导航战中GPS对抗技术的研究

（全球定位系统）是美国第二代军用卫星导航系统，也是世界上*先进的卫星导航系统，能够在全球范围内向任意多的用户全天候、实时、连续地提供高精度的三维坐标、三维速度和时间基准。GPS于1973年开始研制，1994年全面建成投入使用。1991年的海湾战争，尚未完全建成网络的GPS便初出茅庐，施展手脚，隐身飞机和巡航导弹基本上完全依靠GPS来选择隐蔽的攻击路线，并对选定的目标实施准确的攻击；科索沃冲突中，GPS更是大显身手，北约借助于GPS的精确定位对南联盟的军民目标进行了精确的军事打击，另外，还成功地营救了被击落的F―117隐身战斗机的飞行员。难怪美国空军顾问委员会认为T与获取全球状况有关的几乎所有过程都需要精确的、绝对的定位和定时信息，而采用GPS是*可靠、费用*低的方法“。M不难发现，近几年爆发的几场高科技局部战争中，全球卫星定位系统（GPS）、战场实时监控、因特网、高灵敏度传感器、精确制导武器等信息技术手段己充斥整个战场。从海湾战争到科索沃冲突，GPS技术发挥着越来越重要的作用。在此期间，美军于1997年正式提出了”导航战“的概念。所谓导航战是指在战场环境下，用电子干扰的方法对敌方导航系统进行干扰或攻击，使其不能正常导航或降低导航精度，并对敌方对己方导航系统所实施的干扰进行抗干扰，使其在干扰条件下仍能高精度地工作。”导航战“是继”电子战“、”信息战“等新概念之后出现的又一个新名词，是电子战的一个重要组成部分。可以预见，在未来战争中，GPS将成为敌方指挥控制、精确打击和准确兵力投送等方面的关键环节，对战争的进程将起着至关重要的作用。长期以来，敌对方一直采取遏制与削弱我方的政策。俗话说：知己知彼，方能百战不殆”，因此，需要对导航战中GPS对抗技术进行深入细致的研究，才能*大限度地提高我方的导航能力，*大程度地削弱敌方的导航能力，掌握未来战场的主动权。

GPS干扰技术的研究GPS干扰相关因素分析为何GPS会受到干扰，先天原因是美军在GPS研制初期并未考虑到其将会在复杂的电子干扰环境下工作，因此其在抗电子干扰方面异常脆弱；加之GPS卫星信号传输功率小、信号频率公开，也是GPS易受干扰的重要原因。

GPS现有军用（P码）和民用（C/A码）两种信号，共用同一频率。P码码长，捕获较难，保密性好，但近年来由于P码的结构己被破译，美军则将P码加密使用（Y码）C/A码结构简单并且码型公开，不保密，所以使用C/A码的GPS接收机尤其容易被干扰。

目前对GPS信号的干扰主要以破坏GPS信号接收为目的，因此对信号特征的了解是干扰的前提，而其中因地制宜，根据实际情况，提高对GPS信号的侦察能力又是重中之重。这主要是：美军控制的GPS，直接目的是为了满足军事需要。和平年代使用的L1、L2载频以及C/A码结构在战时都可能更改，而且美军“导航战”的发展目标取P（Y）码，甚至有可能使用备用频率和新的码型结构。GPS信号侦察的核心，就是要在敌方改变其信号参数时，能够发现和识别该系统的存在，并据此采取相应的对抗手段实施有效的干扰，其侦察内容包括GPS信号载频、伪码序列结构和结构参数。

GPS干扰技术分析GPS干扰的主要任务是干扰敌方接收设备。从技术上考虑，可以分为两种：一种是压制性干扰，另一种是欺骗性干扰。另外，在导航战背景下，也可采用有效的反卫星武器对GPS进行攻击。

1.2.1压制性干扰用干扰机发射某种干扰信号，以某种方式遮蔽敌方信号频谱，使敌方GPS接收机降低或完全失去正常工作能力，通常称为压制性干扰。一些研究机构的研究结果表明：在所有对GPS信号潜在威胁中，压制性干扰是*大的威胁。GPS信号的特点使压制性干扰具有一定的优势。由于P码周期长达266天，且结构保密，所以对P码采取压制性干扰难度较大，通常对C/A码有效。压制性干扰又可分为三种：瞄准式干扰、阻塞式干扰和相关干扰。

