【正文】 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 。對 所有的振蕩電路來說，最重要的一個參數(shù)是 Q。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。 混頻器是 三 端口的有源或無源器件。 濾波器用來選擇性地通過或抑制某頻段信號。需要分別對這些主要器件對干擾信號產(chǎn)生的細(xì)微影響進(jìn)行分析并建模。 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)行延時控制，將經(jīng)過延時的數(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。 系統(tǒng)將原理樣機(jī)各部分功能細(xì)化，進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，各模塊既具有相對獨(dú) 立的功能，相互之間又有信息和數(shù)據(jù)的傳遞與交換，工作時 相互制約，相互協(xié)調(diào)。 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 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，因此干擾信號與導(dǎo)航信號完全相同，只是延時不同，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誤的偽距使 GPS 接收機(jī)達(dá)不到精確的定位。 3，民用 GPS 信息編碼加密防熱為惡意干擾，以及軍用 GPS 加密編碼的研發(fā)，并不斷改進(jìn) GPS 的測算精度。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。但隨著技術(shù)的發(fā)展，迫切需要在現(xiàn)有干擾體制的基礎(chǔ)上提出更合理，更有效的干擾方法。 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。 在眾多國家中，俄羅斯對 GPS 干擾技術(shù)的研究是最為深入的，成果也最為顯著，先后提出了五代 GPS 干擾機(jī)理論。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。第二年， Brown A．等 [9]認(rèn)為，為捕獲到 GPS 衛(wèi)星信號，需要同時復(fù)現(xiàn)衛(wèi)星的碼相位和載波頻率，對 GPS 信號的搜索和捕獲，并給出了四種方法。 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。 1994 年， Sally L[7]等認(rèn)為，對于 GPS 衛(wèi)星信號的捕獲是一個二維捕獲過程。 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，有以下幾個關(guān)鍵問題： (1)收發(fā)隔離問題 2020 年，為解決這個問題， 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。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在美國，單單是汽車 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)， 2020 年后的市場將達(dá)到 30 億美元，而在中國，汽車導(dǎo)航的市場也將達(dá)到 50 億元人民幣。 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)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。 2020 年，張翰林等 [5]在論文中提出，對現(xiàn)代化 GPS 實(shí)施有效干擾難度越來越大 ,隨著新頻段和新碼的使用 , 從信噪比中提取高保真有用信號時 , 接收機(jī)很杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 容易被欺騙信號所欺騙。 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。 接 收機(jī)衛(wèi) 星干 擾機(jī)d 1d 2d 3 圖 GPS 干擾示意圖 2020 年，孫智信 [3]在其論文中提出，轉(zhuǎn)發(fā)式干擾利用信號的自然時延容易實(shí)現(xiàn) , 關(guān)鍵在于解決收發(fā)隔離問題。文中預(yù)測，對欺騙式干擾而言 , 干擾機(jī)的趨勢 是智能化。 2020 年，周義，王自焰 [2]在論文中概括出了轉(zhuǎn)發(fā)式 GPS 干擾系統(tǒng)圖，如圖 所示。 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。 航空導(dǎo)航 GPS化是 GPS系統(tǒng)建設(shè)的重要目標(biāo)之一，但航空導(dǎo)航可靠性要求高，技術(shù)相對復(fù)雜，因此 GPS 航空導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)落后于 GPS 航海系統(tǒng)。 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)。本課題研究的就是 GPS 轉(zhuǎn)發(fā)式干擾原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。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。對導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星通信下行鏈路進(jìn)行 “軟干擾 ”主要是對用戶接收機(jī)的干擾對抗，從技術(shù)上考慮，主要有壓制式干擾和欺騙式干擾。它分為空間部分、地面控制部分和 地面控制部分三個部分。因此，不到萬不得已，不應(yīng)輕易采用硬摧毀的手段。 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。而信息能力已成為現(xiàn)代作戰(zhàn)的核心能力，未來空間攻防對抗的實(shí)質(zhì)也將是一場空間信息對抗，其目的在于奪取控制信息權(quán)。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。由于轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾不需要對所接收的真實(shí) GPS 信號進(jìn)行分析 ，而直接通過延遲調(diào)節(jié)發(fā)射達(dá)到欺騙目的，因而從理論上可以認(rèn)為是一種 與 代 碼無關(guān)的干擾，因此進(jìn)行該方式的研究也具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。 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)成一個虛假的 GPS 衛(wèi)星信號，使接收機(jī)出現(xiàn)錯誤解碼，導(dǎo)致測距誤差，發(fā)生錯誤定位。