【正文】 邵力夫以及王嘉彬給與了我極大的關(guān)心和幫助， 謹(jǐn)在此致以真摯的感謝。在論文選題和研究過程中， 孫老師給與了我極大的支持 ，這些對論文研究工作及論文的完成都起著關(guān)鍵性的作 用。 4)．對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測試，對測試結(jié)果進(jìn)行分析， 不斷修 改參數(shù)，得到不同的結(jié)果，進(jìn)一步分析各個(gè)模塊的作用與工作參數(shù)限制 。得出如下結(jié)論： 1)．分析了轉(zhuǎn)發(fā)干擾的機(jī)理及實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)干擾的關(guān)鍵問題。因此如何更有效的干擾 GPS制導(dǎo)武器便成了當(dāng)前急需解決的重大課題，同時(shí)它也是一項(xiàng)需要不斷改進(jìn)的長期課題。 圖 GPS 信號的延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā) 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 延時(shí)信號與原信號波形對比 圖 延時(shí)信號的頻譜 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 GPS 轉(zhuǎn)發(fā)信號的干擾 轉(zhuǎn)發(fā)信號幅度增加轉(zhuǎn)為正值，進(jìn)行 FFT 之后被一矩形波進(jìn)行濾波干擾， IFFT之后信號幅度取整 ，完成整個(gè)干擾。量化處理之后幅度增加 4，使信號幅度為正值，然后取整可得 GPS 數(shù)字信號，如圖 。為保證電路的精度，采樣速度可能比較高，采樣速度越高，所需要的 FIFO 規(guī)模越大，對于本設(shè)計(jì)所要求的 精度，即最大延遲 2 雌， 92． 07MHz的采樣頻率，采樣周期為 1ms，采樣精度 14 位。 DCM 的最低輸入頻率為 24MHz，因此，使用的用戶晶振頻率為 ，這個(gè)頻率等于產(chǎn)生偽碼序列頻率的 6 倍經(jīng)過2 倍頻可以得到頻率為 時(shí)鐘信號，再經(jīng)過 12 分頻可以得到頻率為 的時(shí)鐘信號，經(jīng)過 分頻可以得到頻率為 的時(shí)鐘信號。為了改善這種情況，實(shí)現(xiàn)在一定存貯約束條件下的可控信號延遲轉(zhuǎn)發(fā)，我們采用 FPGA 控制的模擬信號可控延遲技術(shù) 。時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊由差分輸入，相位檢測，環(huán)路濾波 (外圍電路配置 )，壓控振蕩器 (VCO)，分頻器和時(shí)鐘分配模塊組成。 構(gòu)成 D/A轉(zhuǎn)換器有兩種基本方案 ：一種是電流開關(guān)中通以相向的電流，輸出電流的大小由 R2R網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié) ； 另一種采用二進(jìn)制作權(quán)電流源，它的輸出是疊加在一起的。 AD6645 片上提供了采樣保持電路和基準(zhǔn)電位，使其成為一個(gè)完整的 A/D 轉(zhuǎn)換解決方案，內(nèi)部采用三級子區(qū)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，既保證了精度又降低了功耗。 ADC 實(shí)際可達(dá)到的位數(shù)稱為有效位數(shù) (ENOB)，如果已知 SINAD(通常用實(shí)測的方法得到 )， ENOB 可用 公式 33 求出： ? ? )2/l g ( as ffdBS I N A DE N O B ??? （ 33） 顯然， ENOB 是一個(gè)綜合性的動態(tài)性能指標(biāo)。 信噪失真 比 (SINAD)，又稱 之 為信納比。對于正弦信號，其理論信噪比可由 公 式 31 得到： SNR=+ （ 31） 式中 N 為 ADC 的位數(shù)。1 ／ 2LSB或 177。分辨率有時(shí)也用最低有效位 LSB 的步長表示，例如把 14 位 ADC 的分辨率說成 1/2^14 單極性方式：當(dāng) ADC 的模擬輸入電壓只允許為正電壓或只允許為負(fù)電壓．即為單極性方式，轉(zhuǎn)換結(jié)果用無符號的二進(jìn)制數(shù)表示。