CN110632620A - 一种星载的同时支持gps民码与军码的转发式欺骗干扰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统，包括：星载高动态接收机，军码信号分离模块，以及民码信号转发模块和军码信号转发模块，整个系统安装在卫星平台上；本发明可同时支持军码和民码信号的转发；通过接收民码信号获得卫星方位角和俯仰角，然后辅助阵列天线组将军码信号从空间上进行分离，并单独控制时延进行转发；转发信号时，计算相应的多普勒对发射频率进行补偿，使被欺骗接收机接收信号的多普勒处于正常区间，提高欺骗干扰的隐蔽性；本发明的干扰系统明显降低了作战时被摧毁的风险。

Description

一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统
技术领域
本发明涉及卫星导航接收机干扰技术，具体涉及一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统。
背景技术
随着“导航战”概念的提出，针对卫星导航接收机的干扰与抗干扰对抗技术迅速发展。对于干扰一方，目前主要的干扰技术可以分为两类：一类是压制式干扰，一类是欺骗式干扰。压制式干扰通过大功率信号对GPS信号形成覆盖和切断，使接收机无法正常接收卫星信号；欺骗式干扰通过发射载有虚假信息的信号，使接收机不知不觉中得到看似可靠实则错误的定位结果，所以这种干扰的破坏性更加严重。
欺骗式干扰可以分为生成式和转发式两种类型。生成式主要用于民码信号的欺骗，因为GPS民码和电文格式等信息都是公开的，所以干扰系统可以自主生成信号；但是对于军码信号，由于伪码和电文都是保密的，且几乎不可能被破解，所以只能采用转发式。转发式干扰可以分离每颗卫星信号后分别转发，也可以直接转发，但是直接转发，目标接收机的定位结果将是干扰系统的位置，导致干扰系统暴露，且欺骗的灵活性较差。关于卫星信号的分离，对于民码信号来说可以通过每颗星的伪码对卫星信号进行区分，但是对于军码，由于伪码未知，则无法通过常规的途径区分。
发明内容
本发明提供一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统，在转发GPS民码信号的过程中辅助干扰系统从空间分离军码卫星信号，并分别延迟转发。另外相对地面的干扰系统，星载干扰系统在作战中被摧毁的风险也大大降低。
本发明的具体实施方案：一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统。主要包括：星载高动态接收机，军码信号分离模块，以及民码信号转发模块和军码信号转发模块，整个系统安装在卫星平台上。
所述星载高动态接收机捕获范围为-100KHz～+100KHz，主要负责对GPS信号进行接收处理，包括捕获，跟踪，解调电文，并解算输出可见卫星相对于干扰系统的俯仰角和方位角。其中，跟踪通道与可同时跟踪卫星的数量相对应，即若跟踪通道个数设为7-10，对应的就可以同时跟踪7-10颗卫星。
所述军码信号分离模块主要包括：天线控制单元，阵列天线组，以及射频处理和AD转换，利用阵列天线从空间上分离每颗卫星发射的信号。所述天线控制单元根据星载高动态接收机输出的各颗可见卫星相对于干扰系统的方位角和俯仰角控制所述阵列天线组将波束分别对准这些卫星，并分别接收信号。所述射频处理和AD转换对接收信号进行下变频和采样并输出至军码信号转发模块。其中，所述阵列天线组中天线阵的数量与跟踪通道数量对应，每个天线阵可以由4-7个阵元组成。其中，所述的射频处理和AD转换的个数与天线阵个数对应。
所述民码信号转发模块可以修改解出的每颗卫星的电文信息，并分别设定相应的时延，最后对信号合路并进行DA转换后转发。由于卫星高速运动，在转发前还需要计算相应的多普勒进行补偿，使被欺骗的目标接收机收到的转发信号的多普勒处于正常区间，从而不被察觉。所述民码信号转发模块的发射功率可根据卫星轨道高度进行灵活设定。
所述军码信号转发模块对军码信号分离模块输出的信号分别设置相应的时延，然后计算相应的普勒进行补偿，最后对信号合路并进行DA转换后转发。
一种应用本发明干扰系统进行干扰的方法，具体流程如下：
对于民码信号的转发；1)星载高动态接收机接收GPS卫星信号，然后进行捕获跟踪，解调电文，并将电文输出至民码信号转发模块；2)民码信号转发模块修改每颗卫星的电文，并分别设置相应的延时，3)然后计算相应的多普勒进行频率补偿；4)最后对信号进行合路转发。
对与军码信号的转发：1)星载高动态接收机解算出可见的GPS卫星相对干扰系统的方位角和俯仰角，并将角度参数传至军码信号分离模块中的天线控制单元；2)天线控制单元控制阵列天线组将天线波束分别对准各颗可见卫星接收信号；3)射频处理和AD转换对接收信号进行下变频和采样，并将信号传输至军码信号转发模块；4)军码信号转发模块设置各颗卫星信号的时延，并计算相应的多普勒进行频率补偿，然后对信号合路转发。
本发明的优势在于：1、同时支持军码和民码信号的转发；2、通过接收民码信号获得卫星方位角和俯仰角，然后辅助阵列天线组将军码信号从空间上进行分离，并单独控制时延进行转发；3、转发信号时，计算相应的多普勒对发射频率进行补偿，使被欺骗接收机接收信号的多普勒处于正常区间，提高欺骗干扰的隐蔽性；4、星载干扰系统明显降低了作战时被摧毁的风险。
附图说明
图1为本发明系统原理示意图。
图2为应用本发明干扰系统进行干扰的方法流程图。
具体实施方式
结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，本实施例的一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统。主要包括：星载高动态接收机，军码信号分离模块，以及民码信号转发模块和军码信号转发模块，整个系统安装在卫星平台上。
所述星载高动态接收机对GPS信号进行接收处理，具体包括射频处理与AD转换单元，FPGA及调解电文单元；FPGA包括捕获单元及跟踪通道；其中，跟踪通道个数设置为10个；其中捕获跟踪由FPGA完成，解调电文在DSP-1中完成，FPGA连接DSP-1。解出的电文输出至民码信号转发模块，解出的卫星相对干扰系统的方位角和俯仰角输出至军码信号分离模块中的天线控制单元。
所述民码信号转发模块包括DSP-1及DA转换单元，负责修改各可见星星历、设置延时、并计算需要补偿的多普勒、然后对信号合路并进行DA转换后转发；其中修改星历，设置延时，计算多普勒，合路在DSP-1上完成。
所述军码信号分离模块，包括天线控制单元、阵列天线组、以及射频处理和AD转换；其中的天线控制单元控制阵列天线组将波束对准各颗可见卫星，并分别接收各颗卫星的信号，达到空间分离信号的目的，其中，所述阵列天线组包含10个天线阵，每个天线阵可包括4-7个阵元；所述射频处理和AD转换负责对接收信号进行下变频和采样并输出至军码信号转发模块，射频处理和AD的个数与天线阵个数对应。
所述军码信号转发模块包括DSP-2及DA转换单元，其中在DSP-2中设置各星时延，计算需要补偿的多普勒，并对信号合路，最后经过DA转换后转发出去。
如图2所示，一种应用上述干扰系统进行干扰的方法，具体信号处理流程如下：
对于民码信号的转发；1)星载高动态接收机接收GPS卫星信号，然后进行捕获跟踪，解调电文，并将电文输出至民码信号转发模块；2)民码信号转发模块修改每颗卫星的电文，并分别设置相应的延时，3)然后计算相应的多普勒进行频率补偿；4)最后对信号进行合路转发。
对与军码信号的转发：1)星载高动态接收机解算出可见的GPS卫星相对干扰系统的方位角和俯仰角，并将角度参数传至军码信号分离模块中的天线控制单元；2)天线控制单元控制阵列天线组将天线波束分别对准各颗可见卫星接收信号；3)射频处理和AD转换对接收信号进行下变频和采样，并将信号传输至军码信号转发模块；4)军码信号转发模块设置各颗卫星信号的时延，并计算相应的多普勒进行频率补偿，最后对信号合路转发。

