浅谈卫星导航抗干扰技术的发展

【摘要】卫星导航在现在的军事领域起到了至关重要的作用，本文介绍了卫星的干扰类型和工作原理。然后介绍了现有的几种抗干扰技术、工作原理和特点。最后，对卫星导航的抗干扰技术进行了预测。

【关键词】卫星导航；干扰技术；抗干扰技术

卫星导航在社会生活和军事领域当中起到了越来越多的作用，从日常的定位，到军用的精确制导，都离不开卫星导航。然而，在实际应用当中，由于种种原因，卫星系统会受到干扰，影响了使用国和用户的。因此，如何提高卫星系统的抗干扰的技术是当前各国研究者重点的研究课题[1]。本文介绍了干扰的类型和工具原理，抗干扰技术的分类和发展动向，为我国的卫星导航抗干扰技术的发展提供借鉴。

1.干扰的类型

对卫星的导航一般主要分为干扰型和压制型两种，由于卫星导航也是电子系统的一个集成，因此，一般的电子干扰技术也能用在对卫星的干扰上。

1.1　压制式干扰

压制式的干扰就是利用特殊的发射装置对卫星发射电磁信号，让卫星不能正常的接受和发射信号，也无法进行导航。这种干扰方式的特点是技术难度低，使用相对简单，功率大的。但这种干扰方式也会使本方的导航通讯出现不畅，因此，使用范围比较受限制[2]。

1.2　干扰型干扰

与压制式干扰不同，干扰型干扰向卫星发射假的信号，造成卫星的导航信息不准确，或者发出错误的信号，起不到应有的导航作用。这种干扰方式的特点是技术难度比较高，需要知道所要干扰的卫星系统的具体工作参数，虽然效果要比压制式干扰好，且不影响本方正常的通讯，但是掌握难度非常的高。

2.抗干扰技术的发展

所谓的抗干扰就是利用特定的手段对卫星的信息接收，传送方式和功率等进行处理，使卫星能够分辨有用和无用信号，正确的接收所需要的信号。在卫星抗干扰技术中主要有以下几种。

2.1　伪卫星法

伪卫星法就是在地面设定发射装置，或者发射无人驾驶飞行器，或者小卫星来模拟虚拟的卫星来发射信号。通过这种方式，使得干扰方不易分清哪颗是真正的导航卫星，提高干扰的成本和难度，这种方式通常运用在军事领域，尤其是战争时期。

2.2　天线抗干扰技术

天线抗干扰技术是卫星通信中常用的抗干扰措施，具体有多波束天线、自适应调零天线和智能天线技术几种。

多波束天线就是改变波束的方向和范围，根据需要调整波束来提搞干扰能力的。反射式MBA、透射式MBA和直接辐射相控阵MBA是常用的三种方式。自适应调零天线则是根据需要对天线的阵元进行对应的加权处理，在面对干扰源方向调零，从而降低受干扰的程度。智能天线是安装在卫星信号接收的新型天线，这种天线阵可以产生多个子波束，按照设定指向工作区，从而使系统达到最佳的工作状态。

2.3　扩展频谱抗干扰技术

因为扩展频谱技术在无线电应用上能够明显的对抗干扰，再加卫星的干扰源不固定，因此，这种技术是非常重要的。扩展频谱抗干扰技术有直接序列扩频和跳频抗干扰，还有两种技术的组合体[3]。

直接序列扩频将卫星接收的信号变成了窄带信号，而干扰信号却同时变成了宽带信号，通过这种方式将干扰源的能量进行过滤，这样信噪比得到了提高，抗干扰能力也得到了提高。直接序列扩频的优点是技术成熟，无论是理论还是实验应用都早，并在实际应用得到了广泛的认可。

跳频是在预先设定的频率中进行随机的跳动选择，时间和频率都不固定，信号的传输不容易被掌握，因此，不易受到干扰。以美国为例，在新发射的军用卫星上其跳频的达到了4000跳/S，抗干扰能力极强。我国现在也对此展开了大量的研究，但是在高频跳频仍然处于理论研究程度。

而这两种技术的混合则是直接序列扩频的技术上，新增加了跳频的功能。这也是现在的一种技术趋势，美国的Milstar和FLSTACOM就采用了这两种技术的混合体制。

2.4　编码调制技术

前向纠错可以用来在卫星系统的差错控制上，采用的编码有vitebi译码、自正交卷积码门限译码、BCH码、R―S码等几种。当卫星受到干扰时，级联编码技术是优先的选择，这种编码由两种简单的编码方式组合而成，比普通的单一编码获得明显的编码收益。近几年的数字技术的发展，这种编码方式得到了越来越多的应用和研究[4]。

PSK技术，连续相位调制（CPM）方式和格状编码调制技术（3X2M）也都非常适用于卫星的抗干扰技术。选择恰当的编码方式不但可以提高卫星系统的性能，还可以明显的提高抗干扰的容限。例如，最近流行的8PSK与TCM结合的编码方式，就比相干解调QPS有着5db误码性能的提高。

2.5　限幅技术

在现有的卫星抗干扰技术上，限幅技术是运用的最为普遍的一种。无论是美国的GPS，还是俄罗斯的GLONASS都不同程度上采用了限幅技术。这种技术的机理是防止卫星发射器的出现饱和，而导致无法发射信号的情况出现。

限幅技术又可分为硬限幅和软限幅两种。硬限幅采用增大信号来压缩较小的信号源，线性为非线性，工作的压缩比率与所受的干扰类型等相关，当遭遇到连续的干扰式，压缩比会明显增大。与硬限幅不同，软限幅工作区域却有两个，分别是线性区和限幅区，而且比硬限幅有4db的性能提高[5]。

2.6　光通信

光通信是现在卫星导航信号传统的一个热点，与电磁传送不同，光传递不易受干扰，容量可以达到1G/t。现在世界各国都大力研究光通信技术，其中以美国发展最快，而且已经应用在卫星导航技术，尤其是在抗干扰性能上表现突出。

3.总结

卫星的抗干扰技术是未来卫星技术发展的一个重要课题，要从现在有的抗干扰技术出发，以高性能且低成本为目标。同时，将现有的抗干扰技术有机的结合起来，形成具有综合性的抗干扰能力。使卫星系统保证高效的性能，又有灵活的组网能力，还能有效的应对各种现有和将来可能出现的干扰技术。

未来的抗干扰主要集中在智能天线技术，自适应的扩频技术，为卫星通信找到最合适的信号调制方式，研究适用性强但技术含量高的算法和复合的干扰体制。

参考文献

[1]胡.基于混合扩频的导航卫星抗干扰技术[J].电子设计工程，2012，20（6）：79-82.

[2]黄爱军.卫星通信抗干扰设计考虑及性能分析[J].电讯技术，2012，52（3）：259-263.

[3]王志军，白旭平，刘琼俐等.卫星通信系统中的抗干扰技术研究[J].通信技术，2012，45（7）：10-13.

[4]黄晓飞，徐池.卫星通信干扰样式研究[J].航天电子对抗，2012，27（6）：17-19.

[5]蔡佳生.卫星转发器干扰试验和监测报警抗干扰[J].卫星与网络，2012，7（6）：58-61.

作者简介：刘世界（1979―），男，山东即墨人，硕士，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所助理研究员，研究方向：航天产品结构设计。