專利名稱：L1載頻的gps信號干擾機設(shè)計方法及干擾機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及軍事電子對抗技術(shù)中的GPS導(dǎo)航對抗技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，全球定位系統(tǒng)GPS將成為敵國及其盟國精確指揮控制、精確打擊和精確兵力投送的關(guān)鍵。長期以來他們一直采取遏制與削弱我國的政策，因此，最大限度地提高自己軍隊的導(dǎo)航能力，最大限度地遏制敵方的導(dǎo)航能力，對戰(zhàn)爭的進程是至關(guān)重要的。 對GPS系統(tǒng)的干擾可以分為對地面測控站的干擾，對GPS地面站的上行通道進行干擾，對 GPS接收機的下行信道進行干擾。而最有可能實現(xiàn)的就是對GPS接收機的下行信道進行干擾。對GPS接收機的下行信道進行干擾可以分為壓制式干擾和欺騙式干擾兩大類。壓制式干擾是指通過發(fā)射干擾信號壓制在GPS接收機端的GPS衛(wèi)星信號，使其接收不到GPS 衛(wèi)星信號而無法定位，從而達到干擾的目的。本發(fā)明所涉及的干擾就屬于壓制式干擾。壓制式干擾又可分為3種瞄準式干擾、阻塞式干擾和相關(guān)干擾。阻塞式干擾又稱同頻帶寬帶干擾，它是一種與GPS信號的擴頻頻譜有相同帶寬的偽噪聲調(diào)制信號。阻塞式干擾是干擾 GPS接收機最有效的方式，迄今為止還沒有技術(shù)能夠有效地抑制與擴頻信號等帶寬的干擾信號。針對以上特點，本發(fā)明所使用的干擾就是阻塞式干擾。對沒有進行抗干擾處理的C/A碼GPS接收機進行干擾是非常容易的。根據(jù)試驗， IW功率的調(diào)頻噪聲GPS干擾機可使22公里內(nèi)的民用接收機失效。這完全可以使用理論分析得出結(jié)論。GPS干擾機應(yīng)該具有以下一些特性1. GPS干擾機的發(fā)射功率下限應(yīng)該為使得接收機無法接收到正常的GPS信號。但是發(fā)射功率又不能太大，否則干擾機很容易被敵方的探測器探測到并被摧毀，從而失去干擾作用。2.由于GPS具有公開的工作頻率，所以最直接有效的方法就是使得干擾機的能量完全覆蓋在GPS信號的頻譜上.進行阻塞式的干擾。為了達到上述目的，本發(fā)明將采用生成Ll信號的調(diào)制方式BPSK來進行調(diào)制，基帶信號源則使用C/A碼發(fā)生器和模擬P碼發(fā)生器對數(shù)據(jù)碼進行調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本技術(shù)方案提出一種Ll載頻的GPS信號干擾機設(shè)計方法及干擾機，具體如下一種Ll載頻的GPS信號干擾機的設(shè)計方法，步驟包括步驟1)先在基帶設(shè)計C/A碼微波電路，用來生成C/A碼；然后用C/A碼調(diào)制數(shù)據(jù)碼，得到擴頻調(diào)制后的第一路信號；所述C/A碼為易捕獲碼；步驟2~)同時設(shè)計P碼微波電路，用來生成P碼，然后用P碼對數(shù)據(jù)碼進行擴頻調(diào)制，得到擴頻調(diào)制后的第二路信號；所述P碼為精測碼；最后設(shè)計微波電路，把上述步驟得到的兩路信號分別用兩個相位上正交的載波調(diào)制到GPS的Ll載頻上，再通過天線發(fā)射出去。所述步驟1)的C/A碼微波電路產(chǎn)生37種C/A碼，分別對應(yīng)每一顆衛(wèi)星真實的C/ A碼；所述37種C/A碼設(shè)計為可手動調(diào)整。所述步驟2、的P碼微波電路是用10. 23MHz碼元速率的隨機序列來模擬P碼。