全球定位系统干扰与抗干扰技术报告14空间摘要：本文简述了GPS的发展状态，以及GPS的简单应用。
重点介绍了全球定位系统抗干扰这项技术，其应用原理、作用目的、重要性以及一些最新的研究成果。
最后对全球定位系统抗干扰技术做出了展望和想法。
关键词：全球定位系统，抗干扰技术。
1引言在美国发动的第二次海湾战争中，大量使用了精确制导武器，而这些武器中的80%都采用了GPS精确制导系统。
由于伊拉克使用了据说是从俄罗斯购进的GPS干扰系统，使多枚美国导弹偏离了轨道，从而引起了世人广泛的关注。
自伊战以来，随着GPS技术在战场上的广泛应用，GPS干扰战术也开始活跃在战争的历史舞台上。
2GPS简介GPS全称是Global Position System，直译为“全球定位系统”，是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
美国的军事优势在很大程度上仰仗全球定位系统(GPS)，而且这种依赖与日俱增。
但是GPS卫星发射的导航信号比较弱，而且以固定的频率发射，因此，军用GPS接收机很容易受到敌方的干扰。
如此重要的应用系统，如果受到干扰，可想而知其损失何其巨大，进一步也将造成无法挽回的后果。
由此可知，发展全球定位系统抗干扰技术已然成为重中之重！3GPS干扰和抗干扰技术3.1全球定位系统抗干扰的新技术途径为了防止敌方在战时通过干扰GPS信号削弱美方的军事优势，美国在继续提高GPS卫星导航定位精度的同时，采取了多种措施加强GPS系统的抗干扰能力。
对GPS 的干扰可分为压制式干扰和欺骗式干扰两类。
美军以往的对抗措施主要是改进GPS卫星星座、改进用户接收机和增设备份导航系统。
目前，美国正在开发一些创新概念的全球定位系统抗干扰技术：国防高级研究计划局(DARPA)等部门已经完成了演示验证“机载伪卫星”(airbOrnepseudO—satellites，也称pseudolites)的“全球定位试验”(GPX)计划，正在进行技术向装备的转化，同时，美军还在研制“微机电惯性导航系统”(MEMS—INS)作为GPS的备份，已取得一定进展。
3.2GPS的干扰分类对于GPS的干扰有的是有意的，有的是无意的。
在GPS的电子对抗中，已经有人提出组成立体GPS对抗系统，不仅有地面干扰站，而且有机载干扰机、平流层飞艇干扰机、无人机干扰机和星载干扰机等。
从干扰技术体制上分，主要有以下几种：1对星座的干扰有以下几种途径:(1)发射专用卫星对地面注入站发送的上行信号(S 波段)进行截获分析,寻求对导航卫星的有效干扰,使导航卫星不能正常工作或发射错误导航信息,从而使用户得不到精确的导航信息甚至是错误的导航信息;(2)扰乱导航卫星上的对日定向系统,使其不能让太阳能电池帆板始终对准太阳,致使整个卫星电子设备因缺乏能源而不能正常工作;(3)扰乱卫星姿态三轴稳定系统或推进系统,使卫星天线辐射不能对准地面,从而使地面接收不到GPS 下行的导航电文或使卫星偏离正确轨道位置,降低GPS精度;(4)通过干扰使卫星微处理器无法处理和存储数据,或使存储器产生溢出;(5)通过干扰,降低卫星时钟校准参数精度及卫星星历中的有关卫星位置数据的精度。
2对中继的干扰是通过对GPS地面监控系统的通信数据的截获和分析研究,寻求对其卫星中继的有效干扰,可以使其地面站之间无法传递信息和数据,导致地面监控系统不能正常工作,从而达到干扰的目的。
