一种导航的抗干扰测试方法及装置

专利检索2022-05-11  7



1.本发明涉及信号处理技术领域,尤其涉及一种导航的抗干扰测试方法及装置。


背景技术:

2.gnss干扰技术主要有阻塞式干扰和跟踪式干扰。其中,阻塞式干扰就是通过发射某种干扰信号,以某种方式遮蔽敌方信号频谱,压制到达导航接收机天线端的gps卫星信号,使敌方导航接收机不能正确接收gps卫星信号而无法定位,从而使其降低或完全失去正常工作能力。而跟踪式干扰是指发射与gps信号具有相同参数的假信号,干扰导航接收机,使其产生错误定位信息,其功效相当于伪gps卫星。
3.随着抗干扰技术的发展,现有的阻塞式干扰和跟踪式干扰越来越受到限制,已有大量相应的导航接收机抗干扰技术研究成果。比如自适应调零技术、数字波束形成对阻塞式干扰有很好的防范作用,高速跳频技术对跟踪式干扰有很好的对抗作用,所以对于导航接收机的抗干扰测试主要是针对阻塞式干扰和跟踪式干扰。但是,现有的抗干扰测试无法对抗阻塞式干扰和跟踪式干扰以外的信号干扰,导致抗干扰测试的全面性低,抗干扰的准确性不高、从而导致抗干扰的效果不好。


技术实现要素:

4.本发明实施例提供一种导航的抗干扰测试方法及装置,提高了抗干扰测试的全面性,从而提高了导航接收机的抗干扰效果。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种导航的抗干扰测试方法,包括:
6.获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置;其中,多个空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;
7.根据第一位置和第二位置,计算多个第一发射时刻;
8.控制多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,以使待干扰的导航接收机在接收高重频超宽带脉冲后,根据高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试;其中,第三位置由第一位置和多个第一发射时刻计算得到。
9.在第一方面的一种可能的实现方式中,多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,具体为:
10.待干扰的导航接收机在接收一个高重频超宽带脉冲之后,待干扰的导航接收机瞬时功率水平大于预设数值、以使待干扰的导航接收机内的半导体器件产生高次谐波后,待干扰的导航接收机处于饱和状态,实现对待干扰的导航接收机的干扰。
11.在第一方面的一种可能的实现方式中,多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,具体为:
12.多个空中平台根据多个第一发射时刻,通过超宽带电磁脉冲源和超宽带天线将多
个超宽带脉冲辐射至第三位置;其中,超宽带天线设置于多个空中平台上。
13.在第一方面的一种可能的实现方式中,高重频超宽带脉冲的重频阈值为300~500khz。
14.本技术实施例的第二方面提供了一种导航的抗干扰测试装置,包括:获取模块、计算模块和抗干扰测试;
15.其中,获取模块用于获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置;其中,多个空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;
16.计算模块用于根据第一位置和第二位置,计算多个第一发射时刻;
17.抗干扰测试用于控制多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,以使待干扰的导航接收机在接收高重频超宽带脉冲后,根据高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试;其中,第三位置由第一位置和多个第一发射时刻计算得到。
18.在第二方面的一种可能的实现方式中,多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,具体为:
19.待干扰的导航接收机在接收一个高重频超宽带脉冲之后,待干扰的导航接收机瞬时功率水平大于预设数值、以使待干扰的导航接收机内的半导体器件产生高次谐波后,待干扰的导航接收机处于饱和状态,实现对待干扰的导航接收机的干扰。
20.在第二方面的一种可能的实现方式中,多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,具体为:
21.多个空中平台根据多个第一发射时刻,通过超宽带电磁脉冲源和超宽带天线将多个超宽带脉冲辐射至第三位置;其中,超宽带天线设置于多个空中平台上。
22.在第二方面的一种可能的实现方式中,高重频超宽带脉冲的重频阈值为300~500khz。