所述C/A碼微波電路設(shè)計成兩個移位寄存器，這兩個移位寄存器分別產(chǎn)生碼長為 N = 210-1 = 1023、周期為1毫秒的兩個m序列；其中，第二個移位寄存器的輸出選擇是在非最后一個存儲單元的兩個存儲單元進行異或后輸出；再將其與第一個移位寄存器的輸出的m序列進行異或，即可得到1023種不同結(jié)構(gòu)的C/A碼；這些C/A碼具有相同的碼元寬度0. 98微妙和相同的周期1毫秒；從這些碼中選擇一部分碼給導(dǎo)航衛(wèi)星使用。一種上述方法設(shè)計得到的Ll載頻的GPS信號干擾機包括Ll載頻的GPS信號干擾機包括基帶擴頻調(diào)制模塊、BPSK調(diào)制器模塊和加法器；所述基帶擴頻調(diào)制模塊包括C/A碼產(chǎn)生器、P碼產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)產(chǎn)生器；所述C/A碼產(chǎn)生器生成某一顆衛(wèi)星所使用的C/A碼；所述P碼產(chǎn)生器生成P碼；來自外部的數(shù)據(jù)產(chǎn)生器產(chǎn)生的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，由C/A碼進行擴頻調(diào)制，得到第一路信號；所述導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)由P碼進行擴頻調(diào)制，得到寬帶信號，該寬帶信號作為第二路信號；第一路信號和第二路信號分別通過BPS K調(diào)制器模塊調(diào)制到Ll載波上；在Ll載波上，第一路信號和第二路信號載波之間有90度的相移；第一、二路載波調(diào)制后的信號通過加法器相加后，通過天線發(fā)射出去。C/A碼產(chǎn)生器通過兩個10級反饋移位寄存器組合產(chǎn)生某一顆衛(wèi)星所使用的C/A 碼。所述的C/A碼產(chǎn)生器產(chǎn)生37種C/A碼，分別對應(yīng)每一顆衛(wèi)星真實的C/A碼；所述 37種C/A碼可以手動調(diào)整；所述的P碼產(chǎn)生器是使用10. 23MHz碼元速率的隨機序列來模擬P碼。C/A碼可以手動調(diào)整的方法是，只需在C/A碼產(chǎn)生器的S函數(shù)模塊參數(shù)中設(shè)置所需衛(wèi)星C/A碼的編號，就可以產(chǎn)生對應(yīng)編號衛(wèi)星的C/A碼。一種改進是(參考圖1)，所述BPSK調(diào)制器模塊后連接有射頻調(diào)制模塊和加法器； 利用具有90度相移的兩個載波分別將C/A碼基帶調(diào)制后的信號和P碼基帶調(diào)制后的信號調(diào)制到Ll載頻上，然后兩路信號通過加法器相加，最終通過天線發(fā)射出去。另一種改進是(參考圖幻，所述BPSK調(diào)制器模塊后連接有復(fù)射頻調(diào)制模塊和實部提取模塊，其工作過程是復(fù)基帶信號通過復(fù)射頻調(diào)制模塊進行調(diào)制然后取實部，這樣就通過等效基帶模式實現(xiàn)了帶通信號。本發(fā)明各實施方式要解決的主要技術(shù)問題是設(shè)計一種針對Ll載頻的GPS信號干擾機，使得所設(shè)計出來的干擾機能夠成功干擾工作在Ll載頻的GPS信號，從而讓工作于該頻點的GPS接收機無法正常工作。
4
本設(shè)計方法原理是，在基帶產(chǎn)生C/A易捕獲碼，并使用具有偽隨機噪聲碼特性的 C/A易捕獲碼調(diào)制數(shù)據(jù)碼形成擴頻調(diào)制后的信號；同時使用10. 23MHz碼元速率的隨機序列來模擬精測碼P碼，并對數(shù)據(jù)碼進行擴頻調(diào)制；兩路擴頻調(diào)制后的信號分別用兩個相位上正交的載波調(diào)制到GPS的Ll載頻上；這樣形成的已調(diào)波發(fā)射出去就能夠有效地干擾GPS接收機，使得接收機無法接收到有用信號，從而達到干擾的目的。有益效果本發(fā)明所設(shè)計的干擾機產(chǎn)生的干擾信號帶寬完全覆蓋Ll頻點GPS信號帶寬，實現(xiàn)了對GPS的Ll頻點非常強的阻塞式干擾。


