CN108387910A - 一种新型的电子对抗干扰技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的电子对抗干扰技术，获得获得了包含伪随机码C/A码和P(Y)码的基带信号；采用锁相环法中的位同步提取实现位同步；用相位比较器去进行比较，得到接收码元的相位信息。工作于欺骗式干扰状态时，C/A码首先通过时延控制电路，然后通过典型的QPSK调制得到中频信号，再经上变频；P(Y)码首先通过时延控制电路后，经BPSK调制中频信号，再经上变频，对两路载波信号分别进行放大后，进入对应的射频信道，再经过滤波合成一路信号，经干扰机的天线发射出去。本发明的有益效果是只需要很小的功率，可以取得很好的干扰效果。

Description

一种新型的电子对抗干扰技术
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种新型的电子对抗干扰技术。
背景技术
电子对抗技术一般用于军事、国防领域，在要保护对象周围布置全方位、立体干扰系统，有效干扰敌方的GPS/INS制导系统。而现有的电子对抗技术所需发射功率大、伪造信号易被识破。
根据GPS卫星方位俯仰角的不同，利用自动跟踪功能的天线跟踪GPS卫星,接收并获得其载波信号，信号经过下变频后变为中频信号，然后解调为包含伪随机码的基带信号，并对该基带信号进行位同步，根据同步脉冲进行抽样判决，这样，大口径天线就截获了选定的6颗GPS卫星的基带信号，该基带信号包含了选定的GPS卫星的所有导航电文(包含C/A码、P(Y)码)。不需要解调出与导航电文精确同步的伪随机码，只要利用该包含伪随机码的基带信号即可。这个过程称为“信号伪造”过程，所获得的包含伪随机码的基带信号也即“伪造信号”。
将该信号传送到GPS干扰发射机，干扰机将每颗GPS卫星的伪造信号分为若干路，每路采用不同的时延，然后合为一路，经过调制后再对信号进行适当放大，如此，产生了来自选定GPS卫星的延时欺骗干扰信号。
要实施有效的欺骗干扰，需采取先压制使接收机失锁再进行欺骗的干扰方式。因此实际干扰时，干扰机首先将上述延时欺骗干扰信号进行大功率放大，成为相关型压制干扰，再发射，迫使目标接收机失锁，然后，直接发射上述小功率伪造干扰信号，使失锁的GPS接收机锁定在欺骗式干扰信号上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的电子对抗干扰技术，本发明的有益效果是只需要很小的功率，可以取得很好的干扰效果。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
步骤1、获得获得了包含伪随机码C/A码和P(Y)码的基带信号；大口径天线接收到GPS信号后，经馈线传至低噪声放大器LNA后，经定向耦合器、环路滤波器、带通滤波器后得到L1载波，L1载波进入下变频器，下变频器输出经A/D变换后进入解调器，解调器解调过程：I支路和cosw0n相乘、经低通滤波器后I支路输出为：
式中，
相位差；
Q支路相乘、经低通滤波器后Q支路输出为：
I支路输出和Q支路的输出经乘法器后为通过环路滤波器和NCO后，调节本振的相位，当时，相位完全对齐，信号锁定， 解调器的I支路出来的是即包含C/A码的导航电文，Q支路出来的是即包含P(Y)码的导航电文，经同步后I、Q支路的同步脉冲分别对两路信号进行抽样、判决，分别得到含C/A码的基带信号和含P(Y)码的基带信号；
步骤2、采用锁相环法中的位同步提取实现位同步；
步骤3、接收到的码元信号的相位采用过零检测法，对接收到的信号进行微分以及全波整流得到与频率变化相对应的尖脉冲序列，这个序列代表着接收信号所有的过零点的信息，相较其初始相位，用相位比较器去进行比较，得到接收码元的相位信息。
进一步，L1载波信号的格式如下：
Ac：振幅；C(t)：C/A码；D(t)：导航电文；余弦波；
Bp：振幅；P(t)：P(Y)码；D(t)：导航电文；正弦波。
进一步，还包括GPS干扰信号，工作于欺骗式干扰状态时，通过相干解调获得GPS包含C/A码和P(Y)码的导航电文二进制序列，C/A码首先通过时延控制电路，然后通过典型的QPSK调制得到中频信号，再经上变频得到载波频率为1575.42MHz的L1射频信号；同样P(Y)码首先通过时延控制电路后，经BPSK调制中频信号，再经上变频得到载频频率为1227.6MHz的L2射频信号，对两路载波信号分别进行放大后，进入对应的射频信道，再经过滤波合成一路信号，经干扰机的天线发射出去；
