羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾能力量化問題研究

周早君

摘要：羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)[1]是一種脈沖相位調(diào)制的陸基中遠(yuǎn)程低頻無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，它極易受系統(tǒng)的發(fā)射體制、接收系統(tǒng)以及外部環(huán)境因素影響。為了系統(tǒng)本身可靠工作，研究羅蘭C系統(tǒng)的抗干擾能力問題對(duì)羅蘭C系統(tǒng)穩(wěn)定性、信號(hào)利用率和提高軍事應(yīng)用能力具有很大價(jià)值。本文就針對(duì)羅蘭C系統(tǒng)抗干擾能力問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng);抗干擾能力;量化研究

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）07-0048-02

羅蘭C系統(tǒng)（我國(guó)稱：長(zhǎng)河二號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)）是一種脈沖相位調(diào)制的陸基中遠(yuǎn)程低頻無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，是我國(guó)獨(dú)立控制的唯一大型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，也是北斗系統(tǒng)的重要備份。本研究以羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾能力量化研究為主要內(nèi)容，采用理論研究與實(shí)測(cè)驗(yàn)證相結(jié)合的辦法，從發(fā)射體制、接收系統(tǒng)、環(huán)境因素三個(gè)方面分析長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)的抗干擾能力，提出量化研究成果。

1 研究目的

隨著導(dǎo)航在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用不斷增強(qiáng)，圍繞對(duì)導(dǎo)航資源的爭(zhēng)奪和控制，導(dǎo)航對(duì)抗已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事領(lǐng)域新的作戰(zhàn)樣式，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴程度越來越高，導(dǎo)航對(duì)抗作為繼“電子戰(zhàn)”、“信息戰(zhàn)”之后出現(xiàn)的又一信息作戰(zhàn)樣式，已經(jīng)成功用于實(shí)戰(zhàn)，并且隨著高技術(shù)武器對(duì)PNT（定位、導(dǎo)航、授時(shí)）信息的依賴程度不斷加大，導(dǎo)航對(duì)抗也將愈加激烈。目前我海軍使用的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)主要是北斗系統(tǒng)和長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)正在加緊進(jìn)行全球建設(shè)，將逐漸擺脫星基導(dǎo)航受制于人的被動(dòng)局面。但是，從國(guó)家安全和戰(zhàn)時(shí)使用考慮，我國(guó)星基系統(tǒng)必須存在戰(zhàn)略備份系統(tǒng)。長(zhǎng)河二號(hào)具備獨(dú)立的PNT（定位、導(dǎo)航、授時(shí)）信息提供能力，在星基系統(tǒng)服務(wù)中斷時(shí)能提供PNT備份服務(wù)，軍事上安全性優(yōu)勢(shì)明顯。

長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)是陸基長(zhǎng)波系統(tǒng)，工作在低頻（100KHz）波段，不屬于傳統(tǒng)意義上電磁對(duì)抗集中波段。同時(shí)長(zhǎng)河信號(hào)脈沖峰值輻射功率達(dá)到兆瓦級(jí)，采用信號(hào)編碼和相關(guān)接收技術(shù)，理論上具有極強(qiáng)的抗干擾能力，在戰(zhàn)爭(zhēng)等特殊時(shí)期復(fù)雜電磁環(huán)境下的軍事應(yīng)用，具有特殊的優(yōu)勢(shì)。但截至目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)抗干擾能力的細(xì)致、量化研究較少，開展此項(xiàng)研究，掌握量化指標(biāo)數(shù)據(jù)，有利于摸清底數(shù)，為建立海軍導(dǎo)航、授時(shí)對(duì)抗體系提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

2 主要研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目以長(zhǎng)河二號(hào)發(fā)射體制的抗干擾能力、接收系統(tǒng)抗干擾能力以及外部環(huán)境因素對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)的干擾等為主要研究對(duì)象。

主要研究?jī)?nèi)容：

2.1 長(zhǎng)河二號(hào)發(fā)射體制抗干擾能力研究

長(zhǎng)河二號(hào)是一種遠(yuǎn)程高精度無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于陸基、低頻、脈沖相位無線電導(dǎo)航體制，發(fā)射端采用大功率發(fā)射。信號(hào)沿傳播路徑衰減，因此接收端接收到的信號(hào)不一定很強(qiáng)，在不同地理區(qū)域能夠承受的干擾強(qiáng)度不明確，尤其是我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)覆蓋海區(qū)的有效工作范圍以及抗干擾能力尚須研究。此外，長(zhǎng)河二號(hào)發(fā)射信號(hào)采用了脈沖相位編碼的調(diào)制結(jié)構(gòu)，具備一定的抗干擾能力，但是，該調(diào)制結(jié)構(gòu)對(duì)各種類型干擾（如連續(xù)波干擾、脈沖式干擾等）的抗干擾能力尚需進(jìn)一步定量分析。

2.2 長(zhǎng)河二號(hào)接收系統(tǒng)抗干擾能力研究

長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)既具備導(dǎo)航定位功能，又具備授時(shí)功能，二者均要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤，但是二者也存在區(qū)別：實(shí)現(xiàn)信號(hào)準(zhǔn)確跟蹤后，導(dǎo)航定位可以等待，即按一定的時(shí)間進(jìn)行積累，通過積累提高接收信號(hào)的信噪比，而授時(shí)功能能夠承受的干擾能力較導(dǎo)航定位功能差，但是，在我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，尚未查閱到有關(guān)能夠完成正常授時(shí)功能的區(qū)域以及所在區(qū)域的抗干擾能力方面的研究。此外，發(fā)射端發(fā)射信號(hào)功率強(qiáng)弱在一定程度上決定著接收端信號(hào)的抗干擾能力，但在信號(hào)的傳播過程中還要受到多種因素影響，如多個(gè)臺(tái)鏈信號(hào)的交叉干擾問題，這些都將影響到正常導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)。

