关于卫星定位及GPS干扰研究

摘要：我们国家的经济在不断的发展，科学技术水平也在不断的进步。其成果在实际当中有了广泛应用，其中 GPS 技术在现阶段的诸多方面发挥了重要作用，尤其是在军事领域中的应用。卫星定位系统作为是现代定位系统中的重要手段之一，已经在汽车定位和手机定位以及武器定位等方面有了很大的市场价值，并在随着移动终端的逐渐普及，卫星导航也在人们的生活中有了融入，给人们的生活带来了很大方便。本文主要对卫星定位进行了结构、类型以及特点的分析，并探讨了解决的对策，希望能够通过此次的研究对实际起到一定的指导作用。

关键词：卫星定位；GPS干扰；研究

中图分类号：C35 文献标识码： A

一、GPS 卫星定位的基本概述

1、 GPS 信号结构分析

GPS 信号结构中信号的组成主要内容有两个载波分量，还有就是 GPS 导航电

文，它的主要内容就是卫星星历和卫星时钟校正参量以及测距时间标记等用户接收机处理导航信号，提取导航信息并通过适当定位解算算法完成定位解算。导航电文是通过非归零二进制码根据格式所组成，按帧向外发送。按传送参量信息量大小通过不同数目二进制码组成字符以及数据块。在 C/A 码以及 P 码方面，GPS 卫星发送两种伪随机测距码，一个是粗捕获码 C/A 码，一个是精密测距码 P 码。

2、 GPS 定位类型分析

在 GPS 定位的基本原理方面主要就是将卫星视为飞行的控制点，在已知其瞬

时坐标条件下，通过 GPS 卫星和用户接收天线间距离作为观测量，进行空间距离后方教会，以此来确定用户接收天气所处位置。能够将其分为静态定位以及动态定位两种，倘若接收机的天线在跟踪 GPS 卫星中位置是处在固定状态那么就属于静态定位，反之则是动态定位。

3、 GPS的基本特征

GPS是一个全天候、全球范围、连续实时的精确三维导航和定位系统，包括一个发射信号的空间卫星星座、地面操作控制网以及用户终端等三部分。卫星星座包括24颗卫星。第一颗GPS卫星于1989年2月14日发射，最后完成整个GPS星座的第24颗卫星于1994年3月9日发射。GPS卫星的平均寿命约为7年。1996年3月27日发射了首颗GPS替代卫星， 20颗替代卫星（Block IIR）将从20世纪90年代后期到2009年内部署完毕。GPS卫星部署在20 200km高空的圆轨道上，周期为12小时。每4颗卫星位于同地球赤道平面倾斜55b的6个平面中的一个平面上。

GPS系统的地面网包括主控站和地域分布很广的监测站，其位置都进行了精确测定。监测站接收来自卫星传输的数据后，将其数据上传给主站，主站对数据进行分析并将GPS时间和通用标准时间进行比较。主站将为卫星上传数据，控制卫星设备，制定信号编码并更改命令。

二、GPS 干扰技术

GPS 干扰技术分类

GPS 的干扰和普通的电子干扰一样，也分为压制式和欺骗式两大类

。压制式干扰有窄带干扰（瞄准式）、宽带干扰（阻塞式），在干扰作用时间上有连续干扰和脉冲干扰。压制式干扰是通过发射机发射一定电平的干扰信号将 GPS 接收机前端的 GPS 信号压制住，使 GPS 接收机接收不到卫星信号。压制式干扰的特点是技术难度较小，但所需干扰功率较大。欺骗式干扰是通过发射机发射与 GPS 信号具有相同参数但信息码不同的假信号，使 GPS 接收机接收错误定位信息。欺骗式干扰给出虚假导航电文，或者增加信号传播时延，使测量的伪距产生偏差。这种干扰的特点是显而易见的，所需干扰功率小，干扰效果大大好于压制式干扰。当然欺骗式干扰的技术难度要远远大于压制式干扰。