工作于压制式干扰状态时，这时产生的再生延时转发干扰信号被放大为大功率信号，成为压制式干扰，首先发射压制式干扰信号一段时间，使接收机失锁后，立即切换至转发式干扰，这样再生延时欺骗干扰就容易被捕获，从而进入目标接收机的跟踪环路，有效干扰目标接收机的定位。
附图说明
图1是本发明对干扰站的解调输出设计框图；
图2是微分整流型数字锁相法工作原理示意图；
图3是GPS干扰信号的产生框图；
图4是干扰信号和GPS信号比较图；
图5是循环相关峰值图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
1、GPS卫星发送的信号构成
GPS卫星发送的信号其中由3种信号构成：载波信号、伪码以及数据码(D码)。GPS卫星利用基准信号f0＝10.23MHz的频率合成器合成所需要的各种频率信号，包括L频段的两个频率L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)，调制在L1载波上的伪随机码为C/A码(粗捕获码)，码频率为1.023MHz；调制在L1和L2上的伪随机码为P码(精码)，码频率为10.23MHz；调制在L1和L2的导航电文，称为D码。L1载波上采用四相移频键控QPSK，L2载波上采用BPSK。
对干扰站的解调输出设计框图如图1所示。
大口径天线接收到GPS信号后，经馈线传至低噪声放大器LNA后，经定向耦合器、环路滤波器、带通滤波器后得到L1载波，
L1载波信号的格式如下：
Ac：振幅；C(t)：C/A码；D(t)：导航电文；余弦波；
Bp：振幅；P(t)：P(Y)码；D(t)：导航电文；正弦波。
L1载波进入下变频器(即图中的混中组件)，下变频器输出经A/D变换后进入解调器。解调器解调过程：I支路和cosw0n相乘、经低通滤波器后I支路输出为：
式中，
相位差；
Q支路相乘、经低通滤波器后Q支路输出为：
I支路输出和Q支路的输出经乘法器后为通过环路滤波器和NCO后，调节本振的相位，当时，相位完全对齐，信号锁定， I支路和Q支路输出分别为和因此Costas环可以解调L1载波。
解调器的I支路出来的是即包含C/A码的导航电文，Q支路出来的是即包含P(Y)码的导航电文，经同步后I、Q支路的同步脉冲分别对两路信号进行抽样、判决，分别得到含C/A码的基带信号和含P(Y)码的基带信号，C/A码和P(Y)码均为伪噪声码。之后，需要同步之后，才能确定从什么时候开始才是所需要的数据比特流。
实现位同步的方法有插入导频法和直接法两种，这里主要是锁相环法中的位同步提取。锁相环法是一种相位负反馈系统，利用外部输入的参考信号控制内部震荡信号的频率和相位，利用鉴相器比较接收到的信号以及本振信号的相位，利用两者产生的误差信号控制本振信号的频率，直到本振信号和接收到的信号相位一致，即频率一致。
接收到的码元信号的相位可以采用过零检测法，对接收到的信号进行微分以及全波整流得到与频率变化相对应的尖脉冲序列，这个序列代表着接收信号所有的过零点的信息。相较其初始相位，用相位比较器去进行比较，得到接收码元的相位信息。这种微分整流型数字锁相法工作原理如图2所示。
利用输出的同步脉冲对比特流进行抽样判决，可以恢复由0、1序列构成的包含伪随机码的导航电文，相当于去除了噪声，获得了包含伪随机码的基带信号。干扰信号的产生
得到了包含伪随机码的基带信号之后，根据对GPS信号的处理要求，设计了GPS干扰信号的具体产生框图，如图3所示。
说明：延时器用来精确控制时延。每路延时器均由CPLD组成延时阵列，以完成对各个支路的数据流进行延迟。每路延时器为一个分若干档的固定抽头式延时器，时延的具体路数选择及微调变化要根据具体实验的具体情况确定。
其工作原理如下：
1)、工作于欺骗式干扰状态时
K1，K2开关接通2支路，通过相干解调获得GPS的L1信号比特流(即包含C/A码和P(Y)码的导航电文二进制序列)，首先通过时延控制电路，根据计算将时延精确控制在我们需要的范围之内，然后通过典型的QPSK调制得到中频信号，再经上变频得到载波频率为1575.42MHz的L1射频信号；同样L2的信号比特流首先通过时延控制电路后，经BPSK调制中频信号，再经上变频得到载频频率为1227.6MHz的L2射频信号，对两路载波信号分别进行放大后，进入对应的射频信道，再经过滤波合成一路信号，经干扰机的天线发射出去。
