
[2]丁凡，周鵬，張忠磊.《對(duì)GPS/INS組合制導(dǎo)系統(tǒng)的干擾技戰(zhàn)術(shù)研究》《飛航導(dǎo)彈》2011年.
[3]王婷婷，王圣東，陳欣.《GPS干擾與抗干擾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析》《指揮控制與仿真》，2008年.
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