通常把 1LSB 對應(yīng)的模擬輸入量簡稱 1LSB。 香農(nóng)采樣定理：為了避免信息損失，帶寬為 f 的模擬信號必須用大于 2f 的采樣速率進(jìn)行采樣。 對一個(gè)模擬信號的時(shí)間和幅度進(jìn)行離散采樣。 首先，要選擇合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器 理想的采樣就是用周期性的沖激序列和給定的信號相乘。為減少模擬環(huán)節(jié)，在 較高的中頻，乃至對射頻信號直接進(jìn)行數(shù)字化。 第一中頻處理：第一中頻處理包括第一中頻的帶通濾波器，中頻放大器等 干擾信號生成單元的實(shí)現(xiàn) 在轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖中可以看到， 干 擾生成信號單元產(chǎn)生延遲干擾信號，根據(jù)控制單元輸出的控制指令，由 FPGA 控制的 FIFO 進(jìn)行延時(shí)控制，將經(jīng)過延時(shí)的數(shù)據(jù)經(jīng) DAC 轉(zhuǎn)換后，生成干擾信號 。 4． 1dB 壓縮射頻輸入功率不小于 2dBm； 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 5．輸出阻抗 50? 。 第 1 級混頻器： 1．輸入阻抗 50? ： 2．插入損耗不大于 8 dB： 3．隔離度： LO/RF 不小于 40dB， LO/IF 不小于 30 dB， LO/IF 不小于 20 dB： 4． 1dB 壓縮射頻輸入功率不小于 2dBm； 5．輸出阻抗 50? 。為了不降低整個(gè)信號發(fā)射單元的 信噪比 ，數(shù)字發(fā)射機(jī)的功率放大器應(yīng)具有較高的 信噪比 。射頻帶通濾波器的作用是，抑制部分發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的諧波、帶寬噪聲、互調(diào)失真及帶外變換頻率。 第二中頻處理：第二中頻處理包括第二中頻的帶通濾波器，中頻放大器等。 對應(yīng)第一中頻的中頻放大器： 1．輸入阻抗 50? ； 2．噪聲系數(shù)不大于 2dB； 3． 260MHz 處增益大于 40dB； 4．輸出阻抗 50? 。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第一本振： 1．產(chǎn)生頻率 ； 2．輸出幅度 7dBm； 3．雜波 抑制小 于 70dBc； 4．頻率穩(wěn)定度 10^8ppm： 5．諧波失真 40dBc。接收機(jī)的增益特性包括：由放大器提供的增益、由濾波器造成的損耗、衰減和混頻?；祛l器 1 的輸入信號幅度一般較大，為減少混頻產(chǎn)生的互調(diào)失真，需要一個(gè)高壓縮點(diǎn)。而帶通 濾波器 2 不僅可以衰減所有諧波分量，而且還可以消減由 LNA 自身引起的鏡像噪聲。 干擾 信號接收單元的實(shí)現(xiàn) 信號接收單元原理圖如圖 所示： 第 一 中頻 處 理混 頻 器 2低 噪 放帶 通 濾波 器 2混 頻 器 1第 二 中頻 處 理帶 通 濾波 器 1混 頻 器 3帶 通 濾波 器 3第 一 本振帶 通 濾波 器 4第 二 本振帶 通 濾波 器 5第 三 本振低 通 濾波A D C接 收 信號中 頻 數(shù)字 輸 出 圖 信號接收單元運(yùn)行特點(diǎn)是：接收單元接收信號遠(yuǎn)大于單元工作時(shí)的內(nèi)部噪聲 ，由于輸出為數(shù)字信號，接收單元應(yīng)具有較高的模數(shù)轉(zhuǎn)換速率 。信號接收單元中必須使用這種頻率較低的信號，因?yàn)樗苋菀子弥蓄l級進(jìn)行有效放大和濾波，并且很容易使頻段得到優(yōu)化，從而使信號接收單元的增益 和選擇性得到提高。 濾波器用來選擇性地通過或抑制某頻段信號。 