2)、工作于压制式干扰状态时
K1，K2开关接通1支路(放大器支路)，这时产生的再生延时转发干扰信号被放大为大功率信号，成为压制式干扰。如此设计不仅更为灵活、简便易行，而且由于其与GPS伪随机码的相关性，能够成为相关压制干扰，因而不需功率太大就能起到压制作用。首先发射压制式干扰信号一段时间(大于1秒)，使接收机失锁后，立即切换至转发式干扰，这样再生延时欺骗干扰就容易被捕获，从而进入目标接收机的跟踪环路，有效干扰目标接收机的定位。
仿真结果及分析
如图4所示，经过时延等处理的转发欺骗干扰信号有更好的信噪比。
图5中上面两幅是捕获到真实GPS信号的结果，下面两幅是捕获到欺骗干扰信号的结果，显而易见，延时转发的欺骗干扰信号有着更好的相关谱峰，且幅值高的多。
分析仿真结果得到以下结论：
(1)从得到的精频值可以看到，该捕获环路频率分辨率可以精确至几十赫兹，为传送到跟踪环路打下了良好基础，由此也反映了该捕获环路的设计比较接近真实的GPS接收机。
(2)从两个峰值amp和amp1可见：延时转发的欺骗干扰信号有着好的多的信噪比，更容易为GPS接收机捕获。
(3)从C/A码的起始点pt_init与pt_init1可知：再生延时转发式欺骗干扰信号的延时会造成伪随机码的起始点偏移，也就相当于偏移了一定距离，可见只要适当改变并精确控制时延，就能造成一定的定位误差。
(4)虽然仿真时选择的是第18颗卫星，但用其它卫星仿真的结果与上述也是结论一致的。
本发明提出一种新型的电子对抗技术，只需要很小的功率，可以取得很好的干扰效果，适用于军事、国防领域，在要保护对象周围布置全方位、立体干扰系统，有效干扰敌方的GPS/INS制导系统。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种新型的电子对抗干扰技术,其特征在于按照以下步骤进行：
步骤1、获得获得了包含伪随机码C/A码和P(Y)码的基带信号；大口径天线接收到GPS信号后，经馈线传至低噪声放大器LNA后，经定向耦合器、环路滤波器、带通滤波器后得到L1载波，L1载波进入下变频器，下变频器输出经A/D变换后进入解调器，解调器解调过程：I支路和cosw0n相乘、经低通滤波器后I支路输出为：
式中，
相位差；
Q支路相乘、经低通滤波器后Q支路输出为：
I支路输出和Q支路的输出经乘法器后为通过环路滤波器和NCO后，调节本振的相位，当时，相位完全对齐，信号锁定， 解调器的I支路出来的是即包含C/A码的导航电文，Q支路出来的是即包含P(Y)码的导航电文，经同步后I、Q支路的同步脉冲分别对两路信号进行抽样、判决，分别得到含C/A码的基带信号和含P(Y)码的基带信号；
步骤2、采用锁相环法中的位同步提取实现位同步；
步骤3、接收到的码元信号的相位采用过零检测法，对接收到的信号进行微分以及全波整流得到与频率变化相对应的尖脉冲序列，这个序列代表着接收信号所有的过零点的信息，相较其初始相位，用相位比较器去进行比较，得到接收码元的相位信息。
2.按照权利要求1所述一种新型的电子对抗干扰技术,其特征在于：
所述L1载波信号的格式如下：
Ac：振幅；C(t)：C/A码；D(t)：导航电文；余弦波；
Bp：振幅；P(t)：P(Y)码；D(t)：导航电文；正弦波。
3.按照权利要求1所述一种新型的电子对抗干扰技术,其特征在于：还包括GPS干扰信号，工作于欺骗式干扰状态时，通过相干解调获得GPS包含C/A码和P(Y)码的导航电文二进制序列，C/A码首先通过时延控制电路，然后通过典型的QPSK调制得到中频信号，再经上变频得到载波频率为1575.42MHz的L1射频信号；同样P(Y)码首先通过时延控制电路后，经BPSK调制中频信号，再经上变频得到载频频率为1227.6MHz的L2射频信号，对两路载波信号分别进行放大后，进入对应的射频信道，再经过滤波合成一路信号，经干扰机的天线发射出去；工作于压制式干扰状态时，这时产生的再生延时转发干扰信号被放大为大功率信号，成为压制式干扰，首先发射压制式干扰信号一段时间，使接收机失锁后，立即切换至转发式干扰，这样再生延时欺骗干扰就容易被捕获，从而进入目标接收机的跟踪环路，有效干扰目标接收机的定位。
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