三、卫星定位及 GPS 干扰问题与解决策略

1、卫星定位及 GPS 干扰问题分析

在 GPS 干扰问题方面的压制式干扰由于其干扰的功率比较大，这样不仅是能

够降低接收机的伪距测量精度，同时也直接的造成 D 码解码错误，从而使得接收机无法定位。一般情况下，在 GPS 接收机接收有用的信号时，不能够对外部的干扰完全的抑制，这样 GPS 接收机检测有用信号的时候就一定会存在不确定的因素，这样就会释放干扰信号。由于 GPS 系统是通过空间部分以及地面监控站和用户接收机这几个重要部分所组成，所以针对 GPS干扰主要就是这几个方面的干扰。从技术角度出发，可将 GPS 干扰方式分为两种，也就是欺骗性干扰和压制性干扰。这两者的干扰方式都各不相同，首先对于压制干扰来说，它主要就是在干扰机所发射的强烈信号影响下，对接手机产生的影响，这样就会造成信号不能够正常的进行放大检测，最终会使得接收机的功能大幅度的降低或者是能力的丧失。而在压制性的干扰方面又能够将其分为不同的干扰种类，最为常见的就是阻塞式的干扰以及瞄准式的干扰。前者主要就是对信号的载频以及带宽的功率进行的干扰，从而使得在一定的区域当中达到扰乱信号使其不能正常接收。后者则是通过载波调制的方法对接收机的分辨能力进行扰乱，使其不能够准确分辨信号，从而来达到信号扰乱的目的。

除了以上介绍的压制式干扰外，欺骗式的干扰也是在 GPS 信号干扰中比较重

要的一种干扰方式，在这一干扰方式其主要就是对接收机接收假信号进行引导，使接收机不能够正常的进行分辨信号和位置所在，对这一种信号干扰的方式也能够分为两种重要的形式，可将其分为产生式干扰以及转发式的干扰，前者主要就是通过干扰机进行发射信号，这一信号和和卫星信号是相同的，这样就能够起到对接收机欺骗的效果，从而使其出现错误的解码，达到预期的目的。而后者则是通过对信号进行接收，然后再将这一信号进行广播，从而就能够构成一个虚假的信号，也会使得接收机的信息解码产生错误。

2、 卫星定位及 GPS 抗干扰技术探究

由于 GPS 比较受到干扰所以针对这一问题对其进行解决，通过抗干扰技术能

够有效的增强 GPS 自身对外部环境的抵抗，首先在直接 P（Y）码捕获技术方面能够有效的对 GPS 干扰问题得以解决，在这一抗干扰原理上主要就是由于 C/A 码只有 25 分贝抗干扰能力，所以在抗干扰能力方面比较弱，而在 P（Y）码作用下就能够达到 43 分贝抗干扰能力，所以在这一抗干扰技术下对 GPS 的实际应用的安全性有着重要保障。在这一抗干扰技术的应用领域主要在军事方面，随着技术的发展这一抗干扰技术不断的增强，已经从单频向着双频发展，通过多个相关器技术以及小型化的高稳定时钟技术对 P（Y） 码进行直接的捕获，并引入 GPS 接收机应用模块技术，使得接收机更加容易的嵌入其它系统当中。

另外就是在自适应调零天线技术下也能够对 GPS 抗干扰能力得到加强，自适

应调零天线主要有多个阵元的天线阵，在阵中的各个天线和微波网都是相连的，微波网络又是和一个处理器相连接，在天线阵的方向图中产生对干扰源方向的零点，这样能够减低干扰机的效能，抵消干扰数量等于天线阵元数减 1，倘若是在理想的条件下就能够使得 GPS 接收机抗干扰能力提高四十到五十分贝。

在 GPS 抗干扰技术的应用中，将 GPS和惯性导航系统相结合能够提高抗干扰能力，在将两者得到有机结合后，在 GPS承受射频干扰的时候，惯性导航系统就能够提供记忆功能，从而将组合系统从产生的导航误差中恢复，有效的对导航任务加以完成。在解决干扰问题之后，惯性导航系统又能够协助 GPS 重新的获取信号，在这一组合系统技术的应用下能够将抗干扰的能力提升百分之十到百分之十五左右，从实际的应用当中能够发现，其已经在各类的巡航导弹精确制导炸弹方面起到了重要作用。

再者就是通过陆基伪卫星的技术也能够起到很好的抗干扰作用，如图1为美军GPS系统抗干扰能力示意图。。在对这一技术进进行实施过程中，它能够有效的将从一个区域内的地面发射信号进行捕捉以及改善，从而将对信号分辨的精度大幅度的提升，在长时间的干扰技术方面最为常见的就是机载卫星技术和数字束波向天线技术，通过将这两种技术在实际当中进行应用能够有效的将抗干扰的性能得以提升，这样就能够有效的将信号的接受准确率得以增加。在不断的技术进步过程中，对于信号干扰问题也将会得到进一步的加强，从而在根本上解决实际问题。

四、结束语

总而言之，在当前我国的军事以及国防事业的发展过程中，要能够将 GPS 卫星定位技术得到充分的利用，在干扰和抗干扰的问题上要能够针对性的解决。现代化的工业社会中对精确以及可靠导航技术的要求愈来愈高，在社会的实际需求下，导航定位系统会不断的在性能上得以提高。

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