C/A码的瞄准式干扰。这主要是从GPS卫星的信号有其独特的码型出发的，采用频率瞄准技术使干扰载频精确对准信号载频，针对特定码型的卫星信号实施干扰，使该信号在一定区域内失效。实验证明：飞机上的GPS在干扰信号为一125dBw130dBw时就会丢失锁定卫星信号的码元和载波，从而失去定位能力2（3）差As.由解调卫星电文并通过计算获得；电波传播延迟误差AAi用双频测量法修正，或利用卫星电文提供的校正参数根据电波传播模型估算得到，伪距PRi由接收机测定111.第i颗卫星的坐标Xsi、Ysi、Zsi是假的，或者增加信号传播时延，使测量的伪距产生偏差。所以，欺骗性干扰有“产生式”和“转发式”两种干扰体制。

（2）“转发式”干扰。“转发式”干扰就是将接收到的GPS卫星信号重新广播出去，从而构成一个虚假的GPS卫星信号，使接收机出现错误解码。这种干扰方式技术实现也相对容易。对转发式干扰来说，首先要研宄解决收发隔离度的问题，而且要从一20dB~―30dB的信噪比中提取、放大信号并尽量减少信号畸变，提高信号信噪比，将来还会要求转发式干扰机更加智能化，能够向被干扰目标提供任意的假位置。比如使用高增益、低噪声的天线阵列来跟踪GPS星座，阵列中每一个天线跟踪一个星座，分别处理各个卫星信号的传播时延，这可能使被干扰的接收机测得的位置发生各种变化。

欺骗性干扰是针对卫星导航系统的工作机理、GPS接收机工作特性以及存在的薄弱环节采用较隐蔽的方式进行的干扰，可以有多种变化形式。无论是“产生式”还是“转发式”干扰体制，将来都会要求更加智能化。

1.2.3摧毁性攻击目前，GPS尽管采用中高度卫星、多星配置、卫星机动、航天飞机补充等措施来增强其生存能力，但该系统实质上是一个信息集中系统，系统的主控站、注入站、监测站均是整个系统的一个节点，节点一旦被摧毁，整个系统便会失效。为提高整个系统的可靠性，系统中设置了两个注入站，甚至也设置了备份主控站。即使如此，这种信息集中系统易为敌方破坏，在战争中如何生存仍成问题。不断发展的反卫星武器、激光和粒子束武器，将是GPS的致命克星121.从GPS的定位原理可以看出，对GPS进行定2GPS抗干扰技术的研究位欺骗可以从两方面着手：给出虚假导航信息，B卩凡事有立必有破“攻，与”防，总曰并立存在的。一旦失去GPS的支持，美军方的信息优势将会极大地削减，战斗力将会大打折扣。美军方是不会等待这种情况出现的，他计划对当前使用的GPS进行现代化改造，不断强其抗干扰能力，提高安全性和可靠性。

2.1进行GPS卫星星座改进2.1.1军民信号频谱分离军方使用独立的GPS信号和码型。这样既可以大军用信号的功率，同时也不会影响民用信号。战时，还可以干扰战区内的民用信号，却不影响军方的使用，可谓一举两得。

2.1.2GPS卫星上采用先进的抗干扰技术包括：使用类似小功率原子钟的新型时间源，提高卫星信号的发射功率，采用频率分集或跳频技术，加载星载伪卫星等方法。

2.2改造用户接收机对GPS干扰的*终目的是使GPS接收机无法正常工作。因此接收机的抗干扰是GPS抗干扰措施中重要的一环。美军方在此下了很大的血本进行改造。

2.2.1前段滤波技术前段滤波技术可使接收机不易收到外界强功率的干扰，主要用于对抗性压制干扰，目前技术比较成熟，己被绝大多数GPS接收机采用。

2.2.2自适应调整技术在GPS接收机上安装射频干扰自适应检测器，自动检测出射频干扰的存在，并测量出干扰信号的强度，从而接收机能及时地改变搜索和跟踪方法。

2.2.3自适应滤波技术自适应滤波技术主要是针对窄带干扰。在中频段，没有射频干扰的情况下，热噪声的功率谱是相当均匀的，若信号存在窄带干扰信号，频率内的频谱会出现明显的差异，可通过自适应滤波的方法将它滤掉。

2.2.4天线增强技术利用可控接收波瓣图天线（CRPA）能在卫星方向上形成电子化天线束，使信号功率益提高30dB，GPS信号强度即使只有原先的V1000也可正常接收。采用自适应调零天线，它可抑制窄干扰机方向上天线的灵敏度，将这一技术与CRPA技术结合，可将抗干扰能力提高50dB（X105倍）。假如使用上述技术的接收机锁定GPS的P（Y）码，仅仅想干扰这台接收机，则在有效范围的接收机的功率需达到几百千瓦，这是非常困难的。