根據(jù)偽距定位原理，由于 GPS 用戶設(shè)備不配帶原子鐘，用戶至衛(wèi)星的偽距測量結(jié)果會包括鐘差等引入誤差，因此對 GPS 進(jìn)行定位欺騙可從兩方面著手，即給出虛假導(dǎo)航信息或增加信號傳播時延，從而使測得的偽距產(chǎn)生偏差。 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。 GPS 衛(wèi)星采用 L 頻帶的兩種不同頻率的電磁波作為高頻信號，分別稱為 L1載波和 L2 載波。 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?。GPS 測距的測距碼信號和導(dǎo)航電文信號都屬于低頻信號。 GPS 衛(wèi)星信號包括三種信號分量：載波，兩個偽隨機(jī)噪聲碼 (C/A 碼和 P 碼 )和數(shù)據(jù)碼 (D 碼 )。 GPS 信號 GPS 信號是擴(kuò)頻調(diào)制信號 ，這種擴(kuò)頻調(diào)制信號具有低截獲概率特性，系統(tǒng) 為了 區(qū)分各衛(wèi)星信號 ，通常采用 碼分多址形式。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。他說： “目前，衛(wèi)星導(dǎo)航在國內(nèi)外都是不成熟的，但是如果再等 5 年，國外技術(shù)完全成熟的時候，我們的機(jī)會就更少了，就像現(xiàn)在去做 PC 操作系統(tǒng)，談何容易？ ”目前，東方聯(lián)星雖然在某些領(lǐng)域已經(jīng)走在了世界 GPS 事業(yè)的前列，但是缺乏大的環(huán)境支持，難免曲高和寡。 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。 ”業(yè)內(nèi)人士表示。 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。目前，雖然我國企業(yè)自主研制的 GPS核心技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際水平，甚至直接賣給國外的公司，但由于沒有 適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大環(huán)境，產(chǎn)業(yè)鏈沒有形成，許多相關(guān)配套產(chǎn)品都沒有企業(yè)提供。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。致力于 GPS 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有識之士時刻關(guān)注著這些問題，并親自實(shí)踐探索其發(fā)展和突破之道?！笆晃?”期間， GPS 在多個領(lǐng)域?qū)?有更大的發(fā)展空間。 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三方面：一是衛(wèi)星導(dǎo)航的多系統(tǒng)并存，使系統(tǒng)可用性得以提高，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼜V闊；二是多元組合導(dǎo)航技術(shù)正在得到推廣應(yīng)用，主要有 GPS 與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術(shù)等的組合應(yīng)用；三是衛(wèi)星導(dǎo)航與無線通信等其它高技術(shù)相結(jié)合，如 GPS 接收機(jī)嵌入到蜂窩電話、便攜式 PC、 PDA 和手表等通信、安全和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，從根本上促進(jìn)了 IT技術(shù)的整體發(fā)展。 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)。 3G 牌照的全面發(fā)放，也成了人們共同關(guān)注的焦點(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)。 2020 年便攜導(dǎo)航市場應(yīng)該有近 5 億元的規(guī)模，而隨著市場的高速發(fā)展及新品牌的層出不窮，預(yù)計(jì) 2020 年中國汽車 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)終端的銷售額將接近 100 億元。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%。 GPS 的應(yīng)用都是基于兩個基本服務(wù) ，其一為 空間位置服務(wù) ，分為： 定位：如汽車防盜、地面車輛跟蹤和緊急救生 ； 導(dǎo)航：如船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水、飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場降落、智能交通、杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 汽車自主導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo) ； 測量：主要用于測量時間、速度、及大地測繪，如水下地形測量、地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測及浮動車數(shù)據(jù)，利用 GPS 定期記錄車輛的位置 和速度信息。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。這種注入對每顆 GPS 衛(wèi)星每天進(jìn)行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地。它對地面監(jiān) 控部實(shí)行全面控制。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。 地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時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）。 按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用 24 顆高度約 萬千米的衛(wèi)星組 成衛(wèi)星星座。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)。 本文主要概括轉(zhuǎn)發(fā)式 GPS 欺騙式干擾的發(fā)展與應(yīng)用。 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 ,是 GPS 易受干擾的重要原因。該系統(tǒng)已于 2020 年 1 月開始裝備。價(jià)格低于 5 萬美元，能對美國現(xiàn)有 GPS 系統(tǒng)的四個頻 段實(shí)施有效干擾。俄羅斯設(shè)計(jì)的廉價(jià) GPS 干擾機(jī)現(xiàn)在到處可以買到，