Claims (7)

1.一种星载的同时支持GPS民码与军码的转发式欺骗干扰系统，其特征在于：该干扰系统主要包括：星载高动态接收机，军码信号分离模块，以及民码信号转发模块和军码信号转发模块，整个系统安装在卫星平台上；
所述星载高动态接收机捕获范围为-100KHz～+100KHz，负责对GPS信号进行接收处理，包括捕获，跟踪，解调电文，并解算输出可见卫星相对于干扰系统的俯仰角和方位角；所述军码信号分离模块主要包括：天线控制单元，阵列天线组，以及射频处理和AD转换，利用阵列天线从空间上分离每颗卫星发射的信号；所述天线控制单元根据星载高动态接收机输出的各颗可见卫星相对于干扰系统的方位角和俯仰角控制所述阵列天线组将波束分别对准这些卫星，并分别接收信号；所述射频处理和AD转换对接收信号进行下变频和采样并输出至军码信号转发模块；
所述民码信号转发模块可以修改解出的每颗卫星的电文信息，并分别设定相应的时延，最后对信号合路并进行DA转换后转发；在转发前计算相应的多普勒进行补偿，使被欺骗的目标接收机收到的转发信号的多普勒处于正常区间；
所述军码信号转发模块对军码信号分离模块输出的信号分别设置相应的时延，然后计算相应的普勒进行补偿，最后对信号合路并进行DA转换后转发。
2.根据权利要求1所述的干扰系统，其特征在于：所述的跟踪通道与可同时跟踪卫星的数量相对应，即若跟踪通道个数设为7-10，对应的就可以同时跟踪7-10颗卫星。
3.根据权利要求1所述的干扰系统，其特征在于：所述阵列天线组中天线阵的数量与跟踪通道数量对应，每个天线阵可以由4-7个阵元组成。
4.根据权利要求1所述的干扰系统，其特征在于：所述的射频处理和AD转换的个数与天线阵个数对应。
5.根据权利要求1所述的干扰系统，其特征在于：所述民码信号转发模块的发射功率根据卫星轨道高度进行设定。
6.一种应用权利要求1-5所述的干扰系统进行干扰的方法，其特征在于：该方法至少包括对于民码信号的转发：
1)星载高动态接收机接收GPS卫星信号，然后进行捕获跟踪，解调电文，并将电文输出至民码信号转发模块；2)民码信号转发模块修改每颗卫星的电文，并分别设置相应的延时，3)然后计算相应的多普勒进行频率补偿；4)最后对信号进行合路转发。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该方法还进一步包括对与军码信号的转发：
1)星载高动态接收机解算出可见的GPS卫星相对干扰系统的方位角和俯仰角，并将角度参数传至军码信号分离模块中的天线控制单元；2)天线控制单元控制阵列天线组将天线波束分别对准各颗可见卫星接收信号；3)射频处理和AD转换对接收信号进行下变频和采样，并将信号传输至军码信号转发模块；4)军码信号转发模块设置各颗卫星信号的时延，并计算相应的多普勒进行频率补偿，然后对信号合路转发。
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