另外，还采用了以下单独或联合使用的技术以提高GPS的抗干扰能力：GPS/INS（惯导）组合技术、陆基伪卫星技术、抗干扰滤波技术、直接捕获Y码技术、波束成型天线技术、数值波束控制天线等。表1为常见GPS干扰与抗干扰技术性能比较。

表1GPS各种干扰和抗干扰性能比较抗干扰技的影响宽带噪声扫频瞄准式脉冲成本体积频谱滤波低小时间滤波低小空间滤波高大空间调零高大空间波束形成转换高大幅度对消器低小低小ERIDISU综合技术低小高中说明：V：设计能力L：有限能力X：很小/无能力n多个干扰源02）纷重视GPS对抗技术的研究。俄罗斯在99年的3对GPS对抗技术的思考巴黎航展上展示的便携式GPS干扰机特别引人注基于GPS在现代战争中的表现，世界各国纷目，工作人员在介绍此干扰机时突出说明了此机4发展和建立自己的独立导航系统大家都知道，在军事上完全依赖别国，是很容各种不同的应用，包括使用全向天线干扰战斧式巡航导弹使其不能成功瞄准目标，并引用了美军使用GPS制导武器攻击伊拉克和南人民军部队的例子来证实了这种GPS干扰机是经过战火的考验的。对我们而言，应从以下几方面着手。

3.1加强GPS整体研究3GPS是一个完整的系统，只有加强对GPS整体的研究，了解构成GPS的各个环节，寻找各个环节的弱点和有效的对抗方法。这样，才能在战时对GPS中薄弱环节发起突然的电子攻击，从而获得对整个GPS干扰的*大成功系数。

GPS干扰中技术与战术的综合运用战术对抗是对技术对抗的有利补充，导航战中干扰战术与干扰技术的结合才能发挥*佳的效果。对GPS干扰比较一致的看法便是要建立全方位的三维GPS干扰网络，包括侦察引导技术、升空干扰技术、机载GPS干扰机、平流层飞艇载GPS干扰机、气球载GPS干扰机等。例如，对GPSNS联合制导武器，运用战术方法干扰GPS，可以加INS在导航过程中的误差积累，达到干扰精确制导武器的目的。

GPS*佳干扰方式的选择选择*佳干扰方式的原则首先是基于对GPS信号了解的程度。如果掌握了伪码结构，可以选择使用瞄准干扰或伪随机噪声阻塞干扰；如果仅仅知道载频，应该选择阻拦干扰或瞄准式阻塞干扰；若对信号特征一无所知，只能选择均匀频谱宽带干扰，但代价较大。其次，可综合运用多种干扰方式，如伪随机噪声阻塞干扰与转发式欺骗干扰的结合。但随着美军GPS抗干扰技术的不断改进，干扰将面临严峻的挑战，特别是美军今后将在重点地区提高导航信号功率，抗干扰性能将会有很大提高，若为加干扰效果而大干扰功率或加大干扰天线的尺寸，这容易被敌方精确监测和定位，甚至遭到反辐射武器的袭击。

3易被卡脖子的，必须努力发展自己的军事产业。同样，导航定位也是绝不能完全依赖别人的，*根本的解决方法就是发展和建立自己的导航系统。因为，导航系统的原理是相同的，特别对于军用系统而言，信号采用何种结果，何种码型是掌握在系统建设者的手中，谁拥有导航系统，谁就占有主动权。3.5预防美军的“导航战”

美军在其‘导航战“中提得很明显：在复杂电子环境下，即能用电子干扰对敌方导航系统进行干扰或攻击，也能在敌方对己方导航系统干扰时进行抗干扰。”目前，美国对GPS的掌握具有主动权，他不光可以有效避免敌对方对其军用系统的干扰，而且可以通过控制和改变相关的信号参数，阻止其他国家的使用。另外，美国的“导航战”并不只限于GPS，还包括其他正在配备的导航系统（如惯性导航和其他卫星导航系统）太空武器（如不断发展的反卫星武器、激光和粒子束武器）等。

要引起大家注意的是：美国在无法获知他国码型时干扰其他卫星定位系统也会遇到较大困难，但其实施摧毁性打击也是可能的。

4结束语本文对导航战中GPS电子对抗技术的相关问题进行了分析和研究，并提出了一些思路和看法，但仅仅是一个探索的阶段。随着技术的发展，还需做深入探讨和研究。