【正文】 授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應用。GPS技術(shù)的應用正向更深層次發(fā)展。目前，GPS的應用也將進入人們的日常生活。GPS信號接收機在人們生活中的應用，是一個難以用數(shù)字預測的廣闊天地。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。今后，所有運載器，都將依賴于GPS。GPS就像移動電話、傳真機、計算機互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響一樣，人們?nèi)粘Ｉ顚㈦x不開它。二、研究主要成果： 目前，陸海空的導航核導彈的制導、大地測量和工程測量的精密定位、時間的傳遞和速度的測量等，都應用了GPS技術(shù)。對于測繪領域，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)己經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定地球動態(tài)參數(shù)、高精度的海洋測繪、工程量測等。我國的《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》己于1992年10月1日起實施。此外，在軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應用。GPS技術(shù)的應用正向更深層次發(fā)展。三、發(fā)展趨勢： 目前，GPS的應用也將進入人們的日常生活。GPS信號接收機在人們生活中的應用，是一個難以用數(shù)字預測的廣闊天地。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。今后，所有運載器，都將依賴于GPS。GPS就像移動電話、傳真機、計算機互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響一樣，人們?nèi)粘Ｉ顚㈦x不開它。四、存在問題： 目前采用車載GPS接收機進行自主定位的車輛很少，且成本較高，以及定位精度不夠等。 五、主要參考文獻：1 袁建平, 羅建軍, . 西北工業(yè)大學出版社. 1999(4)：36~372 (9)：45~463 . 國防工業(yè)出版社 2004(7)：15~164 章健， (9): 24~255 黃偉東，)6 陸鋒，盧冬梅， (10): 11~127 8 趙冬青，呂志平， 9 付建明，盧益民， (6)：56~5710 鮑遠律，、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖，國防工業(yè)出版社200681附錄3GPS抗干擾技術(shù)研究GPS系統(tǒng)是由美國國防部的陸?？杖娫?9世紀70年代聯(lián)合研制的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它的英文名稱是“Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System”其意為“衛(wèi)星測時測距導航全球定位系統(tǒng)”簡稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的無線電導航定位系統(tǒng)，具有全能性、(陸地海洋航空和航天)全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導航定位和定時的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。全球定位系統(tǒng)(GPS)的廣泛應用和發(fā)展，對軍隊現(xiàn)代化建設的影響日益擴大。在軍事指揮方面，GPS提供了統(tǒng)一的時間標準、目標精確的空間坐標及實時位置，因而對協(xié)同作戰(zhàn)具有重要意義。以美國為首的西方國家正在開發(fā)導航戰(zhàn)技術(shù)和裝備其武裝部隊，其目的是要保證他們對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的使用和防止敵對軍事力量利用GPS與之對抗，從而獲取戰(zhàn)場軍事優(yōu)勢。