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(shù)綜述
摘要：簡要介紹了針對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GPS抗干擾措施的發(fā)展前景進行了展望。
關(guān)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(tǒng)(GPS)，可以在全球范圍內(nèi)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(shè)備易于實現(xiàn)、精度較高，被廣泛應用于各個領(lǐng)域。隨著其在軍事領(lǐng)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(shù)
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(nèi)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(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(zhuǎn)發(fā)式干擾兩種樣式。
2 GPS抗干擾技術(shù)
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(tǒng)分為天線與接收機兩部分，抗干擾技術(shù)圍繞這兩大部分進行。
(1)頻域濾波技術(shù)。提高接收機抗干擾能力的基本方法是通過設(shè)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(jù)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對位置和速度進行估算，其結(jié)果經(jīng)融合再進行分析，去除干擾信號?，F(xiàn)在主要使用的是頻域濾波技術(shù)。接收機接收到窄帶干擾信號時，頻域濾波利用數(shù)字信號處理技術(shù)，在干擾信號中心頻率附近形成“陷波器”，對干擾信號產(chǎn)生較大衰減，以此濾除干擾信號。這種技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)。抗干擾天線通過調(diào)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(shù)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(zhì)是利用信號與干擾方向角的不同而實現(xiàn)的空域濾波。天線產(chǎn)生的零點大小和零點方向數(shù)目會同樣對衛(wèi)星信號產(chǎn)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(shù)目。零點控制技術(shù)可提供15dB～25dB的干擾抑制，但能夠產(chǎn)生的零點總數(shù)不能夠太多。
(3)偽衛(wèi)星技術(shù)。由于GPS衛(wèi)星信號較弱，選擇地面特定地點設(shè)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(xiàn)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(gòu)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(xiàn)有的GPS接收機軟件稍作改動就能實現(xiàn)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(jīng)費，又能在短時間內(nèi)建立起一個可靠安全的抗干擾系統(tǒng)。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(jù)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(shù)。主要的組合方法分為松耦合和緊耦合。松耦合技術(shù)上比較容易實現(xiàn)，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(shù)展望
(1)多信道天線。未來的GPS系統(tǒng)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?qū)嵤?，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(shù)的集成，利用綜合與集成的技術(shù)，才能同時對抗多種干擾[3]。國外現(xiàn)階段的研究方向是在GPS/INS組合的基礎(chǔ)上添加自適應調(diào)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(diào)零天線能夠自動尋找有效導航信號，兩者的結(jié)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(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(tǒng)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?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)，以及未來歐洲的伽利略導航衛(wèi)星系統(tǒng)和我國自主研發(fā)的北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)。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(tǒng)的絕對依賴。
綜上所述，雖然GPS系統(tǒng)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(tǒng)。所以，對GPS系統(tǒng)的干擾模式進行分析研究，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(shù)及其發(fā)展趨勢，既為我們在使用GPS系統(tǒng)時提供了安全保障，也為了解相關(guān)美式裝備起到一定幫助，同時為我國發(fā)展新一代北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)提供相關(guān)參考。
參考文獻
[1]李彬，靳國棟.《淺析GPS干擾技術(shù)》《電子對抗》2009年.
[2]丁凡，周鵬，張忠磊.《對GPS/INS組合制導系統(tǒng)的干擾技戰(zhàn)術(shù)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(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析》《指揮控制與仿真》，2008年.
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