CN117590430B - 一种针对打孔码捕获的gps的m码信号灵巧干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，包括：S1、对所有可视的GPS卫星进行高增益接收；S2、对卫星n中的L1C/A信号进行跟踪，并从电文中解调出周内秒；S3、将信号按照40ms时长进行分段；S4、遍历i和k计算不同分段的相关值xi,k；S5、对多个相关值xi,k的包络|xi,k|取最大；S6、按相同的方法对每个可视卫星进行处理，得到每颗星的打孔码记为s′n(t)；S7、基于估计的每颗卫星的打孔码，生成2min时间段后116s的基带信号r(kTc+t)；S8、将基带信号调制至射频并播发出去。本发明以较低的发射功率对GPS的M码接收机进行有效干扰，大幅降低系统的体积和功耗。

Description

一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，更具体地说，特别涉及一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法。
背景技术
卫星导航系统包括民用和授权信号。民用的格式是完全公开的，可以根据需要模仿卫星产生虚假的民用信号，并使目标接收机跟踪在虚假的信号上，最终实现欺骗目标接收机的目的。为了防止被恶意欺骗，卫星导航系统授权信号的格式是完全保密的，特别是信号使用的无周期长码保证了对方不可能通过直接生成的方式产生欺骗信号。
无周期长码一方面保证了授权信号的安全性，另一方面也增加了信号捕获的难度。对于民用信号，由于其使用的扩频码存在周期性，因此接收机只需要在时域完成1个扩频码周期(不超过10ms，通常为1ms)范围的码相位搜索即可完成信号捕获。而长码信号的扩频码不存在周期性，接收机只能进行大范围的码相位搜索(这一过程通常称为长码直捕)，其搜索范围完全取决于接收机相对于系统时的时间不确定范围，这就要求接收机能够长时间准确维持自身的时间。
为了能够降低长码直捕对接收机时间维持的性能要求，GPS在现代化的长码(M码)信号中嵌入了打孔码。GPS打孔码间歇性出现，每次持续40ms，并且在2min时间内保持不变，具体如图1所示：
如图1所示，GPS的M码每2min具有唯一的打孔码码型，该码型在2min时间的每个2s时段内仅出现1次，打孔码在2s时段内所占据的40ms时隙位置由当前时间决定。
当GPS的M码接收机处于打孔码捕获模式时，首先将当前时间(时间不确定小于±1min)发送给M码模块，M码模块根据该时间返回该时段内的打孔码码型。接收机捕获模块使用该码型打孔码进行捕获，当捕获到打孔码之后，捕获模块按照40ms的间隔继续搜索其他打孔码出现的位置。当连续完成3次捕获后，捕获模块可以得到3段打孔码之间的偏移量，将该偏移量返回给M码模块之后，M码模块将反馈给捕获模块3段打孔码的准确时间。基于上述流程，接收机能够在时间不确定度达到±1min的情况下完成M码的捕获，大幅降低了对外部授时精度的要求。
压制干扰和欺骗干扰是目前最常用的干扰对方接收机的技术手段。由于卫星导航信号使用扩频体制，尤其是在对方使用阵列天线的情况下，压制干扰功率必须远高于卫星信号功率才能使对方接收机无法正常工作。这导致压制干扰源具有非常高的硬件成本，并且强功率的干扰还会容易暴露自身位置，很容易被反辐射武器摧毁。欺骗干扰是虚假的卫星信号，只需要非常低的发射功率就能够影响对方接收机。但是M码属于无周期长码，欺骗信号只能采用转发的方式产生，因此必然滞后于真实卫星信号。基于欺骗信号的这种滞后特性，对方接收机很容易检测出欺骗信号的存在，并消除其影响，所以欺骗干扰难以对长码接收机产生效果。
综上所述，现有的压制和欺骗干扰两种手段均难以对GPS的M码接收机产生较好的效果，需要提出能够在低成本条件下实现的灵巧干扰手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，包括以下步骤：
S1、采用数字多波束方法对所有可视的GPS卫星进行高增益接收；
S2、对GPS卫星n中的L1C/A信号进行跟踪，并从电文中解调出周内秒，1≤n≤N，N为卫星的总数量；
S3、以周内秒等于120的整数倍为边界，将L1C/A信号按照40ms时长进行分段；
S4、对于每个2min时间段中，将第1个2s时段内的50个40ms分段记为第2个2s时段内的50个40ms分段记为/>遍历i和k计算不同分段的相关值xi,k；
S5、对多个相关值xi,k的包络|xi,k|取最大，得到最大值对应的分段号，分别记为i0和k0，则和/>均为在这个2min时间段内不变的打孔码；
S6、按照相同的方法，对每个可视卫星进行处理，得到每颗星的打孔码，记为s’n(t)；
