GPS接收機抗干擾若干關鍵技術探討

馮 莉

（中國華陰兵器試驗中心，華陰 714200）

GPS（全球定位系統），能夠在世界各地全天候不間斷的向用戶提供準確的位置和時間信息，用戶的設備能夠準確接收GPS發(fā)送的信息。在靶場試驗中，GPS 測量設備主要用于精確測量目標的位置信息。隨著靶場無線電環(huán)境的日益復雜，如何使GPS 測量設備正常工作而不受干擾，是我們需要深入研究的一項課題。

1 GPS干擾技術

GPS衛(wèi)星能夠發(fā)射出有限功率信號，GPS的衛(wèi)星與用戶在直線距離上較遠，信號在傳輸的過程中會受到干擾而出現衰減的情況，L1信號的發(fā)射功率只能維持在地球表面最小信號-160dBw，L1信號的發(fā)射功率也僅僅為地球表面最小信號-166dBw，所以會被其他信號進行干擾。如果對干擾信號進行抑制，需要設備在功率上得到保證，要盡可能的與GPS信號頻率相似。信號發(fā)射后會送至用戶的接收裝置中，干擾信號要遠遠大與GPS所發(fā)射的信號，接收機不能有效的接收到GPS信號，也就不能向用戶提供準確的定位信息。壓制式的干擾信號多種多樣，通常有帶內窄帶噪聲干擾、同頻帶寬帶噪聲干擾、單頻瞄準式干擾等。欺騙式干擾不用發(fā)射太大的功率，與GPS的信號參數并無太大區(qū)別，缺少定位信息。這時如果對GPS接收機進行干擾，就導致不能發(fā)射出準確的定位信息。

2 GPS抗干擾技術

GPS地面測量設備主要由接收機與天線構成，我們所說的干擾GPS信號，通常指的是對接收機進行干擾，擾亂其正常工作，使其不能正常接收GPS信號。

2.1 頻域濾波技術

如果想要接收機不受干擾，就需要在接收機的外部裝置濾波器，消除干擾信號，確保接收機能夠正常工作。如果接收機接收到不同形式的信號，濾波器就會依照子系統中的數據進行速度與位置的估算，計算結果需要先進行融合之后再分析，這樣能夠濾除掉干擾信號。目前使用最廣的就是頻域濾波技術，如果接收機收到的信號為窄帶干擾，頻域濾波可以利用信號處理的技術將干擾信號進行消除，對干擾信號進行衰減，去除干擾信號。頻域濾波技術通常用在抑制窄帶干擾中，對干擾信號的類型進行甄別，先是利用頻率搜索對干擾頻率進行確認，之后形成陷波點，此過程具備一定的自適應性。對于不同的窄帶干擾，能夠形成有差異的陷波點。通過抑制干擾信號的功率，將其轉化為普通信號，在對連續(xù)波單頻干擾進行試驗的過程中，干擾抑制最高在60dB。

2.2 抗干擾天線技術

抗干擾天線技術是對零點位置進行適當的調節(jié)，使抗干擾天線能夠準確辨別干擾信號來的方向，并通過調節(jié)自身的角度對干擾信號進行消除。但是干擾信號通常來自不同的地方，很難準確掌握其有效位置，因此需要提升抗干擾天線技術的適應性，準確找到干擾信號的方向，剩下的位置則由全向半球進行覆蓋?？垢蓴_天線技術就是根據不同的信號角度，對干擾信號進行消除。天線能夠產生不同的衛(wèi)星信號，不能接收到零點位置的信號，影響了衛(wèi)星數目。

2.3 偽衛(wèi)星技術

GPS所發(fā)射的信號功率方面有所不足，只能選擇離衛(wèi)星較近的發(fā)射機，發(fā)射與GPS類似的信號，將其稱作“偽衛(wèi)星”。它的信號格式方面與GPS衛(wèi)星基本一致。但發(fā)射距離與接收距離并不遠，因此發(fā)射信號的功率大大提升，使信號更強，并能夠消除干擾信號?？蓪ⅰ皞涡l(wèi)星”安裝在氣球或是無人機上，這樣能夠通過飛行器的移動，以“偽衛(wèi)星”為中心，形成虛擬GPS。“偽衛(wèi)星”能夠發(fā)射與GPS信號一樣的信號，用戶接收機能夠在同一時間內接收這兩種信號，這種方式只需要對GPS接收機軟件進行簡單的修改即可實現定位功能。與衛(wèi)星相比，“偽衛(wèi)星”的造價更低，能夠在極短的時間內完成抗干擾系統的建立。“偽衛(wèi)星”GPS能夠接收功率更高的信號，比傳統的GPS衛(wèi)星更簡單、更便捷。但缺點同樣明顯，因為浮空氣球以及無人機需要一直運動，所以在定位的精度方面有所下降，誤差大約為20%。此外，將INS與GPS進行完美融合，不但能夠彌補各自的缺點，還能使二者的優(yōu)點充分發(fā)揮出來，實現了抗干擾的目的，也就是我們常說的GPS/INS組合抗干擾技術。

3 結束語

GPS 在靶場試驗中發(fā)揮著重要的作用，但由于其易被干擾的特點，同時也存在不小的隱患。GPS 抗干擾技術在靶場的應用要針對不同的情況采取合適的方案，在精度要求的范圍內，確保接收機能正常工作。

（1）可采取在接收機研制時加入濾波的手段從而抑制干擾。

（2）GPS 測量設備布站時盡量遠離高功率的發(fā)射設備，避免壓制性的干擾。

（3）在干擾嚴重的情況下，可以考慮加大建設成本，建立偽衛(wèi)星站或者使用GPS/INS組合抗干擾技術來實現精確定位的要求。

本文對GPS 抗干擾技術的探討比較淺，希望能對今后此類問題的分析提供參考。