大學生的科技論文2500字(2)
大學生的科技論文2500字
大學生的科技論文2500字篇二
GPS抗干擾技術綜述
摘要：簡要介紹了針對GPS的干擾技術，分析總結了幾種主要的抗干擾技術，并對GPS抗干擾措施的發(fā)展前景進行了展望。
關鍵詞：GPS 干擾抗干擾
中圖分類號：TN967 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2013)11-0220-01
全球定位系統(GPS)，可以在全球范圍內全天候、全天時地為用戶提供連續(xù)的高精度定位和時間信息，用戶終端設備易于實現、精度較高，被廣泛應用于各個領域。隨著其在軍事領域的廣泛應用，GPS成為重點的被干擾、攻擊對象，在復雜電磁環(huán)境下中如何保護GPS不受干擾成為了重點研究問題。
1 GPS干擾技術
通常GPS衛(wèi)星發(fā)射功率有限的信號，且衛(wèi)星距離用戶所在地面較遠，到達地面后的信號就十分微弱，其中L1信號其發(fā)射功率只保證在地球表面的最小信號功率電平為-160dBw。L2信號到達地球表面時其最小信號電平為-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，其頻率與GPS信號相近。用戶接收機端收到的干擾信號遠強于GPS衛(wèi)星信號，接收機接收不到所需要的正常衛(wèi)星信號，因而無法進行定位。壓制式干擾的干擾樣式主要包括：帶內窄帶噪聲干擾、同頻帶寬帶噪聲干擾和單頻瞄準式干擾等幾種形式。欺騙式干擾發(fā)射功率不需要很大，但其信號具有與GPS信號相同的參數，只是其信息碼不同，不帶有正確的定位信息，因此GPS接收機受其干擾無法正確定位。欺騙式干擾主要包含生成式干擾和轉發(fā)式干擾兩種樣式。
2 GPS抗干擾技術
對GPS進行干擾，通常是干擾GPS接收機，使其不能正常接收信號，或者接收不到GPS衛(wèi)星信號。GPS接收系統分為天線與接收機兩部分，抗干擾技術圍繞這兩大部分進行。
(1)頻域濾波技術。提高接收機抗干擾能力的基本方法是通過設置濾波器將干擾信號濾除。當接收機收到不同信號時，濾波器分別根據各子系統的數據對位置和速度進行估算，其結果經融合再進行分析，去除干擾信號?，F在主要使用的是頻域濾波技術。接收機接收到窄帶干擾信號時，頻域濾波利用數字信號處理技術，在干擾信號中心頻率附近形成“陷波器”，對干擾信號產生較大衰減，以此濾除干擾信號。這種技術可用于抑制窄帶干擾、強帶外干擾。GPS頻域濾波需要辨別干擾信號，先通過頻率搜索以確認干擾頻率，然后產生陷波點，通常這兩個過程具有自適應性。對于多個窄帶干擾，須能夠生成多個陷波點。陷波器就是在頻譜上對窄帶信號產生足夠的衰減，抑制干擾信號的功率，使其低于正常信號。在連續(xù)波單頻干擾試驗中，干擾抑制度最高可達到60dB。
(2)抗干擾天線技術?？垢蓴_天線通過調整天線的零點方向，使其指向干擾信號方向，從而抑制干擾。由于干擾信號方向具有不確定性，抗干擾天線技術應能自適應控制零點方向，使方向圖零點正對干擾源方向，而其它方向上基本為全向半球覆蓋，實質是利用信號與干擾方向角的不同而實現的空域濾波。天線產生的零點大小和零點方向數目會同樣對衛(wèi)星信號產生衰減，因此該方法無法接收零點方向的正常衛(wèi)星信號，減少了可利用的衛(wèi)星數目。零點控制技術可提供15dB～25dB的干擾抑制，但能夠產生的零點總數不能夠太多。