S7、基于估计出的每颗卫星的打孔码，生成2min时间段后116s的基带信号r(kTc+t)，0≤k<116×50,0≤t<40ms；
S8、将基带信号调制至射频，并经过发射天线播发出去。
进一步地，所述步骤S1中采用阵列天线接收卫星信号。
进一步地，所述步骤S4中相关值xi,k的计算公式为：
式中，Tc＝40ms，表示对信号/>取共轭。
进一步地，所述步骤S7中基带信号r(kTc+t)的表达式为：
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够在干扰信号功率略高于卫星信号功率的基础上，使GPS的M码接收机无法正常接收信号，能够以较低的发射功率对GPS的M码接收机进行有效干扰，大幅降低系统的体积和功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的实现框架图。
图2是本发明针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法的实现框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图2所示，本实施例公开了一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，包括以下步骤：
步骤S1、使用阵列天线接收卫星信号，采用数字多波束方法对所有可视的GPS卫星进行高增益接收，假设卫星数共有N颗。
步骤S2、按照传统方法，对GPS卫星n中的L1C/A信号进行跟踪，并从电文中解调出周内秒，1≤n≤N，N为卫星的总数量。
步骤S3、以周内秒等于120的整数倍(2min)为边界，将L1C/A信号按照40ms时长进行分段。
步骤S4、对于每个2min时间段中，将第1个2s时段内的50个40ms分段记为第2个2s时段内的50个40ms分段记为/>遍历i和k计算不同分段的相关值xi,k，具体为：
式中，Tc＝40ms，表示对信号/>取共轭。
步骤S5、对2500个相关值xi,k的包络|xi,k|取最大，得到最大值对应的分段号，分别记为i0和k0，则和/>均为在这个2min时间段内不变的打孔码。
步骤S6、按照相同的方法，对每个可视卫星进行处理，得到每颗星的打孔码，记为s’n(t)。
步骤S7、基于估计出的每颗卫星的打孔码，生成2min时间段后116s的基带信号r(kTc+t)，0≤k<116×50,0≤t<40ms，其表达式为：
步骤S8、按照传统方法将基带信号调制至射频，并经过发射天线播发出去。
本发明能够在干扰信号功率略高于卫星信号功率的基础上，使GPS的M码接收机无法正常接收信号，能够以较低的发射功率对GPS的M码接收机进行有效干扰，大幅降低系统的体积和功耗。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用数字多波束方法对所有可视的GPS卫星进行高增益接收；
S2、对GPS卫星n中的L1C/A信号进行跟踪，并从电文中解调出周内秒，1≤n≤N，N为卫星的总数量；
S3、以周内秒等于120的整数倍为边界，将L1C/A信号按照40ms时长进行分段；
S4、对于每个2min时间段中，将第1个2s时段内的50个40ms分段记为 第2个2s时段内的50个40ms分段记为/>遍历i和k计算不同分段的相关值xi，k；
S5、对多个相关值xi，k的包络|xi，k|取最大，得到最大值对应的分段号，分别记为i0和k0，则和/>均为在这个2min时间段内不变的打孔码；
S6、按照相同的方法，对每个可视卫星进行处理，得到每颗星的打孔码，记为s′n(t)；
S7、基于估计出的每颗卫星的打孔码，生成2min时间段后116s的基带信号r(kTc+t)，0≤k＜116×50，0≤t＜40ms，Tc＝40ms；
S8、将基带信号调制至射频，并经过发射天线播发出去。
2.根据权利要求1所述的针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，其特征在于，所述步骤S1中采用阵列天线接收卫星信号。
3.根据权利要求1所述的针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，其特征在于，所述步骤S4中相关值xi，k的计算公式为：
式中，Tc＝40ms，表示对信号/>取共轭。
4.根据权利要求1所述的针对打孔码捕获的GPS的M码信号灵巧干扰方法，其特征在于，所述步骤S7中基带信号r(kTc+t)的表达式为：
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