我們將對干擾機(jī)模塊進(jìn)行重點(diǎn)模擬， 轉(zhuǎn)發(fā)式 GPS 欺騙干擾機(jī) 框圖如 圖 ： 圖 GPS欺騙干擾機(jī)流程圖 典型的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾 機(jī) 結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，其中信號接收單元接收 GPS衛(wèi)星信號，進(jìn)行相應(yīng)處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號；干擾生成信號單元產(chǎn)生延遲干擾信號，根據(jù)控制單元輸出的控制指令，由 FPGA 控制的 FIFO 進(jìn)行延時(shí)控制，將經(jīng)過延時(shí)的數(shù)據(jù)經(jīng) DAC 轉(zhuǎn)換后，生成干擾信號；干擾信號發(fā)送單杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 元發(fā) 送干擾信號，由微處理控制單元輸入控制指令，進(jìn)行相應(yīng)處理后發(fā)送出去。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 下 變 頻L N AF I F O時(shí)鐘控制D A CA D C上 變 頻放 大 器信 號 接 收 單 元干 擾 發(fā) 送 單 元干擾生成單元 建立轉(zhuǎn)發(fā)式 GPS 欺騙干擾機(jī)動態(tài)模型 在 GPS 系統(tǒng)被干擾的過程中，干擾機(jī)將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾處理后，在將虛假信號與真實(shí)信號相結(jié)合，由 GPS 接收天線進(jìn)行接收，從而達(dá)到干擾 的目的，整個(gè) 系統(tǒng)基本模型如 圖 所示 ： G P S 衛(wèi)星 導(dǎo) 航信 號 生成 模 塊干 擾機(jī)G P S接 收天 線G P S接 收機(jī) 圖 GPS干擾系統(tǒng)基本模型 “轉(zhuǎn)發(fā)式 干擾利用信號的自然延時(shí)，因此干擾信號與導(dǎo)航信號完全相同，只是延時(shí)不同，另外轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號經(jīng)過放大信號的幅度大于導(dǎo)航信號的幅度 GPS接收機(jī)完全有可能將轉(zhuǎn)發(fā)的干擾信號捕獲到從而獲得錯(cuò)誤的偽距使 GPS 接收機(jī)達(dá)不到精確的定位。包括： GPS 基本運(yùn)行機(jī)制，常見干擾計(jì)算與抗干擾方法，以及 GPS 信息傳輸基礎(chǔ)理論等。 目前，除俄羅斯和美國外，能制造 GPS 干擾機(jī)的國家還有法國、德國、意大利、朝鮮等。闡述了轉(zhuǎn)發(fā)式干擾的原理，建立了 GPS 接收機(jī)對轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號相干積分累加的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)發(fā)式干擾最大似然估計(jì)的計(jì)算公式。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 1999 年， Braasch M[8]在論文中認(rèn)為，作為 GPS 接收機(jī)的處理核心，由捕獲和跟蹤組成的同步過程是尤為關(guān)鍵的。 轉(zhuǎn)發(fā)式 GPS 欺騙干擾機(jī) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 為實(shí)現(xiàn) GPS 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾，有以下幾個(gè)關(guān)鍵問題： (1)收發(fā)隔離問題 2020 年，為解決這個(gè)問題， Rabbany[6]首次給出經(jīng)典的雙星協(xié)同的二級轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，但是它比較復(fù)雜 如圖 所示： 星 載 轉(zhuǎn)發(fā) 式 干擾 機(jī)功 率 放大本 振3 G H z本 振 3 G H z帶 通 濾波1 5 7 5 .4 2 M H z1 5 7 5 .4 2 M H z 圖 二星轉(zhuǎn)發(fā)示意圖 (2)降低信號畸變和提高信 噪 比 為降低信號畸變、提高信噪比，應(yīng)考慮使用具有較寬天線波束的天線，并在帶通濾波器后面加裝低噪放大器。 由于 GPS 技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。 