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1、“镜像 ”GPS干扰的运用 众所周知,自伊战以来,随着GPS技术在战场上的广泛应用,GPS干扰战术也开始活耀在战争舞台上。据报道,伊军方在战争初期至少使用了6台大功率GPS干扰机,有效地干扰了联军100多枚GPS制导武器的命中率,这一战果已赢得了世界各国军事专家的高度重视。中国是GPS应用技术的受益国,同时也是这个应用技术的受威胁国,如何把握这个现代科技,为未来战争储备多种干扰手段,并在战争中打出特色,使我们的军队永远立于不败之地,这是一个摆在我们面前的重要课题。本文中提及“镜像”干扰,正是我们小组目前研究的课题。 提及GPS干扰技术,我们应首先了解GPS信号的特性。GPS发射双频导航信号,发
2、射双频是为了校正电离层产生的附加延时。其中L1为1575.42兆赫,以正交方式分别调制P(Y)码和C/A码,而在L2即1227.60兆赫上,目前只调制了P(Y)码;P码信号定位精度高,保密性好,仅供美军和特许用户使用,但编制P码的方程式已经公开,美国已实施选择可行性(A-S)政策,将P码加密编译成Y码。GPS卫星发射的信号到达地面时的最小信号功率分别为-160分贝瓦(dBW,以1瓦为零电平分贝)(C/A码)、-163分贝瓦(L1 P码)和-166分贝瓦(L2P码),由于各种因素的影响,以上信号的最大信号电平分别不超出-153分贝瓦、-155分贝瓦和-158分贝瓦。 由于GPS卫星的信号发射功率
3、不可能很大,卫星距地面又远(20200公里),信号到达地面时已经很弱(1575.42兆赫的L1信号到达 1 地面的最小信号电平为-160分贝瓦,1227.6兆赫的L2信号到达地面的最小信号电平为-166分贝瓦,这些都是相当低的功率电平;这种信号强度相当于1.6万公里外一个25瓦的灯泡发出的光,或者说,它比电视机天线所接收到的功率要低10亿倍),因此很容易被干扰。再加上所设计的GPS信号的抗干扰裕度也不大,比如C/A码的处理增益虽然为43分贝,但C/A码的码速率为1.023兆比特/秒(Mbps),码最为1023位,周期仅1毫秒,通过解扩只能获得30分贝的处理增益,另外的13分贝增益是通过20个相
4、关峰的积累形成的,所以整个环路的处理增益不会超过43分贝。一般情况下都会要求接收通道的信噪比大于10分贝才能正常工作,而且接收机的租关损耗通常都大于1分贝。根据设计,C/A码接收机的抗干扰裕度应在30分贝以下,一般认为是25分贝;P码的处理增益为53分贝,抗干扰裕度应在43分贝左右。其次,即使是对于军用P码GPS信号,其易扰性也不可低估。这主要是因为军用P码接收机必须要通过民用C/A码来实现同步。所以一旦在军用P码GPS接收机实现同步之前将民用C/A码信号干扰掉,则军用P码GPS接收机也无法获得精确的位置数据。 目前比较流行的一种干扰方式是在上述两个波段的频率输出高分贝(43db)的噪声,发达
5、国家正试图运用解码技术制造出仿真信号,这些方法的主要在于抑制或欺骗GPS接收机的正常接收,从而达到使GPS制导武器无法命中的目的。英国专家的实验数据证明,使用干扰功率为1瓦的干扰机,在GPS系统的1.6吉赫频带上实施调频噪声干扰,就能使22公里范围内的GPS接收机不能工作,干扰发 2 射机的有效辐射功率每增加6分贝,有效干扰距离就能增加1倍。从这些试验结果不难看出,GPS信号用户接收机确实面临着干扰的严重威胁,而GPS系统也面临着繁重而又紧迫的抗干扰任务,尽管美国国防部正在开发一种新的军用密码(M密码),可改善信号处理技术,增强抗干扰能力,但围绕着GPS的干扰与反干扰这场没有硝烟的战争已经开始
6、。 “镜像”干扰技术是有别于上述干扰方式的一个崭新尝试,它大胆地运用通信中继原理,把我们的研究人员从解码的迷雾中解脱出来,将来无论美军运用何种方式进行GPS军码加密,只要我们掌握其卫星的下行频率,运用解调方式将有价值目标的位置信息调制成声信号,再利用各种方式将声信息中继到25公里以外(中继方式可用无线电台、有线网络、民用移动通讯网络等),并运用其卫星相同的下行频率以大功率放送出去,从而达到干扰、欺骗之目的;我们称这种干扰方式为:“镜像”。 3 围绕着GPS干扰与反干扰对抗的全面展开,美国正加紧其争夺“制导航权”的步伐。尽管在伊拉克战争中,面对局部干扰,GPS信号保持了完整性,但如果面对能力较强的对手,那么GPS在未来战争中很可能被列入“首批阵亡者名单”。记得美军参谋长联席会议主席曾说过:“如果没有了GPS系统的支持,美国甚至连一场战斗都无法取胜,更不谈打赢一场战争了。”如果此话在未来真的被说中的话,美军还能在战场上有何作为呢?