圖1是一種具體實施方式
的模型，圖2是另一種具體實施方式
的模型，圖3是數(shù)據(jù)碼被C/A碼調(diào)制后的基帶頻譜圖，圖4是數(shù)據(jù)碼被模擬P碼調(diào)制后的基帶頻譜圖，圖5兩路信號相加后的基帶頻譜圖，圖6干擾信號的帶通頻譜圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施方式公開了針對Ll載頻的GPS信號干擾機設(shè)計方法的例子，包括以下步驟a. Ll載頻的GPS信號干擾機由基帶擴頻調(diào)制模塊、BPSK調(diào)制器模塊、加法器組成，b.基帶擴頻調(diào)制模塊包含C/A碼產(chǎn)生器、P碼產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)產(chǎn)生器三個子模塊組成，c. C/A碼產(chǎn)生器通過兩個10級反饋移位寄存器組合產(chǎn)生某一顆衛(wèi)星所使用的C/A 碼，d.將數(shù)據(jù)產(chǎn)生器產(chǎn)生的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)使用C/A碼進行擴頻調(diào)制，調(diào)制后形成第一路信號，e.將數(shù)據(jù)產(chǎn)生器產(chǎn)生的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)使用碼速率更高的模擬P碼進行擴頻調(diào)制， 調(diào)制后形成頻帶更寬的寬帶信號作為第二路信號，f.將第一路信號和第二路信號通過相移鍵控BPSK調(diào)制到Ll載波上，在Ll載波上，第一路信號和第二路信號載波之間有90度的相移，g.將兩路載波調(diào)制后的信號通過加法器相加，最終通過天線發(fā)射出去。所述的C/A碼產(chǎn)生器能夠產(chǎn)生37種C/A碼，分別對應(yīng)著每一顆衛(wèi)星真實的C/A碼， 而且在干擾機中可以手動調(diào)整；所述的P碼產(chǎn)生器使用模擬的方法產(chǎn)生與P碼的碼速率相等的隨機序列，這是因為P碼的信息嚴格保密，無法獲取。參考圖1，利用兩個10級反饋移位寄存器組合產(chǎn)生易捕獲C/A碼。兩個移位寄存器分別產(chǎn)生碼長為N = 210-1 = 1023、周期為1毫秒的兩個m序列。其中第二個移位寄存器的輸出不是在最后一個存儲單元，而是選擇其中兩個存儲單元進行異或后輸出，再將其與第一個m序列進行異或，即可得到1023種不同結(jié)構(gòu)的C/A碼。這些C/A碼具有相同的碼元寬度0. 98微妙和相同的周期1毫秒。從這些碼中選擇一部分碼給導(dǎo)航衛(wèi)星使用。導(dǎo)航電文的傳輸速率是50b/s，接著使用C/A碼對導(dǎo)航電文進行調(diào)制，調(diào)制后產(chǎn)生第一路擴頻信號。P碼是衛(wèi)星的精測碼，碼速率為10. 23MHz，它是由兩組各有兩個12級反饋移位寄存器結(jié)合產(chǎn)生的，其基本原理與C/A碼相似，但其線路設(shè)計細節(jié)遠比C/A碼復(fù)雜，而且美國政府對P碼嚴格保密，所以本發(fā)明使用碼速率為10. 23MHz的隨機二進制序列來代替P碼的產(chǎn)生，接著使用模擬P碼對導(dǎo)航電文進行調(diào)制，調(diào)制后產(chǎn)生第二路擴頻信號。將第一路信號和第二路信號通過相移鍵控BP SK調(diào)制到Ll載波上，在Ll載波上， 第一路信號和第二路信號載波之間有90度的相移，將兩路載波調(diào)制后的信號通過加法器相加，最終通過天線發(fā)射出去。