2020 年，范俊輝等 [4]指出，轉(zhuǎn)發(fā)式干擾是通過利用信號的自然延遲 ,對敵方的 GPS 接收機(jī)進(jìn)行干擾 , 這種方法不需要知道 信號的形式和偽碼結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)簡單。文中預(yù)測，對欺騙式干擾而言 , 干擾機(jī)的趨勢 是智能化。 在不斷的應(yīng)用探索的過程中，各國科學(xué)家及學(xué)者展開了針對 GPS 干擾機(jī)的研究及討論，并取得了一系列的研究成果。 現(xiàn)今，世界上的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要 有 ：美國的 GPS 系統(tǒng)，歐洲的 Galileo系統(tǒng)，俄羅斯的 GLONASS 系統(tǒng)，中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其最大的優(yōu)勢是發(fā)射功率低，不易被探測器材發(fā)現(xiàn)，因而具有很強(qiáng)的戰(zhàn)場生存能力。它分為空間部分、地面控制部分和 地面控制部分三個(gè)部分。 為了實(shí)現(xiàn)空間電子對抗，干擾 GPS 系統(tǒng)正常工作的方法可分為兩大類：一類是直接摧毀衛(wèi)星，一類是用電子手段進(jìn)行干擾。隨著 GPS 系統(tǒng)抗干擾能 力的增加，及其覆蓋范圍和精度的提高，單一效能的干擾手段很難達(dá)到預(yù)期效果。 轉(zhuǎn)發(fā)式干擾就是將接收到的 GPS 衛(wèi)星信號重新廣播出去，從而構(gòu)成一個(gè)虛假的 GPS 衛(wèi)星信號，使接收機(jī)出現(xiàn)錯(cuò)誤解碼，導(dǎo)致測距誤差，發(fā)生錯(cuò)誤定位。 GPS 衛(wèi)星發(fā)射信號的頻率，都要受衛(wèi)星上原子鐘的基準(zhǔn)頻率的控制， GPS 衛(wèi)星原子種基準(zhǔn)頻率為 10． 23MHz， P 碼產(chǎn)生采用基準(zhǔn)頻率， C/A碼產(chǎn)生采用基準(zhǔn)頻率的 1/10，而 L1 載波的頻率 n 為基準(zhǔn)頻率的 154 倍， L2 載波的頻率 Q 為基準(zhǔn)頻率的 120 倍。 緊張的電能不足以 將上述數(shù)據(jù)率很低的信號傳輸?shù)降孛妗? GPS 衛(wèi)星信號包括三種信號分量：載波，兩個(gè)偽隨機(jī)噪聲碼 (C/A 碼和 P 碼 )和數(shù)據(jù)碼 (D 碼 )。但這些國有企業(yè)并沒有自己的核心技術(shù)，而是斥巨資購買國外的技術(shù)產(chǎn)品。 據(jù)國外專家預(yù)測，到 2030 年，世界 GPS 市場 將進(jìn)入到平緩發(fā)展階段，市場趨于平穩(wěn)，應(yīng)用范圍雖十分廣泛，但隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，單位利潤會逐漸降低。 在政策環(huán)境方面，雖然國家已經(jīng)認(rèn)識到發(fā)展 GPS 的重要性，但支持力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。有了更多這樣的有識之士，中國 GPS 產(chǎn)業(yè)的明天值得期待?！笆晃?”期間， GPS 在多個(gè)領(lǐng)域?qū)?有更大的發(fā)展空間。 衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，將成為 “ 十一五 ”發(fā)展的亮點(diǎn)。眾所周知，目前在國內(nèi)通信領(lǐng)域，最火的就是正在試運(yùn)行的 TDSCDMA—— 3G 標(biāo)準(zhǔn)。截至到 2020 年底，中國擁有車載導(dǎo)航設(shè)備的車輛不足 10 萬輛，相對于 3000 萬輛的汽車總數(shù)來說，普及率不到 1%。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地 開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開始逐步深入人們的 日常生活。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（ DOP）。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。 但是 GPS 衛(wèi)星信號抗電子干擾方面異常脆弱 ,傳輸功率小，信號頻率公開