冯 莉
(中国华阴兵器试验中心,华阴 714200)
GPS(全球定位系统),能够在世界各地全天候不间断的向用户提供准确的位置和时间信息,用户的设备能够准确接收GPS发送的信息。在靶场试验中,GPS 测量设备主要用于精确测量目标的位置信息。随着靶场无线电环境的日益复杂,如何使GPS 测量设备正常工作而不受干扰,是我们需要深入研究的一项课题。
GPS卫星能够发射出有限功率信号,GPS的卫星与用户在直线距离上较远,信号在传输的过程中会受到干扰而出现衰减的情况,L1信号的发射功率只能维持在地球表面最小信号-160dBw,L1信号的发射功率也仅仅为地球表面最小信号-166dBw,所以会被其他信号进行干扰。如果对干扰信号进行抑制,需要设备在功率上得到保证,要尽可能的与GPS信号频率相似。信号发射后会送至用户的接收装置中,干扰信号要远远大与GPS所发射的信号,接收机不能有效的接收到GPS信号,也就不能向用户提供准确的定位信息。压制式的干扰信号多种多样,通常有带内窄带噪声干扰、同频带宽带噪声干扰、单频瞄准式干扰等。欺骗式干扰不用发射太大的功率,与GPS的信号参数并无太大区别,缺少定位信息。这时如果对GPS接收机进行干扰,就导致不能发射出准确的定位信息。
GPS地面测量设备主要由接收机与天线构成,我们所说的干扰GPS信号,通常指的是对接收机进行干扰,扰乱其正常工作,使其不能正常接收GPS信号。
如果想要接收机不受干扰,就需要在接收机的外部装置滤波器,消除干扰信号,确保接收机能够正常工作。如果接收机接收到不同形式的信号,滤波器就会依照子系统中的数据进行速度与位置的估算,计算结果需要先进行融合之后再分析,这样能够滤除掉干扰信号。目前使用最广的就是频域滤波技术,如果接收机收到的信号为窄带干扰,频域滤波可以利用信号处理的技术将干扰信号进行消除,对干扰信号进行衰减,去除干扰信号。频域滤波技术通常用在抑制窄带干扰中,对干扰信号的类型进行甄别,先是利用频率搜索对干扰频率进行确认,之后形成陷波点,此过程具备一定的自适应性。对于不同的窄带干扰,能够形成有差异的陷波点。通过抑制干扰信号的功率,将其转化为普通信号,在对连续波单频干扰进行试验的过程中,干扰抑制最高在60dB。
抗干扰天线技术是对零点位置进行适当的调节,使抗干扰天线能够准确辨别干扰信号来的方向,并通过调节自身的角度对干扰信号进行消除。但是干扰信号通常来自不同的地方,很难准确掌握其有效位置,因此需要提升抗干扰天线技术的适应性,准确找到干扰信号的方向,剩下的位置则由全向半球进行覆盖。抗干扰天线技术就是根据不同的信号角度,对干扰信号进行消除。天线能够产生不同的卫星信号,不能接收到零点位置的信号,影响了卫星数目。
GPS所发射的信号功率方面有所不足,只能选择离卫星较近的发射机,发射与GPS类似的信号,将其称作“伪卫星”。它的信号格式方面与GPS卫星基本一致。但发射距离与接收距离并不远,因此发射信号的功率大大提升,使信号更强,并能够消除干扰信号。可将“伪卫星”安装在气球或是无人机上,这样能够通过飞行器的移动,以“伪卫星”为中心,形成虚拟GPS。“伪卫星”能够发射与GPS信号一样的信号,用户接收机能够在同一时间内接收这两种信号,这种方式只需要对GPS接收机软件进行简单的修改即可实现定位功能。与卫星相比,“伪卫星”的造价更低,能够在极短的时间内完成抗干扰系统的建立。“伪卫星”GPS能够接收功率更高的信号,比传统的GPS卫星更简单、更便捷。但缺点同样明显,因为浮空气球以及无人机需要一直运动,所以在定位的精度方面有所下降,误差大约为20%。此外,将INS与GPS进行完美融合,不但能够弥补各自的缺点,还能使二者的优点充分发挥出来,实现了抗干扰的目的,也就是我们常说的GPS/INS组合抗干扰技术。
GPS 在靶场试验中发挥着重要的作用,但由于其易被干扰的特点,同时也存在不小的隐患。GPS 抗干扰技术在靶场的应用要针对不同的情况采取合适的方案,在精度要求的范围内,确保接收机能正常工作。
(1)可采取在接收机研制时加入滤波的手段从而抑制干扰。
(2)GPS 测量设备布站时尽量远离高功率的发射设备,避免压制性的干扰。
(3)在干扰严重的情况下,可以考虑加大建设成本,建立伪卫星站或者使用GPS/INS组合抗干扰技术来实现精确定位的要求。
本文对GPS 抗干扰技术的探讨比较浅,希望能对今后此类问题的分析提供参考。