參考圖2，本發(fā)明使用了帶通信號的等效低通模型進行了另一種仿真方案的設(shè)計假設(shè)一個實值信號的頻率成分集中在頻率f。附近的窄帶頻率范圍內(nèi)，其解析信號頻域表達式為S+(f) = 2u(f)S(f)；時域表達式為s+(t) = F-1[2u(f)]*F-1[S(f)]；解析信號是帶通信號，其等效低通的頻域表達式為=SJf) = S+(f+fc)；等效低通的時域表達式為= 一；綜上所述，帶通信號與等效低通信號的關(guān)系可以表述為 s(t) = Re[s1(t)e]27!fJ]；發(fā)射信號能夠?qū)⒛芰客耆采w在Ll載頻的GPS信號頻譜上，進行阻塞式干擾，分別由士A表示0和1序列組成的隨機二進制信號，這一隨機過程的自相關(guān)函數(shù)具有三角形的波形，可用下式表示
Irkri x(r)= V Th 11
0,\τ\>Τ因此該隨機過程的功率譜密度為& (/) = f A2 (1 - Μ) ^Μ~ηπ/τ) τ
J-T 1=A2Tsinc2(JT)從表達式上可以看出，Sx(f)的第一個零點為士 1/T，由于C/A碼是一種偽隨機噪聲碼，且碼率為1.023Mb/s，而導(dǎo)航電文的數(shù)據(jù)率為50b/s，所以通過C/A碼調(diào)制后的導(dǎo)航電文具有隨機二進制信號的特點，其基帶能量主要集中在-1.023MHz到1.023MHz范圍內(nèi) (使用矩形窗進行成形濾波)；同理可得經(jīng)過P碼調(diào)制后的導(dǎo)航電文其基帶能量主要集中在-10. 23MHz到10. 23MHz范圍內(nèi)，兩路信號相加后通過載波調(diào)制，可形成Ll頻點上帶寬為 20. 46MHz的寬帶干擾信號，其主要能量完全覆蓋GPS的Ll頻點工作范圍，從而形成非常強的阻塞式干擾。
權(quán)利要求
1.一種Ll載頻的GPS信號干擾機的設(shè)計方法，其特征是包括步驟步驟1)先在基帶設(shè)計C/A碼微波電路，用來生成C/A碼；然后用C/A碼調(diào)制數(shù)據(jù)碼，得到擴頻調(diào)制后的第一路信號；所述C/A碼為易捕獲碼；步驟2、同時設(shè)計P碼微波電路，用來生成P碼，然后用P碼對數(shù)據(jù)碼進行擴頻調(diào)制，得到擴頻調(diào)制后的第二路信號；所述P碼為精測碼最后設(shè)計微波電路，把上述步驟得到的兩路信號分別用兩個相位上正交的載波調(diào)制到 GPS的Ll載頻上，再通過天線發(fā)射出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征是所述步驟1)的C/A碼微波電路產(chǎn)生37 種C/A碼，分別對應(yīng)每一顆衛(wèi)星真實的C/A碼；所述37種C/A碼設(shè)計為可手動調(diào)整；所述步驟2、的P碼微波電路是用10. 23MHz碼元速率的隨機序列來模擬P碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征是所述C/A碼微波電路設(shè)計成兩個移位寄存器，這兩個移位寄存器分別產(chǎn)生碼長為N = 210-1 = 1023、周期為1毫秒的兩個m序列；其中，第二個移位寄存器的輸出選擇是在非最后一個存儲單元的兩個存儲單元進行異或后輸出；再將其與第一個移位寄存器的輸出的m序列進行異或，即可得到1023種不同結(jié)構(gòu)的C/A碼；這些C/A碼具有相同的碼元寬度0. 98微妙和相同的周期1毫秒；從這些碼中選擇一部分碼給導(dǎo)航衛(wèi)星使用。