應該研究敵軍動向，根據(jù)國情，發(fā)展導航戰(zhàn)技術(shù)，使之能更好的為我軍服務。此外，根據(jù)外無線電管理部門發(fā)布的無線電干擾情況來看，隨無線電新技術(shù)、新業(yè)務應用和發(fā)展，加上無線發(fā)射設備的老化，電磁環(huán)境日趨惡化，這對商用GPS接收機往往要在惡劣的環(huán)境中，如高電磁干擾環(huán)境中正常工作的提出了挑戰(zhàn)。因而展開研制GPS干擾與抗干擾技術(shù)的研究是十分必要的。GPS干擾與抗干擾的現(xiàn)狀及發(fā)展GPS先是作為一個國防新技術(shù)，后來成為一個商用的GPS工業(yè)(車船飛機導航和跟蹤、小孩跟蹤、GPS手表、尋寶、GPS愛好者、建筑業(yè)/林業(yè)/測繪業(yè)/漁業(yè)應用)己經(jīng)近20年，由于GPS信號很弱，易于受干擾，用戶基于民用安全、軍事使用的精確要求，已經(jīng)開始關注CPS干擾問題。美國的GPS導航衛(wèi)星，目前采取了以下一系列抗干擾措施:SA(可選擇性)和AS(反電子欺騙)措施是美國國防部為了控制GPS的兩項措施。SA措施是人為的在c/n碼的星歷中引入e信號，以降低星歷精度:在基準信號中人為的引進高頻抖動(即引入s信號)，從而使所派生的信號都出現(xiàn)高頻抖動，載波抖動造成的測速誤差，偽距時鐘抖動造成測距誤差。引入e和s信號后，使GPS的定位精度人為地降低到100m左右。AS稱為反電子欺騙技術(shù)，其方法是將P碼與保密的W碼模2相加成Y碼。Y碼嚴格保密，防止敵方對其進行電子干擾.增大GPS衛(wèi)星的發(fā)射功率，由30W提高到500W。采用自適應一調(diào)零天線。GPS接收機加裝自適應濾波研制直接接收P (y)碼的軍用GPS接收機采用GPS/INS組合導航設備。用偽衛(wèi)星對抗GPS干擾，對敵方的各種平臺干擾機進行監(jiān)視和定位，并引導火力進行摧毀在戰(zhàn)區(qū)發(fā)射各種平臺的干擾機，以干擾民用的GPS信號接收，迫使敵方無法使用GPS進行導航，而又不能影響己方對軍用GPS導航的使用。目前，美國己能做到有選擇性地干擾某些地區(qū)GPS衛(wèi)星信號，卻不影響己方精確軍事應用。在阿富汗戰(zhàn)爭中，美國就做到這一點。但在軍用GPS領域，如何擺脫敵方對GPS的干擾仍是一個很難解決的問題。多年來，美國研究人員一直在研究如何提高GPS系統(tǒng)的抗干擾能力。為解決GPS接收機信號弱、易受干擾等問題，洛克希德馬丁公司與羅克韋爾科林公司共同開發(fā)了GPS時間一空間抗干擾接收機(GSTAR)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個寬動態(tài)范圍的射頻前端，它可以將輸入信號轉(zhuǎn)為瞬時頻率。然后，瞬時頻率被送入能減少或消除干擾的“射束形成器”，并在此進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)隨后被送入完全數(shù)字化的GPS接收機。其特點是:在抑制干擾信號的同時，能融合各天線接收到的信號，形成指向GPS衛(wèi)星的波束。能進行數(shù)字信號處理，濾掉干擾源信號。還具有波束指向、抑制和過濾各種干擾的能力，以適應環(huán)境的變化(包括平臺或干擾源的移動)。系統(tǒng)除了具有數(shù)字能力外，還具有可編程能力，并且是模塊化的，并利用具有“空間時間自適應處理”功能的現(xiàn)成商業(yè)部件增強抗干擾能力。GSTAR系統(tǒng)比目前其他接收機的抗干擾能力更強，有廣泛的應用。此外，為防止干擾，美國將在2005年發(fā)射的第7顆GPS2F衛(wèi)星上開始使用新型信號結(jié)構(gòu)。這樣，除更加保密外，還可實現(xiàn)6dB的信號/干擾比的改善。為此，正在研制不受干擾和欺騙的GPS接收機應用模塊(GRAM)和選擇利用抗欺騙模塊(SAASM)，同時裝有這兩種模塊的接收機被稱為“國防部高級GPS接收機”(DARG)。 美國還在開發(fā)抗干擾的軍事偽系統(tǒng)，它可為地域發(fā)射GPS差分信號，以改進信號捕獲并提高質(zhì)量。為保護軍用飛機使用GPS，美國還在開發(fā)微帶自適應天線陣。