23.相比于现有技术,本发明实施例提供的一种导航的抗干扰测试方法及装置,本发明实施例的导航干扰方法,先获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置;其中,多个空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;再根据第一位置和第二位置,计算多个第一发射时刻;最后控制多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,以使待干扰的导航接收机在接收高重频超宽带脉冲后,根据高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试;其中,第三位置由第一位置和多个第一发射时刻计算得到。
24.其有益效果在于:
25.由于现有技术中的抗干扰技术主要是为了对抗功率较低的干扰信号/假信号,且待干扰的导航接收机接收到干扰信号/假信号之后,仍工作在线性区,即现有的抗干扰技术只能解决“导航接收机工作在线性区时被干扰”的问题;而现有的抗干扰技术在面对“导航接收机由于被干扰而处于饱和状态”的情况时,将失去对抗和防范能力。
26.本发明实施例能够通过设有超宽带电磁脉冲源的多个空中平台在第一发射时刻向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带
脉冲后进入待干扰的导航接收机中,使待干扰的导航接收机内的半导体器件的输入功率瞬时增大而瞬时产生深饱和效应,从而使待干扰的导航接收机处于饱和状态,无法有效放大正常的gps信号,最后导致待干扰的导航接收机受到严重干扰而无法正常工作。由上述可得,本发明在进行导航抗干扰测试的时候提供了一种区别于阻塞式干扰和跟踪式干扰的新型干扰方式,该新型干扰方式能够使导航接收机由于被干扰而处于饱和状态;所以基于这种新型的干扰方式进行抗干扰测试,考虑到了“导航接收机由于被干扰而处于饱和状态”的情况,能够克服现有的抗干扰技术的局限性,提高导航抗干扰测试的全面性,提高了抗干扰的准确性,以使抗干扰效果更佳。
27.此外,由于超宽带天线设置于多个空中平台上,形成基于空中平台分布式的干扰,提高了干扰的隐蔽性、扩展了干扰范围。于是基于该干扰方式的抗干扰测试,能够提高对隐蔽性高、范围大的干扰技术的抵抗能力。
28.最后,由于空中平台具有数量多、分布广的特点,所以每个空中平台设置的超宽带电磁脉冲源不需要过高的功率,便能够保证高重频超宽带脉冲的合成效果,所以降低了空中平台的改造难度,以使抗干扰测试过程的难度降低。
附图说明
29.图1是本发明一实施例提供的一种导航的抗干扰测试方法的流程示意图;
30.图2是本发明一实施例提供的待干扰的导航接收机工作区域示意图;
31.图3是本发明一实施例提供的一种导航的抗干扰测试装置的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
33.参照图1,是本发明一实施例提供的一种导航的抗干扰测试方法的流程示意图,包括s101-s103:
34.s101:获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置。
35.其中,多个所述空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;
36.s102:根据第一位置和第二位置,计算多个第一发射时刻。
37.s103:控制多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,以使待干扰的导航接收机在接收高重频超宽带脉冲后,根据高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试。
38.其中,所述第三位置由所述第一位置和多个所述第一发射时刻计算得到。具体为,首先,由于多个空中平台根据多个第一发射时刻通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,所以第三位置的计算以多个第一发射时刻为依据,以保证多个空中平台根据多个第一发射时刻发送的多个超宽带脉冲能够同时到达第三位置。其次,由于多个超宽带脉冲同时到达第三位置后,需要合成一个高重频超宽带脉冲且进入待干扰的导航接收机
中,所以第三位置的计算也要以第一位置为依据,即第三位置与所述第一位置的直线距离需小于预设阈值,以保证多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后能够顺利进入到位于第一位置的待干扰的导航接收机中。综上所述,所述第三位置由所述第一位置和多个所述第一发射时刻计算得到。
39.在本实施例中,所述多个所述超宽带脉冲在所述第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入所述待干扰的导航接收机中,实现对所述待干扰的导航接收机的干扰,具体为:
40.所述待干扰的导航接收机在接收一个所述高重频超宽带脉冲之后,所述待干扰的导航接收机瞬时功率水平大于预设数值、以使所述待干扰的导航接收机内的半导体器件产生高次谐波后,所述待干扰的导航接收机处于饱和状态,实现对所述待干扰的导航接收机的干扰。
41.其中,所示预设数值为待干扰的导航接收机的接收灵敏度。
42.在一具体实施例中,所述待干扰的导航接收机内的半导体器件包括:放大器、混频器等等。
