【正文】 用、道路交通管理、鐵路智能交通、海運和水運、航空運輸、應急救援等）得到廣泛應用并產(chǎn)生具大社會和經(jīng)濟效益，而且在軍事領域更具重要性。如 1994 年 9 月，在約翰 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 2 這種干擾機重 3— 10 公斤 (不含電池 )。為此，我們也應開展空間通信干擾技術的研究，期望通過先進的技術、方法、手段和策略，實現(xiàn)對信息有效傳輸保證的衛(wèi)星通信鏈路的干擾，進一步獲得空間優(yōu)勢。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 3 2 GPS 簡介 及發(fā)展現(xiàn)狀 GPS 簡介 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System）是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 24 顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為 55 度。監(jiān)控站設有 GPS 用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對 GPS 衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆 GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。 全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。從而計算道路的擁堵情況 ； 另外還有 時間服務 ，分為： 系統(tǒng)同步：如 CDMA 通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng) 授時：準確時間的授入、準確頻率的授入 GPS 發(fā)展現(xiàn)狀 中國 GPS 導航的市場潛力巨大。 2020 年，被人們稱為中國的“ 3G 元年”。其實在國內的 GPS 導航領域也在經(jīng)歷著一場蛻變，第三代 PND 類導航產(chǎn)品的應運而生，已經(jīng)把人們帶進了全新的導航時代。 GPS 發(fā)展前景 中國目前正在成為全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)（ GPS）產(chǎn)業(yè)增長最快的市場之一。北京東方聯(lián)星科技有限公司總經(jīng)理張峻林是眾多探索者中的杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 5 一員。特別是能夠研發(fā)核心技術的企業(yè)太少，只有東方聯(lián)星、西安華訊、北京星科聯(lián)通等少數(shù)幾家，勢單力孤。此外，目前高校中沒有教授 GPS 知識的人，更談不上培養(yǎng)下一代 GPS 人才。 目前，國家已經(jīng)認識到發(fā)展 GPS 的重要性，特別 是對某些國有企業(yè)動輒支持幾千萬甚至上億元。目前 GPS 系統(tǒng)是部分公開的，采用的偽碼有 C/A 碼、 P（ Y） 碼等。 GPS 衛(wèi)星距離地面約兩萬公里 。其中： L1 載波的頻率 fl=1575． 42MHz， L2 載波的頻率f2=1227． 6MHz。這種欺騙式干擾有產(chǎn)生式和轉發(fā)式兩種體制 。阻塞式壓制干擾實際上是一種非常有效的干擾手段，其缺點在于功率過高，但就戰(zhàn)時 GPS 信號可能發(fā)生的變化而言，該方式在一定條件下還是可杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 8 以達到干擾目的的。 全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System)是美國從上世紀 70 年代開始研制，歷時 20 年，耗資 200 億美元，于 1994 年全面建成，具有在海 陸空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。以 GPS為代表的衛(wèi)星導航系統(tǒng)而言，它已經(jīng)成為精確制導武器的重要手段，美軍使用的精確制導彈藥占全部使用量的 90％以上，而絕大多數(shù)精確制導彈藥均裝備了 GPS導航定位裝置將打擊精度提升到數(shù)米量級。 轉發(fā)式干擾是 GPS 干擾技術中欺騙式干擾的一個分支。 轉發(fā)式 GPS 欺騙干擾機的發(fā)展 本世紀，出于其軍事利益、經(jīng)濟利益、國家安全等方面的考慮，世界上有能力的國家都在紛紛建設自己的或與其他國家聯(lián)合的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。