為使敵方不能使用GPS,美國己開發(fā)出GPS干擾機，只有可口可樂瓶大小的干擾機可使敵方無法接收GPS信號。新一代GPS接收機兩項最為重要的技術(shù)是CPS接收機應用組(GRAM)和有選擇地利用或防欺騙模塊(SAASM)。其中GRAM是一種標準電子插件，其規(guī)定了抗干擾濾波模塊的基本功能，相應的硬軟件技術(shù)標準等?？蓪⑵浼釉谖磥淼娘w機、艦艇、導彈和各種武器中，目的是確保安全性、互通性，減少非標準接口、定義和功能的數(shù)目。所有的GRAM將采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能靈活地增加、替代或取消系統(tǒng)中的某些元件。SAASM是第二代的GPS安全模塊，用于保護保密的GPS算法、數(shù)據(jù)和校準，它將集成到接收機應用模塊中。這種集成技術(shù)將提高GPS系統(tǒng)的安全性，使GPS接收機更易于維護，降低其費用。中國GPS干擾與抗干擾的現(xiàn)狀及發(fā)展早在20世紀末，中國在世界國防科技展覽會，就展示了電子干擾機，該干擾機可使敵方無法接收GPS信號。2002年，中國“鑫諾一號”遭受到法輪功分子的轉(zhuǎn)發(fā)式載波干擾攻擊，中國采用了雙星定位技術(shù)，精確地定位出干擾的位置。為提高衛(wèi)星抗干擾能力，中國航天科技集團公司下屬的中國空間技術(shù)研究院己經(jīng)自主研制開發(fā)了新一代、大容量、長壽命通信衛(wèi)星“鑫諾二號”?！蚌沃Z二號”衛(wèi)星將是中國第一顆具有抗干擾能力的高可靠廣播通信衛(wèi)星，發(fā)射重量為510千克，設計壽命為15年，可廣泛應用于廣播、直播和通信業(yè)務。GPS接收機干擾處理技術(shù)是一個正在高速發(fā)展的領域，可以用微電子線路或軟件來實現(xiàn)。目前中國開發(fā)出來的有自適應非線性A/D變換器，它用以檢測連續(xù)波干擾和保護預相關A/D變換器。還有用于對付窄帶射頻干擾的瞬時濾波技術(shù)，這是一種數(shù)字信號處理技術(shù)，用離散傅利葉變換(DFT)處理數(shù)字化的中頻信號。為提高GPS抗干擾能力和定位精度，武漢大學在這一領域也展開了研究，其中部分成果已應用于民用領域。GPS工作原理及干擾特性分析全球定位系統(tǒng)的原理及組成基本原理GPS的定位原理實質(zhì)上就是測量學的空間測距定位。利用在平均20200km高空均勻分布在6個軌道上的24顆衛(wèi)星發(fā)射測距信號碼和載波用戶通過接收機接收這些信號，通過四個衛(wèi)星進行偽距測量，產(chǎn)生四個方程組演算便可解出地面點位坐標以及時鐘偏移量。1. GPS的組成GPS由三部分組成:GPS空間部分、地基監(jiān)控站和GPS用戶接收機部分。2. GPS空間部分GPS空間部分山24顆分布在6個等間隔軌道上的衛(wèi)星組成。衛(wèi)星分布可保證全球任何地區(qū)任何時刻都不少于4顆衛(wèi)星供觀測，24顆衛(wèi)星中3顆做為備份，每個軌道平面上有4顆衛(wèi)星它們按與地球成55度的相同方向運行，空間間隔約為90度。這些衛(wèi)星工作在2種頻率下1575. 42MHz和1227. 6MHz通過測量這些衛(wèi)星到達的時間，用戶可以用4顆衛(wèi)星確定4個導航參數(shù):緯度、經(jīng)度、 GPS衛(wèi)星都對應一組編號，它們有多種編號，一般采用PRN衛(wèi)星所采用的偽隨機噪聲碼編號。GPS定位精度高低關鍵在于高穩(wěn)定度的頻率標準，為此，每顆GPS衛(wèi)星都設有兩臺鉚原子鐘和兩臺艷原子鐘。地基監(jiān)控站由一個主控站和四個監(jiān)控站組成。主控站設置在美國大陸，四個監(jiān)控站分別設在大西洋太平洋和印度洋諸島嶼上。 4. GPS用戶接收機用戶接收機通過接收多顆衛(wèi)星的信號來解算出自身的位置以實現(xiàn)定位和導航。GPS接收機按使用環(huán)境可分為中低動態(tài)接收機和高動態(tài)接收機，按所收信號可分為單頻C/A碼接收機和雙頻P碼和Y碼接收機。GPS接收機可以捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換放大和處理以便測量出CPS信號，從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置甚至三維速度和時間。