3对接收系统的干扰通常指GPS接收机在接收有用信号的同时,不可能完全抑制外部干扰以及特征参数与有用信号相同或相似的其他信号,GPS接收机检测有用信号时必然存在一些不确定因素。
利用这一特点,可以施放干扰信号,迫使对方获得的有用信息量降至最小。
因此,对GPS的干扰就是通过辐射干扰信号,来压制或欺骗敌方的GPS 接收机。
4欺骗式干扰是指发射与GPS干扰信号具有相同参数(只有信息码不同)的假信号,干扰GPS接收机,使其产生错误的定位信息。
它的实质就是破坏GPS接收机的码同步电路,使其捕获假信号。
转发式干扰利用信号的自然延时,将干扰机接收到的GPS导航信号经过一定的延时放大后直接发送出去。
对于某一台GPS接收机来说,同时存在多个信号,接收机很容易被这种信号欺骗,从而得到错误的伪距,影响定位精度。
3.3抗干扰技术与方法GPS已经成为军事基础设施的一个基本组成部分，因此美国国防部正在进一步努力增强其基于GPS的系统的抗干扰能力。
战术“战斧”导弹可能是美国库存导弹中抗GPS干扰最强的武器，因为它运用了一种称作精确地形辅助导航技术，当导弹朝目标飞去时，这种导航技术可使导弹严格按照地形轮廓飞行，使导弹在GPS受干扰时仍具有捕获目标的能力，从而不需要对已有的GPS 制导装置作任何改进，其精度与如今正在研制的“战斧”Block lll导弹所获得的精度相当。
它计划于2003年投入战场使用。
美国“贾斯姆”联合空对地防区上导弹将于2005年进入服役，它是美国第二代精确攻击导弹，能够耐受100瓦干扰机的干扰信号。
在美国库存或计划的下一个十年服役的13种精确攻击武器中，AGM-130、“贾斯姆”以及战术“战斧”导弹采用了高技术干扰数据链路。
空军库存中总计约300枚AGM-130将携带蕾西公司的AXQ-14高干扰数拓链中延缓外，根据科索沃作战获得的经验，约1300枚装有双向数据链的GBU-15将采用中段弹道制导修正系统，改进后的导弹型号为EGBU-15。
采用射频数据链/光电传感器的相结合的方案使导弹具有末制导能力，它们将具有高抗干扰能力。
在高抗干扰改进计划中，采用该技术方案的导弹系统，如“斯拉姆”—ER、库存1900枚GBU-15中的大部分、以及AGM-154C联合防区外发射武器等将作为主要的候选武器。
一些“灵巧”导弹的学者认为，GPS制导武器受干扰的问题已经显明，必须给予高度重视。
所以，对GPS 制导武器的干扰与抗干扰问题的研究将是一项持久性工作。
美军实施导航战的措施主要分为空间部分和接收机部分。
1GPS空间部分：在GPS 空间段部分，主要采取3种措施以提高GPS 的抗干扰能力,分别为增大GPS卫星发射信号功率、研制新型导航卫星、建立独立军用GPS系统。
增大卫星发射信号功率可以提高GPS信号幅度及与干扰信号的信噪比,使敌方现有干扰机失效,敌方只能进一步增强干扰机功率，从而使干扰机体积、重量、成本提高,同时也极易被美军机载无源探测系统等电子侦察器材发现,并可能立即遭到反辐射武器的打击。
美国国防部正在考虑的方案包括:一是改进洛马公司制造的最后12颗GPSIIR卫星,使其具有提供更多军、民用信号能力,并具有对发射信号重新编程的功能。
二是研制新型GPSIIF导航卫星。
GPSIIF导航卫星具有较强抗干扰能力和防截获能力。
美国在未来的“GPS现代化”计划中,将建立独立的军用GPS,即将民用和军用信号的频谱分离开。
这样既可以采取加大军用信号功率等方法提高其抗干扰能力,同时也不会影响民用信号的性能,必要时还可将民用信号关闭。
