GPS瞄准式干扰机的设计与实现

发布时间：2020-04-06 18:53

【摘要】：现今社会,在军用和民用商业领域,以全球定位系统(Global Positioning System,GPS)为代表的卫星导航定位技术得到了深入而广泛的应用。电子信息的对抗在现代战争中起着至关重要的作用,很多精确打击的武器都必须依赖GPS导航定位技术。与此同时,GPS信号是很容易被干扰的,这会导致接收设备无法获得准确的导航定位结果。在这样的背景下,GPS信号干扰技术应运而生,在现代战争中担当的角色越来越重要。本文针对现代战争中电子信息对抗的需要,对多种常见的GPS信号干扰技术进行了深入的研究,提出了一种收发分离的GPS瞄准式干扰机的设计实现方案,并对其整机软硬件设计实现以及最终样机的干扰性能进行了深入研究,论文主要成果如下:首先,本文在分析了 GPS信号的构成、调制、解调机理之后,对比分析了包括压制性干扰、产生式干扰和转发式干扰等在内的多种GPS信号干扰技术的优缺点,主要根据其干扰作用效率和实现难易程度,提出了一种收发分离的GPS瞄准式干扰机模型。其次,本文给出了 GPS瞄准式干扰机的系统设计和软硬件实现方案,将其分为三部分进行模块化设计,确立了各个部分具体模块的结构设计、实现功能及技术指标要求,并对整机方案设计的合理性进行了充分论证。再次,根据模拟干扰信号射频发射部分各模块的功能要求,对干扰机硬件平台多个电路模块的结构形式和参数进行优化设计与仿真验证,完成了 GPS干扰机的整机电路原理图和PCB设计。对数字中频干扰信号产生部分涉及到的相关技术进行了深入研究,在Quarstus Ⅱ环境下,基于Verilog HDL语言进行各模块的功能设计与实现,完成了数字中频干扰信号的FPGA实现及功能仿真验证。最后,在软硬件平台全部实现之后,完成了干扰样机各个电路模块的性能测试及分析,所有测试结果均达到方案设计中的技术指标要求,验证了整机各个模块软硬件设计以及实现的正确性和有效性。GPS射频干扰信号频率精确对准1575.42MHz,并且成功干扰了此地的定位信息,该GPS干扰机具有一定的工程运用价值。
【图文】：

系统结构图,系统结构图,标准定位

全球定位系统可以对空中、陆地和海上的各种目标进行全天候、全球性、连续性的逡逑高精度三维导航和定位［１９］。它的工作主要是由用户、地面和空间三大部分共同协调完成逡逑的，ＧＰＳ系统结构如图２．１所示。邋逦逡逑ＧＰＳ系统逡逑１逦逦±逦邋士逡逑空间系统｜逦｜地面监控站逦｜用户逡逑逦逡逑—共２７颗卫星邋逦ｖ逦逦逦ｖ逦逦逦Ｖ逦逡逑２４颗工作卫星逦｜邋一个主控站｜逦｜六个测站｜邋｜邋ＧＰＳ接收机逡逑３颗备用卫星逦逦１逦逡逑逦｜四个地面天线站逡逑图２．１邋ＧＰＳ系统结构图逡逑根据用户的不同，ＧＰＳ可以分为民用和军用两大领域，民用领域采用的是ＳＰＳ标准逡逑定位服务，军用领域采用的是ＰＰＳ精确定位服务。民用的标准定位服务不需要申请、授逡逑权，只要有一台ＧＰＳ接收设备便可免费任意使用。早在２０００年以前，民用的标准定位逡逑服务的定位精度相比于军用的精确定位服务是很低的，最大定位误差范围能达到ｌ00ｍ逡逑左右。原因是美国政府担心恐怖分子可能会利用这一公开的、免费的定位服务对美国实逡逑施恐怖袭击，所以故意在民用的标准定位服务加入了定位误差。２０００年以后美国取消了逡逑在ＳＰＳ标准定位服务中添加ＳＡ干扰的政策，这使民用的标准定位误差可达七米以下。逡逑为了提升民用的标准定位服务的定位精度，，近年来，这一领域的专家学者又提出了逡逑另外一种称为差分全球定位系统（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ邋Ｇｌｏｂａｌ邋Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ

构成图,生成图,载波,分频

大气折射改正Ｈ逦逦逡逑图２．２邋ＧＰＳ信号构成图逡逑ＧＰＳ信号是由载波（包括厶载波和Ｌ２载波）、测距码（包括Ｃ／Ａ码和Ｐ码）和导航电文逡逑（数据码）三种信号分量构成的［２Ｇ１，ＧＰＳ信号的构成如图２．２所示。逡逑逦叫0分频逦＋２０４６０分频逡逑／ｏ＝１０．２３ＭＨｚ逦逦逦逦邋逦逦逡逑Ｉ逦逦逦逡逑ｉ逦Ｉ逡逑逦？邋ｘｌ５４邋倍频一？逦Ｐ邋码逦Ｃ’Ａ邋码逡逑１逦Ｌ＝＼５１５Ａ２ＭＨｚ逦１０．２３ＭＨｚ逦１．０２３ＭＨｚ逡逑逦逦邋逦Ｉ逦逡逑—Ｊｘ１２０邋倍频邋Ｌ－Ｊ｜ＧＰＳ邋导航蚊逡逑Ｉ邋Ｌ２＝＼２２１．６ＭＨｚ邋１０．２３ＭＨｚ逦（Ｄ邋码）５０ｂｐｓ逡逑图２．３邋ＧＰＳ信号生成图逡逑９逡逑
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN972;P228.4

【参考文献】