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导读:GPS系统的抗干扰能力由多种先进技术组成,主要包括功率增强、M码、可控接收波瓣图天线(CRPA)以及伪卫星等,每几种技术都能带来可观的抗干扰增益。分析我国TW地区的GPS接收机技术特点,就可以大致了解其抗干扰性能。

一、GPS抗干扰能力组成

(1)功率增强

目前,GPS卫星端的抗干扰方式主要就是功率增强,它包括星上功率可调和点波束增强两种技术。美国GPS IIF卫星就采用了功率可调技术,可使军用导航信号增强7dB;更先进的GPS IIIC卫星采用了点波束增强技术,可使导航信号增强20-30dB。

(2)M码

M码是美国在“导航战”概念下重点开发的抗干扰技术,应用在第三代GPS卫星和新型接收机上。M码信号采用了二进制偏移载波(BOC)调制,实现频谱分离,带宽更宽,抗干扰性更强,使得传统的对L1和L2中心频率进行压制干扰的方法无法对M码实施有效干扰。M码的抗干扰能力最大可以达到57dB。

(3)可控接收波瓣图天线(CRPA)

可控接收波瓣图天线(CRPA)是GPS接收端应用的抗干扰技术,它是一种自适应调零天线,能在接收卫星方向上形成特定天线束,同时对非接收方向的干扰信号进行调零,使信号功率增强30dB左右。

一种CRPA天线
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一种CRPA天线

(4)伪卫星

伪卫星(Pseudolites)是一种可以传输GPS信号的空基设施,一般采用无人机进行部署,可以中继并增强卫星信号,为地面和机载导航提供类似GPS的服务。但它作用区域较小,信号增益可达40dB左右。

表格:不同技术的抗干扰增益;资料来源:调研整理
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表格:不同技术的抗干扰增益;资料来源:调研整理

美国先进的GPS接收机核心技术就是M码+CRPA天线,抗干扰能力可以达到80dB左右,如Rockwell collins公司的NavFire-ETM和NavFire-ITM抗干扰能力都可以达到86dB。但M码是美军机密,在没有M码加持的情况下,GPS接收机只能依靠CRPA天线进行抗干扰设计,并增加体积和接收功率,其抗干扰能力可以达到50dB左右,如土耳其TUALAJ系列导航接收机的抗干扰增益普遍就在50dB。

NavFire系列接收机(左),TUALAJ系列接收机(右)
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NavFire系列接收机(左),TUALAJ系列接收机(右)

二、TW地区军用GPS抗干扰能力分析

依据以上内容,可以很容易分析我国TW地区军用GPS的抗干扰能力:

(1)首先,TW地区从美国进口的GPS接收机(某些武器上也自带GPS接收机,如海马斯火箭弹、F16战斗机)没有使用M码,只能使用其前一代P(Y)码;P(Y)码的抗干扰能力未知,但弱于M码,预计在30dB左右。再加上CRPA天线,总增益60dB;这也是美国旧式GPS接收机的普遍增益,如NAVHUB™-200只有54dB。

(2)如果TW地区自行设计GPS接收机,则无法使用P(Y)码和M码,只能像土耳其一样基于CRPA天线进行设计;这类天线许多欧美公司都可以生产。预计其抗干扰增益也可以像土耳其一样达到50dB。

(3)实战中,美国很可能会协助TW地区进行重要的战术行动,这时会对行动区内的GPS信号进行增强,功率最大增加20-30dB。以TW地区GPS接收机平均50dB的抗干扰增益计算,在信号增强后,抗干扰性能可以达到70dB。

(4)伪卫星是TW地区增强导航信号功率的最好方法,最大可以达到40dB,但其作用范围有限。在伪卫星作用区域内,TW的GPS抗干扰能力最大可以达到90dB。

表格:TW地区GPS抗干扰能力;资料来源:研究分析
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表格:TW地区GPS抗干扰能力;资料来源:研究分析

三、干扰方式

从以上分析可以看出,在没有M码加持的情况下,TW地区GPS接收机的抗干扰设计主要依赖CRPA天线(伪卫星系统也可以搭载这类天线)。CRPA的主要设计原理是对非GPS信号来向的干扰信号进行调零,只将主波束指向GPS卫星方向,它可以有效应对地面干扰,但对空中干扰的应对效果不佳。

实战中,可以使用电子战飞机、无人机等搭载干扰吊舱,部署于特定战区的GPS信号来向上,从空中发射噪音。此时噪音来向和真实的GPS信号来向相似,可有效干扰台军的GPS接收机;甚至也可以进行欺骗干扰,但欺骗所需的时间较长,需要对信号进行详细分析。

总结

综上所述,我国TW地区的GPS接收机抗干扰能力在50-60dB左右,在功率增强和伪卫星技术的加持下,大概可以达到100dB。但由于没有M码的使用权,其抗干扰设计主要依赖CRPA天线,所以可以采用空中干扰的方式抑制其导航能力。(北京蓝德信息科技有限公司)