2019-11-29GPS干扰技术解析

• GPS工作原理
• GPS技术参数指标
• 常用GPS干扰技术及干扰原理
• 北斗系统干扰/抗干扰能力

- GPS定位原理

GPS接收机通过测量信号从卫星到该地的单向传播时间，并代入位置解算算法确定接收机位置信息。图1表示了测定传播时间的原理，如图中所示，Svi表示GPS接收机同时接收到的各个卫星，利用接收机复制码与卫星法波的伪随机码的相关技术，得到卫星发射信号由卫星到接收机的延时，再乘以电磁波的传播速度即可计算出卫星距离接收机的伪距Pi，其中i表示卫星编号。从卫星信号的导航电文中可获得各卫星的位置(Xi, Yi, Zi)。

GPS定位原理

联立以下方程组即可求解接收机自身位置(Xi, Yi, Zi)。

求解方程

按照求解方程未知数的思想，通常来说只需利用3颗导航卫星的信号构建方程组就可以确定接收机位置。然而实际环境下，伪距测量值因GPS信号传输过程中受到的电离层、对流层产生的时延以及卫星和接收机时差的影响，3颗卫星的计算结果误差较大，因此需要引进第4颗卫星的观测值进行修正，即需要同时观测至少4颗GPS卫星以实现精确定位。

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- 常用GPS干扰技术及干扰能力

• 压制式干扰

  用干扰机发射一定电平的干扰信号，以遮蔽地方信号频谱，将GPS接收机前端的GPS信号压制住，从而使GPS接收机接收不到卫星信号。

压制式干扰有瞄准式干扰、阻塞式干扰、相关干扰。虽然实现简单，但一般是以大功率阻塞或压制接收机来达到干扰目的，因为容易被反辐射设备侦查到，以至被GPS炸弹摧毁，所以在军事作战时不适合作为主要干扰方式。

• 当制导系统以CA编码信号工作时，干扰/信号比为24dB以上的干扰就足以封锁GPS信号；

• 当指导系统以Y编码信号工作时，干扰/信号比为54dB以上的信号足以干扰GPS信号；

• 欺骗式干扰

  发射与GPS信号具有相同参数（信息码可能不同）的假信号，干扰GPS接收机，使其产生错误的定位信息。可从两方面入手：1、给出虚假的导航信息；2、增加信号传播延时（一般认为这种转发式干扰的干扰信号与导航信号除了延时以外完全相同）

- 美国采取的抗干扰技术

• 采用高达90dB的超高抗干扰GPS接收机
• 地形辅助导航技术（人为通过数据链传输操控导弹）
• 高抗干扰数据链路
• 路段弹道制导修正系统
• 射频数据链路/光电传感器导相结合的末制导

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北斗卫星导航定位系统（3枚），使用CDMA扩频技术
通信卫星，都留有备用频段

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- 地球同步卫星（与地球自转速度相同，相对地面“静止”）与人造卫星（以下四种）

• 目前世界上有4个导航系统，即美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略卫星导航系统；
• 按照轨道的高低来算的话，就是欧洲高于中国、中国高于美国、美国高于俄罗斯；

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民用无人机价格低廉，购买途径众多，操作门槛低，对起飞环境要求低，当前出现了大量黑飞无人机，一些未经审核的黑飞事件造成了严重的恶性影响，因此有必要对无人机实施监测，必要时进行强制管控。从GPS欺骗干扰技术着手管制无人机，具有较强的威胁性和隐蔽性，逐渐成为当下无人机管制研究领域的热点之一。

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综合以上，所设计的航迹预测算法，也应该总根本（GPS欺骗方式）入手，可以设计一款“防GPS欺骗的航迹预测算法”