GPS信號的結(jié)構(gòu)和特點C/A碼C/A碼是用于跟蹤鎖定和測量的偽隨機碼。它是由m序列優(yōu)選對組合碼形成的Gold碼。Gold碼是由兩個長度相等而互相關極大值最小的m序列碼逐位進行模2相加構(gòu)成的，改變產(chǎn)生它的兩個m序列的相對相位就可以得到不同的碼，對于長度為N=2n1的m序列每兩個碼可以產(chǎn)生N個G碼。G碼最主要的優(yōu)點在于廣泛用于多址通信，這是GPS采用G碼作為C/A碼的主要原因。 全球定位GPS是一種衛(wèi)基、全球性的、全天候的導航和測時系統(tǒng)，它能同時為全球所有位于統(tǒng)一坐標系GPS用戶提供精確的三維位置坐標、三維速度和時間信息。在GPS接收機的應用中，常常遭受到各種有意的和無意的電子干擾，致使GPS接收機的性能變差，有時甚至使GPS接收機無法工作。GPS的C/A碼在國際范圍內(nèi)公開使用，它的碼短，易破譯，因此使用C/A碼的GPS接收機極易受到干擾。本節(jié)首先簡述RF干擾對GPS影響的分析，然后分析和研究對GPS的C/A碼常見的幾種干擾形式的特點。對GPS的C/A碼的干擾一般可分為兩種干擾體制，即瞄準式干擾體制和攔堵式干擾體制。對GPS的干擾還有SA干擾、多徑干擾、接收機噪聲干擾和GPS衛(wèi)星的碼分多址信號干擾等。GARMIN GPS 25LP 系列是GPS 傳感器板被設計為一個寬廣的光譜OEM (原始器材制造者) 系統(tǒng)應用。GPS 25LP將同時跟蹤提供快速時間對固定的十二枚衛(wèi)星, 一秒航海更新和低電力消費。他們廣遠的性能要求飛行器性能高。GPS 25LP 設計運用最新技術(shù)以及高級巡回綜合化達到優(yōu)越的使用，當使空間和力量減到最小要求。系統(tǒng)的所有重要組分包括RF/IF 接收器硬件和數(shù)字式基帶由GARMIN 設計和制造，保證GPS 25LP 傳感器板的質(zhì)量和能力。這硬件能力與軟件智力結(jié)合了委員會集合容易集成并且用途大。GPS 25LP 被設計承受堅固性操作條件, 然而它應該裝入在封入物作為一個大型系統(tǒng)的一部分由OEM 或系統(tǒng)設計積分器。一個極小的系統(tǒng)必須提供傳感器板以便適應輸入力量和L1 GPS RF 信號。系統(tǒng)被設置可連接兩個CMOS/TTL 或兩個RS232 兼容雙向通信選擇渠道。 PPS 輸出可能被運用應用要求精確時間測量。在機上設置可再充電的備用電池允許傳感器板保留重要數(shù)據(jù)譬如衛(wèi)星軌道參量、前個位置、日期和時間。固定存儲器是保證數(shù)據(jù)不被丟失的。終端用戶接口譬如鍵盤和顯示由應用設計師增加。命名慣例 GPS 25LP 傳感器描述以三封信件引腳選定工作電壓排列和連續(xù)數(shù)據(jù)電壓規(guī)格。高壓 GPS25HVx 指定表明單位將接受上流輸入電壓。內(nèi)部開關管理者從6VDC 將經(jīng)營對40VDC 無條理的供應。2 低壓 GPS25LVx 供應。操作在大約4VDC 是多數(shù)力量高效率的運作方式為GPS25LP 傳感器。單位是保護如果高壓向輸入疏忽地被運用。 RS232 連續(xù)數(shù)據(jù) GPS25xVS 指定意味二雙向連續(xù)數(shù)據(jù)口岸是真實的RS232 標準。 CMOS 連續(xù)數(shù)據(jù) GPS25xVC 指定意味二雙向連續(xù)數(shù)據(jù)口岸使用CMOS 輸出緩沖區(qū)。輸入緩沖區(qū)將接受或者 CMOS(TTL) 電平或RS232 電平。這種配置是充分為通信直接地與連續(xù)設備短小鏈長 (少于20 米) 。 特點 GPS 25LP 傳感器板提供使它容易集成的許多特點并且用途。 1) 充分的航海準確性提供了由Standard Positioning 服務(符號程序設計系統(tǒng)) 2) 緊縮設計理想為應用以最小的空間 3) 高性能接收器軌道由12 枚衛(wèi)星決定當快速地提供第一固定并且低電力消費 4) 有差別的能力運用實時RTCM 更正生產(chǎn)少于5 米位置準確性5) 在機上時鐘和記憶由一個可再充電的記憶備份承受充電在正常運行期間或由任意外在備用的電池力量 6) 用戶初始化不必需。 7) 二通訊電路和