4.一種權(quán)利要求1所述方法設(shè)計得到的Ll載頻的GPS信號干擾機，其特征在于包括 Ll載頻的G PS信號干擾機包括基帶擴頻調(diào)制模塊、B PS K調(diào)制器模塊和加法器；所述基帶擴頻調(diào)制模塊包括C/A碼產(chǎn)生器、P碼產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)產(chǎn)生器；所述C/A碼產(chǎn)生器生成某一顆衛(wèi)星所使用的C/A碼；所述P碼產(chǎn)生器生成P碼；來自外部的數(shù)據(jù)產(chǎn)生器產(chǎn)生的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，由C/A碼進行擴頻調(diào)制，得到第一路信號；所述導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)由P碼進行擴頻調(diào)制，得到寬帶信號，該寬帶信號作為第二路信號；第一路信號和第二路信號分別通過BPSK調(diào)制器模塊調(diào)制到Ll載波上；在Ll載波上， 第一路信號和第二路信號載波之間有90度的相移；第一、二路載波調(diào)制后的信號通過加法器相加后，通過天線發(fā)射出去。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GPS信號干擾機，其特征是C/A碼產(chǎn)生器通過兩個10級反饋移位寄存器組合產(chǎn)生某一顆衛(wèi)星所使用的C/A碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GPS信號干擾機，其特征在于，所述的C/A碼產(chǎn)生器產(chǎn)生37種C/A碼，分別對應(yīng)每一顆衛(wèi)星真實的C/A碼；所述37種 C/A碼可以手動調(diào)整；所述的P碼產(chǎn)生器是使用10. 23MHz碼元速率的隨機序列來模擬P碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GPS信號干擾機，其特征是所述BPSK調(diào)制器模塊后連接有射頻調(diào)制模塊和加法器，利用具有90度相移的兩個載波分別將C/A碼基帶調(diào)制后的信號和P 碼基帶調(diào)制后的信號調(diào)制到Ll載頻上，然后兩路信號通過加法器相加，最終通過天線發(fā)射出去。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GPS信號干擾機，其特征是所述BPSK調(diào)制器模塊后連接有復(fù)射頻調(diào)制模塊和實部提取模塊，復(fù)基帶信號通過復(fù)射頻調(diào)制模塊進行調(diào)制然后取實部，即通過等效基帶模式實現(xiàn)了帶通信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，揭示了一種L1載頻的GPS信號干擾機設(shè)計方法及干擾機，步驟包括在基帶產(chǎn)生C/A易捕獲碼，并使用具有偽隨機噪聲碼特性的C/A易捕獲碼調(diào)制數(shù)據(jù)碼形成擴頻調(diào)制后的信號。同時使用10.23MHz碼元速率的隨機序列來模擬精測碼P碼，并對數(shù)據(jù)碼進行擴頻調(diào)制。兩路擴頻調(diào)制后的信號分別用兩個相位上正交的載波調(diào)制到GPS的L1載頻上。這樣形成的已調(diào)波發(fā)射出去就能夠有效地干擾GPS接收機，使得接收機無法接收到有用信號，從而達到干擾的目的。本發(fā)明能夠?qū)⒛芰客耆采w在L1載頻的GPS信號頻譜上，進行阻塞式干擾，達到非常好的效果。
文檔編號H04K3/00GK102315895SQ201110196119
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者曹秀英, 龔?fù)?申請人:東南大學(xué)