國際上，為了使衛(wèi)星導航成為航空導航的主導航手段，需要在現(xiàn)有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)基礎上，建設增強系統(tǒng)，例如北美的 WAAS 系統(tǒng)， LAAS 系統(tǒng)，歐洲的 EGNOS 系統(tǒng)，日本的 MSAS系統(tǒng)等 。并提到，對 GPS 進行欺騙性干擾可從兩方面入手 : 給出虛假導航信息或增加信號延時時間 , 可分別采用產(chǎn)生式和轉發(fā)式干擾。轉發(fā)式干擾還要從 20~ 30dB 的信噪比中提取、放大信號 , 以保證信號 不產(chǎn)生 畸變或較少畸變 , 并提高輸出信噪比。在使用了新頻段和新 代 碼的現(xiàn)代化 GPS 中 , 干擾技術相對比較容易實現(xiàn)?？梢姡?GPS 技術市場的應用前景非?？捎^。捕獲結果是使本地參考碼和接收碼相位差值小于一個碼元寬度，且收發(fā)碼時鐘頻率基本一致，同時使載波相互對準，從而實現(xiàn)輸入信號與本地信號的粗同步。 ① 偽碼串行、載波串行 ② 偽碼串行、載波并行 ③ 偽碼并行、載波串行 ④ 偽碼并行、載波并行 2020 年，劉慧越 [10]利用多徑估計理論，提出了一種新的基于最大似然估計的 GPS 轉發(fā)式干擾信號估計 技術。目前比較流行的主動干擾機是在復制導航信號的基礎上形成干擾信號，優(yōu)點是既可實現(xiàn) “硬 ”抑制，也可實現(xiàn) “軟 抑制， 坐標的 測量過程中，在導航接收器中可以引用可控誤差，干擾效率高，可形成任何前面探討的干擾信號， 暴露性非常?。欢秉c是復雜性增大，功耗大。 轉發(fā)式 GPS 欺騙干擾機發(fā)展方向 結合上述認知轉發(fā)式 GPS 欺騙干擾機的現(xiàn)狀，預計認知轉發(fā)式 GPS 欺騙干擾機會沿著以下幾個方面發(fā)展： 1，基礎理論和相關應用的研究。 4， 干擾機智能化，能準確估算目標所接收到的衛(wèi)星測量值大小 , 并隨機給這些測量信號加上適當?shù)牟豢蓹z測的偏差值 , 以較小的偏差值進行有效干擾?；?FPGA 控制的模擬信號可控延遲技術，實現(xiàn)了在一定存貯約束條件下的 可控信號延遲轉發(fā) 。 其中涉及到的部分重要元件主要有以下幾種： 低噪聲放大器用來增加接收機輸入端的微弱信號的幅度，使之能夠達到接收 機的檢波器的可用范圍。如果在兩個輸入端口分別輸入不同頻率的兩個信號，在唯一的輸出端口將產(chǎn)生一個和頻和一個差頻信號，這個過程叫做頻率變換。高 Q 反饋振蕩器的輸出頻率比 LC 振蕩器的輸出頻率要穩(wěn)定得多 。低噪放大器提供 15dB 的前端增益，同時也產(chǎn)生了小于 15dB 的噪聲。 二次濾波可以減少噪聲系數(shù)，有助于預選器排除鏡像信號以及其他干擾信號。 采用設計完善、品質因數(shù)較高的晶體振蕩器可以減小誤比特率，并使緩沖相鄰信道靈敏度降低。 低噪聲放大器： 1．輸入阻抗 50? ； 2．工作頻段為 14001600MHz； 3．噪聲系數(shù)不大于 ； 4．增益大于 25dB，當輸入功率電平大于 0． 001W 時應進入過載； 5．增益平坦度為 ? dB； 6．輸出阻抗 50? 。 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； 對應第一中頻的帶通濾波器： 1．中心頻率 370MHz； 2．輸入阻抗 50? ： 3． 3dB 帶寬為 ? 12MHz； 4．帶內損耗小于 2dB， 5．輸出阻抗 50? 。 混頻器 2： 1．輸入阻抗 50? ； 2．插入損耗小于 8dB； 3． 1dB 壓縮射頻輸入功率不小于 2dBm； 4．輸出阻抗 50? ； 5．隔離度 LO/RF 大于 40dB， LO/IF 大于 30 dB， LO/IF 大于 20 dB。在對頻率較高的射頻的操作中，為適當抑制混頻產(chǎn)生的反饋，同時也抑制濾波器的帶寬百分比的限制所引起的寄生混頻器響應，設計采用中頻濾波器。第一混頻器將輸入信號轉換為 IF，而本地帶通濾波器濾除寬帶噪聲、諧波。 第一本振： 1．產(chǎn)生頻率 。 第 2 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。 功率放大器： 1．輸入輸出阻抗 50? ； 2．噪聲系數(shù)不大于 2dB； 3． 處增益大于 40dB； 4．工作電壓： 12V。這樣的過程稱為存儲轉發(fā)過程 干擾機體系結構的一個重要特點是將 A/D 和 D/A 盡量靠近射頻前端。 A/D器件除了要有高速度、大帶寬外，同時還需要大動態(tài)范圍。這樣，就可以得到頂部隨給定信號變化的脈沖序列，這種采樣方法，稱為自然采樣。很顯然，采樣速率 f 正越高 ， 數(shù)據(jù)的復現(xiàn)精度也就越高。