43.在本实施例中,所述多个所述空中平台根据多个所述第一发射时刻、通过所述超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,具体为:
44.多个所述空中平台根据多个所述第一发射时刻,通过所述超宽带电磁脉冲源和超宽带天线将多个所述超宽带脉冲辐射至所述第三位置;其中,所述超宽带天线设置于多个所述空中平台上。
45.在本实施例中,所述高重频超宽带脉冲的重频阈值为300~500khz。
46.为了进一步说明高重频超宽带脉冲对导航的干扰原理,请参照图2,图2是本发明一实施例提供的待干扰的导航接收机工作区域示意图。其中,图2的纵坐标为待干扰的导航接收机内半导体器件输出功率p
out
,图2的纵坐标为待干扰的导航接收机内半导体器件输入功率p
in
。在正常信号输入情况下,输入功率较低,半导体器件处于线性工作状态,正常信号得到有效放大,则待干扰的导航接收机正常工作;随着输入功率的增加,半导体器件进入非线性工作的饱和区,输出信号与输入信号不再呈线性关系,产生饱和效应,待干扰的导航接收机处于饱和状态,失去工作能力。
47.现有的导航干扰技术主要包括阻塞式干扰和跟踪式干扰。其中,阻塞式干扰是通过发射某种干扰信号,使待干扰的导航接收机不能正确接收gps卫星信号而无法定位,从而使其降低或完全失去正常工作能力;跟踪式干扰通过发射与gps信号具有相同参数的假信号,对待干扰的导航接收机进行干扰,使其产生错误定位信息而无法正常工作。由上述可得,现有的导航干扰技术通过发送干扰信号/假信号来实现对待干扰的导航接收机的干扰,而干扰信号/假信号的功率较低,所以即使待干扰的导航接收机接收到干扰信号/假信号之后,仍工作在如图2所示的线性区。
48.而如今自适应调零技术、数字波束形成对阻塞式干扰有很好的防范作用,高速跳频技术对跟踪式干扰有很好的对抗作用。但是,现有的抗干扰测试无法对抗阻塞式干扰和跟踪式干扰以外的信号干扰,导致抗干扰测试的全面性低,抗干扰的准确性不高、从而导致抗干扰的效果不好。所以本发明根据现有技术中“待干扰的导航接收机接收到干扰信号/假信号之后,仍工作在线性区”的缺点,以及“半导体器件进入非线性工作的饱和区,输出信号与输入信号不再呈线性关系,产生饱和效应,待干扰的导航接收机处于饱和状态,失去工作
能力”的特点,以“使待干扰的导航接收机处于饱和状态”为目的,提出了一种区别于阻塞式干扰和跟踪式干扰的新型干扰方式,能够考虑到“导航接收机由于被干扰而处于饱和状态”的情况,并基于这种新型的干扰方式进行抗干扰测试,从而提高了抗干扰测试的全面性,从而提高了导航接收机的抗干扰效果。
49.其中,新型干扰方式具体为:
50.由于“使待干扰的导航接收机处于饱和状态”需要使待干扰的导航接收机内的半导体器件的输入功率不断增加/瞬时增大以使半导体器件进入非线性工作的饱和区,所以需要向待干扰的导航接收机输入超宽带电磁脉冲。其中,超宽带电磁脉冲由超宽带电磁脉冲源发出,而超宽带电磁脉冲源每秒可发射万次以上兆瓦级电磁脉冲信号,信号带宽覆盖为30mhz-3ghz。
51.但由于gps信号的扩频增益很高:数据码的频宽为100hz,当数据码调制c/a码后,数据码与c/a码的组合码频宽扩展到2.046mhz,扩频增益为20460,使发射gps信号的能量极其微弱,且强度变化不大,所以即使向待干扰的导航接收机输入超宽带电磁脉冲、半导体器件进入非线性工作的饱和区后,gps信号仍有可能正常线性放大。
52.为了保证gps信号不能得到线性放大,半导体器件需要进入深层次的饱和效应,从而提高干扰效果。而半导体器件产生深饱和效应,需要更高功率的超宽带脉冲干扰,单台超宽带电磁脉冲源功率和重复频率有限,对待干扰的导航接收机的攻击效果不佳,但进行多台分布式布局后,可以通过多台脉冲源组合攻击,提高重复频率和幅度。当重复频率达到300~500khz(即满足重频阈值),能够对导航接收机实现全时段饱和压制。
53.由于空中平台具有数量多、分布广的特点,能够覆盖整个地球,所以将超宽带电磁脉冲源设置在待干扰的导航接收机上方的多个空中平台上,便能够实现基于空中平台分布式的干扰,提高了干扰的隐蔽性、扩展了干扰范围,还能合成高重频超宽带脉冲。
54.由于高重频超宽带脉冲的重复频率和功率都远远高于单个超宽带脉冲,所以当高重频超宽带脉冲通过天线进入待干扰的导航接收机后,导致待干扰的导航接收机的瞬时功率(即待干扰的导航接收机内半导体器件的输入功率)远高于接收机的接收灵敏度,在半导体器件内造成深层次的饱和效应,从而产生高次谐波。然后经过滤波、放大、混频等进一步延时展宽作用,待干扰的导航接收机处于饱和状态,待干扰的导航接收机自动增益控制(agc)输出的控制电压在较长时间内大幅度降低,导致待干扰的导航接收机的增益大幅度降低。在agc控制电压恢复到正常状态之前,有用信号得不到有效放大,从而实现对待干扰的导航接收机的干扰压制。
55.在一具体实施例中,典型导航接收机的接收灵敏度阈值为:-90~-120dbm,动态范围一般70~90db。当导航接收机内的半导体器件的输入功率大于灵敏度(如:灵敏度为50~60db)时,导航接收机内的半导体器件进入非线性区;当导航接收机内的半导体器件的输入功率大于0~-20dbm时就进入饱和区。