(3)偽衛(wèi)星技術。由于GPS衛(wèi)星信號較弱，選擇地面特定地點設置發(fā)射機，發(fā)射與GPS衛(wèi)星信號一致的替代信號，稱為“偽衛(wèi)星”。其導航電文格式與GPS衛(wèi)星信號基本一致。由于距離近功率強，因此可以大大增強信號，實現抗壓制性干擾。偽衛(wèi)星也可裝載在無人機或浮空氣球上，構成虛擬的GPS星座。由于偽衛(wèi)星發(fā)射的信號與GPS信號一致，所以用戶接收機可以同時接收兩種信號，將現有的GPS接收機軟件稍作改動就能實現定位[1]。相比衛(wèi)星的高昂費用及準備時間，利用偽衛(wèi)星既節(jié)省了經費，又能在短時間內建立起一個可靠安全的抗干擾系統。偽衛(wèi)星GPS抗干擾的優(yōu)點是接收到的信號功率高，使用起來比大功率GPS衛(wèi)星更快捷、簡單，缺點是無人機或浮空氣球等載體的運動導致位置不太確定，誤差將增加約20%。根據GPS的特點，把GPS與INS有效地組合在一起，各自利用對方的優(yōu)點彌補自身的不足，進而達到抗干擾的目的，就是GPS/INS組合抗干擾技術。主要的組合方法分為松耦合和緊耦合。松耦合技術上比較容易實現，但導航精度較差。緊耦合不間斷地修正慣性元件測量誤差和姿態(tài)矩陣，與松耦合相比具有較高的精度[2]。
3 GPS抗干擾技術展望
(1)多信道天線。未來的GPS系統將采用多信道模式，接收機可安裝多信道天線，接收多信道信號，對于定位需要的信號形成一定余量。實際的電子干擾僅僅從較窄的特定方向實施，所以終端接收機可以舍棄與干擾信號方向相近的接收信號。在部分信道被干擾時，還有部分信道可用于接收GPS信號，只要接收4顆以上衛(wèi)星信號，即可滿足定位條件進行定位。
(2)多種抗干擾方式組合。對抗多種形式的干擾，需研究對多項抗干擾措施和技術的集成，利用綜合與集成的技術，才能同時對抗多種干擾[3]。國外現階段的研究方向是在GPS/INS組合的基礎上添加自適應調零天線，進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有效增加導航精度，自適應調零天線能夠自動尋找有效導航信號，兩者的結合能使導航精度比單一使用GPS/INS組合時上升30%左右。但受限于昂貴的費用現在還不能大規(guī)模使用，只配備在一些高精尖武器上。
(3)多種導航融合抗干擾。當GPS受到強干擾而無法正常工作時，使用其它導航系統代替GPS工作便成了一種選擇。其實，任何GPS接收機都有可能同時接收俄羅斯的全球導航衛(wèi)星系統(GLONASS)，以及未來歐洲的伽利略導航衛(wèi)星系統和我國自主研發(fā)的北斗導航衛(wèi)星系統。這不僅提升了應付干擾的能力，也在一定程度上擺脫對GPS系統的絕對依賴。
綜上所述，雖然GPS系統信號存在諸多弱點，但其仍不失為世界上較先進及應用最廣泛的導航系統。所以，對GPS系統的干擾模式進行分析研究，找到提高系統抗干擾性能的主要途徑與方法，無論是對民用還是軍用，具有十分重要的意義。研究GPS抗干擾技術及其發(fā)展趨勢，既為我們在使用GPS系統時提供了安全保障，也為了解相關美式裝備起到一定幫助，同時為我國發(fā)展新一代北斗導航衛(wèi)星系統提供相關參考。
參考文獻
[1]李彬，靳國棟.《淺析GPS干擾技術》《電子對抗》2009年.
[2]丁凡，周鵬，張忠磊.《對GPS/INS組合制導系統的干擾技戰(zhàn)術研究》《飛航導彈》2011年.
[3]王婷婷，王圣東，陳欣.《GPS干擾與抗干擾技術發(fā)展現狀分析》《指揮控制與仿真》，2008年.
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