2.3 環(huán)境因素對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)抗干擾能力影響研究

長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)的傳播主要以空氣為介質(zhì)，接收端所接收信號(hào)除了完成導(dǎo)航定位與授時(shí)功能所需的地波外，還有來自電離層反射的天波信號(hào)，然而電離層的高度并不是固定的，它與天氣狀況（晴天或陰雨雪天）以及時(shí)間（白天或夜間）有關(guān)。因此，在不同時(shí)間，距離發(fā)射臺(tái)不同距離位置的天波干擾強(qiáng)度不一致，需要對(duì)該問題展開深入研究。此外，接收設(shè)備一般不是鼓勵(lì)的安裝在某一位置，其周圍一般會(huì)存在其它電子設(shè)備，即接收設(shè)備工作于復(fù)雜電磁環(huán)境下，如裝載于車、船、高樓或高壓線附近，在該環(huán)境下的抗干擾能力也需要進(jìn)一步研究。

2.4 研究重點(diǎn)

（1）我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)有效覆蓋海區(qū)的范圍及該范圍內(nèi)的抗干擾能力研究。長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)臺(tái)發(fā)射功率的大小會(huì)影響有效工作的覆蓋區(qū)域以及該有效覆蓋區(qū)的抗干擾能力，但是目前尚無我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)有效覆蓋海區(qū)的明確標(biāo)定以及該有效覆蓋海區(qū)不同位置的最大抗干擾能力等方面的研究。因此，研究我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)有效覆蓋海區(qū)的范圍以及該范圍內(nèi)的抗干擾能力是本課題關(guān)鍵問題之一。（2）多徑傳輸對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)接收的干擾影響研。對(duì)于長(zhǎng)河二號(hào)的接收，多徑傳輸主要指的是天波延遲的影響，由于天波延遲與氣候狀況以及電離層的變化有關(guān)，要得到有效使用的結(jié)果，需要在不同距離、不同氣象條件以及一天中不同時(shí)段進(jìn)行大量的試驗(yàn)分析。同時(shí)，短時(shí)間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示電離層的變化對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)系統(tǒng)的定位功能有較大影響。因此，研究多徑傳輸對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)接收的干擾影響也是本課題的關(guān)鍵問題之一。

3 初步方案

首先組織項(xiàng)目組成員調(diào)研和收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于羅蘭C系統(tǒng)發(fā)射體制、接收機(jī)導(dǎo)航定位及授時(shí)抗干擾技術(shù)以及環(huán)境因素對(duì)羅蘭C系統(tǒng)影響方面的資料和技術(shù)文獻(xiàn)。在消化、理解和掌握國(guó)內(nèi)外資料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行人員合理分工，并行的進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制對(duì)各種干擾的抑制能力、發(fā)射功率對(duì)我國(guó)有效覆蓋范圍及抗干擾能力影響、實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位與授時(shí)的抗干擾能力分析、多徑傳輸對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)接收影響以及復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)接收影響等方面的研究，然后在此基礎(chǔ)上多徑傳輸及復(fù)雜電磁環(huán)境中的信號(hào)接收試驗(yàn)測(cè)試，分析我國(guó)長(zhǎng)河二號(hào)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)不同區(qū)域?qū)Χ鄰礁蓴_及復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力，最后撰寫課題結(jié)題報(bào)告。本項(xiàng)目擬采取的研究方案如圖1所示。

4 周期進(jìn)度和成果形式

（1）研究周期：1.5年。

（2）研究?jī)?nèi)容安排：1）完成總體方案設(shè)計(jì)，提供可行性論證報(bào)告;2）完成國(guó)內(nèi)外資料消化研究，提出初步理論推導(dǎo)結(jié)果;3）完成設(shè)備裝調(diào)，并進(jìn)行初步試驗(yàn)，檢驗(yàn)效果;4）完成外場(chǎng)測(cè)試、各分報(bào)告撰寫;5）完成研究報(bào)告編寫并鑒定驗(yàn)收。

（3）成果形式：《羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾能力研究報(bào)告》。

5 推廣應(yīng)用前景及效益分析

由于2011年3月，長(zhǎng)河二號(hào)授時(shí)系統(tǒng)通過總裝電子信息基礎(chǔ)部技術(shù)基礎(chǔ)局組織的軍用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間發(fā)播能力評(píng)定，即將繼北斗系統(tǒng)之后，成為軍用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的重要發(fā)播手段。隨著系統(tǒng)正式列入軍用時(shí)間頻率保障體系，系統(tǒng)使命任務(wù)也由導(dǎo)航保障向?qū)Ш?授時(shí)綜合保障、由岸基保障向岸海一體保障、由單軍兵種保障向諸軍兵種保障轉(zhuǎn)變，用戶將極大拓展。此課題研究成果將在開展新型接收機(jī)研制、系統(tǒng)裝備建設(shè)發(fā)展等方面提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，具有較高的實(shí)用價(jià)值和軍事效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃智剛，孫國(guó)良，馮文全，陳金平.無線電導(dǎo)航原理與系統(tǒng)[M].北京航天航空出版社，2011.

[2] 李小強(qiáng)，石運(yùn)付，梅國(guó)中.長(zhǎng)河二號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備維修大全[M].天津大學(xué)出版社，2013.