在 n 位二進制數(shù)中， 1LSB 對應的模擬輸入量是滿度范圍的 1/24，也 就是量化單位。如稱 14 位 ADC 有 14 位分辨率。量化誤差是模數(shù)轉換器固有的，其大小與分辨率直接相關，通常為 177。理論信噪比 (即只考慮量化噪聲的因素 )取決于 ADC量化過程所使用的量化數(shù)目，量化數(shù)目 (即 ADC 的位數(shù) )越多，量化噪聲就越小、其理論信噪比也就越大。如公式 32： ])[2/l g ( dBNSN R ff s ??? （ 32） 式中 ffs ?2?， ffs ?2/稱為過采樣倍率，稱為處理增益。 由于 ADC在實際應用 中 存在噪聲和失真，從而影響了 ADC 的實際分辨率，等效地降低了ADC 的位數(shù)。 本文使用 AD6645 作為模數(shù)轉換器件。它的輸出信號實際上就是寬度為轉換速率倒數(shù)的矩形脈沖串。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 21 時鐘產(chǎn)生和控制模塊使用鎖相環(huán)實現(xiàn)，主要為片內各個功能模塊提供時鐘和控制信號，環(huán)路的參數(shù)直接決定了數(shù)模轉換的性 能 。 在延遲控制系統(tǒng)中模擬信號的延遲有著很廣泛的應用，例如電子對抗中轉發(fā)式干擾技術，信號的模擬中繼技術等，但延遲的方法均采用延遲線完成，并且延遲時間短，可控性較弱、靈 活性不強。由于產(chǎn)生偽碼序列的時鐘頻率為 ，對 GPS 信號采樣的時鐘頻率為 ，需要使用 DCM 產(chǎn)生這兩個時鐘信號。 AD 輸入的信號是邏輯電平信號，由于采樣結果只有 l 和 0 兩種值，所以采樣結果只需要一位寬度的 FIFO 進行存儲。 信號的初始處理電路圖如圖 ，首先要進行二次濾波， 二次 濾波可以減少噪聲系數(shù)，有助于預選器排除鏡像信號以及其他干擾信號 。其中時域波形與原信號相比較，可以看出延時效果 ，圖 與圖 對比可知而延時不影響頻域 。 圖 轉發(fā)信號的干擾過程電路圖 圖 原 GPS信號（上）與干擾信號（下）時域波形對比 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 26 圖 干擾信號的頻譜 總電路圖如下： 圖 轉發(fā)式 GPS干擾機總電路圖 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 27 5 結論 GPS技術是美國開發(fā)的一系列技術中最為成功的一項，它推動了武器系統(tǒng)向前發(fā)展，使精確制導精度進一步提高，并將成為未來軍事革命的重點之一。通過對 轉發(fā)式 GPS干擾機 原理的學習研究，針對 GPS信號的特點和弱點，用 Matlab仿真 軟件對轉發(fā)式 GPS干擾方法進行了建模與仿真，得到仿真結果并驗證干擾方法。 3)．設計了模擬信號延遲模塊 ， 重點在于二進制轉換之間的信號處理。 本文是在我的 指導老 師 孫閩紅 教授的悉心指導下完成的。 尤其在最后的電路仿真中，經(jīng)常指點我電路的不足和改進方法讓我茅塞頓開， 在此，向導師致以深深的敬意和誠摯的謝意 ! 感謝與我一起承擔課題、付出努力 陸云峰 、 陳拓 、 魏旭光 、 阮超力 、 曾超 ，我們相互合作，彼此都真誠互助，建立了良好而真摯的友誼，十分感謝他們對我的關心和幫助。 我要感謝 他們 等對我的幫助，希望記住 那一年， 曾經(jīng) 一起做過的畢業(yè)設計 。對現(xiàn)代化 GPS 的欺騙式干擾研究 [J]，光盤技術， 2020（ 4）： 3638． [6]ElRabbany A． Introduction to GPS： the Global Positioning System[M]． Artech House， 2020:111． [7]Sally ， Stephen R． Beloach． RealTime OnTheFly KineMatic GPS System Results[J]， Navigation， Summer 1994,2(3)： 175—186． [8]Braasch M ． and Van Dierendonck A ． GPS Receiver Architectures and Measurements[J]， Proc． Of the IEEE， January 1999,1(87):4864． [9]Brown A， Neil Gerein， and Keith Taylor． Modeling and Simulation of GPS Using Software Signal Generation and Digital signal Reconstruction[J]， Proc． of ION Technical Meeting， Anaheim， CA， January 2020,5(12):411． [10]劉慧越，張愛勇，唐斌，基于最大似然的 GPS 轉發(fā)式干擾信號