56.为了进一步说明导航干扰装置,请参照图3,图3是本发明一实施例提供的一种导航的抗干扰测试装置的结构示意图,包括:获取模块301、计算模块302和抗干扰测试模块303。
57.其中,所述获取模块301用于获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置;其中,多个所述空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;
58.所述计算模块302用于根据所述第一位置和所述第二位置,计算多个第一发射时刻;
59.所述抗干扰测试模块303用于控制多个所述空中平台根据多个所述第一发射时刻、通过所述超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个所述超宽带脉冲在所述第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入所述待干扰的导航接收机中,实现对所述待干扰的导航接收机的干扰,以使所述待干扰的导航接收机在接收所述高重频超宽带脉冲后,根据所述高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试;其中,所述第三位置由所述第一位置和多个所述第一发射时刻计算得到。
60.在本实施例中,所述多个所述超宽带脉冲在所述第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入所述待干扰的导航接收机中,实现对所述待干扰的导航接收机的干扰,具体为:
61.所述待干扰的导航接收机在接收一个所述高重频超宽带脉冲之后,所述待干扰的导航接收机瞬时功率水平大于预设数值、以使所述待干扰的导航接收机内的半导体器件产生高次谐波后,所述待干扰的导航接收机处于饱和状态,实现对所述待干扰的导航接收机的干扰。
62.在本实施例中,所述多个所述空中平台根据多个所述第一发射时刻、通过所述超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,具体为:
63.多个所述空中平台根据多个所述第一发射时刻,通过所述超宽带电磁脉冲源和超宽带天线将多个所述超宽带脉冲辐射至所述第三位置;其中,所述超宽带天线设置于多个所述空中平台上。
64.在本实施例中,所述高重频超宽带脉冲的重频阈值为300~500khz。
65.本发明实施例先通过获取模块301获取待干扰的导航接收机的第一位置和多个空中平台的第二位置;其中,多个空中平台上均设有超宽带电磁脉冲源;再通过计算模块302根据第一位置和第二位置,计算多个第一发射时刻;最后根据抗干扰测试模块303控制多个空中平台根据多个第一发射时刻、通过超宽带电磁脉冲源向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,实现对待干扰的导航接收机的干扰,以使待干扰的导航接收机在接收所述高重频超宽带脉冲后,根据高重频超宽带脉冲进行抗干扰测试;其中,第三位置由第一位置和多个第一发射时刻计算得到。
66.其有益效果在于:由于现有技术中的抗干扰技术主要是为了对抗功率较低的干扰信号/假信号,且待干扰的导航接收机接收到干扰信号/假信号之后,仍工作在线性区,即现有的抗干扰技术只能解决“导航接收机工作在线性区时被干扰”的问题;而现有的抗干扰技术在面对“导航接收机由于被干扰而处于饱和状态”的情况时,将失去对抗和防范能力。
67.本发明实施例能够通过设有超宽带电磁脉冲源的多个空中平台在第一发射时刻向第三位置发送多个超宽带脉冲,以使多个超宽带脉冲在第三位置合成一个高重频超宽带脉冲后进入待干扰的导航接收机中,使待干扰的导航接收机内的半导体器件的输入功率瞬时增大而瞬时产生深饱和效应,从而使待干扰的导航接收机处于饱和状态,无法有效放大正常的gps信号,最后导致待干扰的导航接收机受到严重干扰而无法正常工作。由上述可得,本发明在进行导航抗干扰测试的时候提供了一种区别于阻塞式干扰和跟踪式干扰的新型干扰方式,该新型干扰方式能够使导航接收机由于被干扰而处于饱和状态;所以基于这
种新型的干扰方式进行抗干扰测试,考虑到了“导航接收机由于被干扰而处于饱和状态”的情况,能够克服现有的抗干扰技术的局限性,提高导航抗干扰测试的全面性,提高了抗干扰的准确性,以使抗干扰效果更佳。
68.此外,由于超宽带天线设置于多个空中平台上,形成基于空中平台分布式的干扰,提高了干扰的隐蔽性、扩展了干扰范围。于是基于该干扰方式的抗干扰测试,能够提高对隐蔽性高、范围大的干扰技术的抵抗能力。
69.最后,由于空中平台具有数量多、分布广的特点,所以每个空中平台设置的超宽带电磁脉冲源不需要过高的功率,便能够保证高重频超宽带脉冲的合成效果,所以降低了空中平台的改造难度,以使抗干扰测试过程的难度降低。
70.以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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