GPS干擾系統仿真及仿真結果研究

摘 要：隨著世界各國的軍事實力日漸增強，GPS干擾系統的干擾能力與抗干擾能力研究越來越受到各國人們的重視。要實現對導彈或者其他武器的有效干擾，提高GPS干擾系統的干擾以及抗干擾能力，就要通過MATLAB軟件建立起GPS干擾系統的仿真系統模型，對仿真結果進行全面分析，以設計出最優化的干擾和抗干擾手段和方法。文章就GPS干擾系統仿真及仿真結果進行研究，分析出如何有效提高GPS干擾系統的干擾和抗干擾能力的方法。

關鍵詞：GPS干擾系統；仿真；仿真結果；干擾；抗干擾

在GPS仿真模型建立中用到的MATLAB軟件是一種常用語科學工程計算工作當中的高級語言工具，其具有高效率、語法較為簡單、符合人類思維等優點。除此之外，MATLAB軟件的語言調試過程比較便利，由于可以在調試過程中設置多個中斷點，實現分段結果的保存，因此方便設計人員對程序中的錯誤及時地找出并排除。相比起普通的高級語言，MATLAB軟件具有在數值計算、特殊函數以及動態系統仿真等方面的優勢。因此被選擇用于GPS干擾系統的仿真工作中。

1 GPS仿真干擾系統模型

1.1 GPS發射子系統

GPS發射子系統運用了序列擴展頻譜技術，在使用BPSK調制載波時，為了形成有效的射頻擴散信號，我們可以通過擴頻C/A碼×導航電文數據后再用模二運算，得出射頻擴散信號。GPS發射子系統的工作原理是在通過模二運算得出后完成擴頻調制，隨之進行載波調制，最終形成GPS發射信號，在發射前需要經過放大。以下為GPS發射子系統的仿真模型。

1.2 GPS接收子系統

在GPS接收子系統接收GPS信號后，先由射頻濾波器進行放大，然后加入擴頻C/A碼進行解擴工作，隨后結合同步載波，再一同進行DBPSK解調，最后經過積分器的放大與門限判決模塊的轉化得出數據信息d（f）。在GPS接收子系統的功能實現中，基帶濾波器的功能是其中的關鍵，它與積分器與門限判決模塊的功能實現是完全一致的。以下就為GPS發射子系統的仿真模型。

1.3 GPS信道子系統

GPS的信道子系統在接收GPS信號后，要結合高斯白噪聲和干擾形成復合信號，GPS信道子系統的仿真模型如圖3所示。

將信號設為s（t），高斯白噪聲設為n（t），干擾設為J（t），將三者融合轉化形成并到達接收機的復合信號為：r（t）=s（t）+n（t）+J（t）。

1.4 GPS干擾機子系統

GPS干擾機子系統是實現GPS干擾系統的干擾功能的主要組合成模塊，所以在對GPS干擾機子系統進行仿真模型建立時需要考慮多方面的因素，包括干擾機子系統的功率Pj、干擾機子系統的上升高度h、干擾機子系統與接收器之間的間距Rj以及干擾機子系統發射的信號入射角α等。對GPS干擾機子系統仿真模型進行分析研究，有助于有針對性地對GPS系統的干擾能力和抗干擾能力進行提高。其中，GPS接收器從干擾機子系統處所接收的信號強度是對GPS系統干擾能力最主要的等級判定參數，但是GPS接收器所接收的GPS信號強度的影響因素有干擾信號在發射時具有的能量和頻率、干擾機子系統與接收器的間距、干擾機子系統的上升高度以及接收器所使用的天線類型和質量等。

2 GPS干擾系統仿真結果與分析

2.1 GPS干擾系統仿真環境的設計

在發出信號對GPS接收器干擾時，最關鍵的影響就是接收器成功接收的干擾信號的功率大小、與干擾機的間距以及上升高度等，另外，還有接收天線的增益效果。與接收天線的增益效果有直接關系的就是干擾信號進入接收器的入射角α，如果入射角α是與接收器垂直的時候，接收天線的增益效果就達到最大；而如果入射角α大于48°，接收天線的增益效果就會大幅度的下降。不同功率、不同類型的干擾信號對接收器的干擾效果也各不相同。

2.2 仿真結果與分析

在相同的環境條件下，相比起窄帶CW碼，寬帶Gold碼的干擾效果要好很多。以下我們就假設有效干擾信號誤碼率大于0.3時，寬帶Gold碼與窄帶CW碼分別作為干擾信號時的效果進行分析證明：

（1）寬帶Gold碼，當干擾機發出的信號功率為1w加上接收器的上升的高度為10km時，干擾機和接收器的有效間距大于8.5km；當干擾機發出的信號功率為2w加上接收器的上升的高度為9km時，干擾機和接收器的有效間距大于13km；當干擾機的上升的高度為7km時，干擾機和接收器的有效間距大于10.2km。

（2）窄帶CW碼，當干擾機發出的信號功率為5w加上接收器的上升的高度為10km時，干擾機和接收器的有效間距大于10.6km；當干擾機的上升的高度為8km時，干擾機和接收器的有效間距大于8.5km；當干擾機的上升的高度為7km時，干擾機和接收器的有效間距大于7.4km。

2.3 提高GPS干擾能力和抗干擾能力

從以上的分析證明中可以得出，干擾機的上升高度對干擾效果的影響最大。因此為了取得更好的干擾效果，在GPS干擾機的設定中，應采用空基式，放置于山頂或者飛行器等上，而且要采用寬帶Gold碼作為擴頻干擾信號。除此之外，對于GPS導航系統，如果沒有一個干擾體系是很難有效地對其進行干擾的。因此在GPS的干擾機設置的平臺上應該選用分布式的干擾體系。而在GPS抗干擾的問題處理上，最好能做到同時使用六個以上的干擾源，確保其中一個干擾源受到破壞時，其余的干擾源仍然能夠正常運作，將整個干擾體系受到的影響減到最低。因此可以看出，分布式的干擾體系能夠同時有效地提高GPS系統的干擾與抗干擾能力。

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