2GPS接收机部分：对GPS进行干扰的主要目的是干扰GPS接收机的正常工作,使其无法提供正确的导航信息。
所以GPS接收机的抗干扰技术,是GPS系统抗干扰措施的最重要的组成部分。
在接收端,主要采取以下两项技术以减轻对GPS接收机的干扰,他们分别是:研制抗干扰GPS接收机天线和采用先进的接收信号处理技术。
3.4GPS接收机综合抗干扰技术1空间－时域自适应处理：时域滤波器可以以低的成本抑制多个窄带干扰，而空间调零天线可以抑制所有类型的干扰，不过代价较高，如果将二者结合，先用时域滤波器抑制窄带干扰，再用自适应调零天线抑制余下的干扰，则会达到良好的抗干扰效果，这就是空间－时域自适应处理。
2空间－频率自适应处理：将STAP中的自适应滤波器从时域改为在频域上实现时，便称作空间－频率自适应处理（SFAP）。
对自适应滤波器而言，在频域上实现比在时域上实现时效率高一些，二者本质上是一样的。
3自适应调零与波束形成结合：将自适应调零与波束形成结合，在不知道卫星的方位和俯仰时采用自适应调零算法，使接收机一开始工作就具有一定的抗干扰能力；当解算出卫星的方位和俯仰后采用波束形成算法，形成指向卫星的波束，从而提高接收信号的信噪比，进一步提高系统的抗干扰能力。
该方法依然存在无法与GPS接收机分离，具有体积大，价格昂贵等缺点。
新型的GPS接收机中使用了各种各样的抗干扰措施，这些技术正被模块化实现，如在空域时域抗干扰接收机（G-STAR）就是对联合滤波的成功应用，它使用了选择可用性反欺骗模块和干扰抑制单元。
在新型卫星上将使用一种可抗干扰的灵活功率系统，它利用独特的多路复用信号或混合信号技术，可提高卫星的信号发射强度。
其他的如安装多信道天线、安装多天线单元、零点控制、干扰抑制技术等。
4结论目前GPS技术正日益应用到各个领域，随着GPS技术的广泛应用，对GPS的抗干扰能力提出了越来越高的需求。
GPS接收机的抗干扰已不能满足市场的需求，提高GPS 接收天线的抗干扰能力已成为提高GPS抗干扰能力不可避免的趋势。
已有的抗干扰方案各有其技术优势和缺陷，如何有效的将各种抗干扰措施结合起来，充分发挥各自的优越性，同时降低系统的复杂性，做到多功能、小型化，是今后面临的关键问题。
单一的技术不能有效地抑制各种GPS的干扰，相比之下，空时联合处理和级联接收机技术更具有潜力，且技术上已渐成熟。
空域和时域联合处理在GPS抗干扰接收中的研究已取得丰硕成果。
Fante等系统地研究了GPS接收机空时抗干扰问题。
包括联合空时抗干扰的准则问题、干扰多径的影响、互耦和通道不一致的影响、GPS信号失真问题、计算量问题等，为国内外GPS空时干扰的研究与实现提供了广泛参考，产生了一系列工程成果。
参考文献1《GPS干扰和抗干扰技术的研究》2《GPS抗干扰技术综述》3《电子对抗》4《多种类型卫星定位仪器抗干扰性能的测试研究》5《GPS的干扰和抗干扰技术》6《GPS抗干扰技术发展趋势》7《GPS干扰及其反制措施》8《GPS抗干扰捕获空域处理空时联合处理硕士论文》9《GPS系统抗干扰技术》10《GPS欺骗式干扰技术发展现状调查》11《GPS制导武器的干扰与抗干扰问题》12《GPS故障及干扰专题分析》13《GPS干扰器、屏蔽器功能介绍》14《GPS干扰分析案例》15《GPS大面积干扰分析排查报告》16《基于全球卫星定位系统(GPS)接收天线的抗干扰》17《“镜像”GPS干扰的运用》18《美国军方GPS的抗干扰能力》19《美伊战争中gps干扰技术的应用》20《一种GPS接收机级联抗干扰方法》。