zt 從美伊之戰看GPS的幹擾和反幹擾

從美伊之戰看GPS的幹擾和反幹擾

在這次伊拉克戰爭中精確製導武器使用的比例已占到整個武器使用量的95%以上,其中相當一部分是采用GPS末端製導的武器,對GPS的依賴性非常之大。因此，美國在這次伊拉克戰爭導航戰中十分注重摧毀GPS幹擾源和提高抗幹擾能力導航戰是美國信息戰的一部分，更是其現代戰爭的重要組成部分。目前，美軍關於導航戰的具體原則是：在作戰區域內，保護美軍及其盟軍GPS係統的正常工作能力；防止敵人使用衛星導航係統以及最大限度地降低對民用用戶的影響。在這次對伊拉克戰爭中，美伊之間也在導航戰中進行了激烈較量。

　　伊拉克對美國GPS的幹擾

　　由於GPS衛星發射的導航信號比較微弱，而且以固定的頻率發射，如果不采用反幹擾措施被幹擾不可避免。例如,一個發射功率為1瓦的GPS幹擾機可使100千米範圍內C/A碼（民用）的GPS接收機失靈，而10瓦的幹擾機就可使10千米的P碼（軍用）接收機失靈。

　　在1997年莫斯科航展上曾展出過一種功率為4瓦的幹擾器，據稱能使用半徑185千米範圍內的GPS信號失效。俄羅斯的Aviaconversiya 公司自1999年以來常在各種展會上展出其GPS幹擾機，聲稱既能幹擾美國的GPS又能幹擾俄羅斯的GLONASS，被戲稱為"諜中諜產品"。
 
　　據美國稱，伊拉克正是從Aviaconversiya以每部價值4萬美元購買了GPS幹擾設備, 並把這種由電池驅動的時鍾般大小的GPS幹擾器布署在伊拉克邊境，其目的是幹擾美英聯軍的GPS製導武器，使其偏離目標。開戰後，伊軍也曾多次啟動幹擾裝置。盡管美方稱這些幹擾沒有產生幹擾效果,但是美國總統布什還是為此向俄總統普京表達了嚴重關切。

　　美國對GPS的安全性一直十分重視。其導航戰的主要策略包含兩方麵內容，一是摧毀GPS幹擾源；二是提高抗幹擾能力，包括抗幹擾GPS接收機和抗幹擾GPS衛星係統兩部分。這樣，即使不能完全摧毀所有幹擾源，剩餘的GPS幹擾源也不會對其精確製導武器產生任何影響。

　　對幹擾源進行打擊

　　美國軍方稱，在美英聯軍開始對伊打擊後，美軍發現伊軍采用GPS幹擾設備對聯軍進行幹擾後，美軍以空襲手段摧毀了總共6個幹擾器，其中一個幹擾裝置是由B-1B 轟炸機投放的一枚GPS製導炸彈摧毀的。美軍同時希望以此證明GPS幹擾器對其GPS製導彈藥並無影響。

　　2002年美國軍方也曾從一家俄羅斯公司購買過19.2萬美元的GPS幹擾機。GPS專家認為，美軍正是通過購買這些設備，測試這種幹擾設備的性能，從而幫助美軍避免幹擾或對幹擾器進行打擊。

　　美伊之戰表明，伊軍對GPS的幹擾沒能奏效，即使美軍不摧毀伊軍的GPS幹擾裝置，這種幹擾對美軍也不會產生太大影響。

　　美軍目前使用的GPS接收機分為三類：一類是采用了選擇可用性反欺騙模塊（SAASM）的新型接收機，這類接收機由於采用先進技術可直接捕獲P碼而不需要C／A碼輔助；第二類接收機雖然沒有采用SAASM模塊，但采用了抗幹成技術，這類接收機在幹擾環境中也能繼續工作；第三類是普通的軍用Y碼接收機。

　　於現在部隊中大部分軍用GPS接收機是第三類是普通Y碼接收機，它需要先捕獲C／A碼以進一步捕獲P碼，所以如果對C／A碼進行幹擾，這類接收機將很難工作，如果在進行幹擾區域前先對接收機進行初始化，這樣進入幹擾區域後就已工作在Y碼了，但如果工作中暫時對衛星信號失鎖，係統將無法再啟動。

　　這也啟示我們對抗這種關鍵技術掌握在別人手中的GPS係統，必須從整個衛星係統的角度出發，實施全麵的電子對抗措施。

　　提高GPS接收機的抗幹擾能力

　　在幹擾環境中，民用GPS接收機是不能正常工作的，盡管幹擾對軍用P碼影響很小，但由於P碼接收需要C／A碼的輔助。因此常規的軍用型P碼接收機在幹擾中也不能正常工作。隻有抗幹擾型P碼接收機和最新型的帶有SAASM模塊的軍用接收機才能正常工作。

    美國一直在研究各種抗幹擾技術和抗幹擾GPS接收機，但直到開戰時隻有部分部隊裝備的是最新型的抗幹擾GPS接收機。這也許是美國對俄羅斯向伊出售GPS幹擾機感到惱怒的原因。個別美軍部隊還有可能購買了民用GPS接收機，美國軍方在今年1月就試圖解決這一問題。年初，美軍方曾警告各部隊在戰場上使用民用GPS接收機將麵臨"嚴重危險"，要求美軍"千萬不用要這類設備獲取關鍵的位置信息"，並敦促部隊采用由羅克韋爾柯林斯公司生產的防欺騙的GPS接收機（PLGR），稱PLGR是對抗欺騙和幹擾的最佳設備，避免由於使用民用GPS接收機造成的任務失敗或人員傷亡。

    可以肯定的是，美軍高價值的精確攻擊彈藥肯定采用的是抗幹擾型GPS裝置。 






GPS幹擾問題 轉自方方

GPS是中軌道MEO，高度22000公裏。不能算GEO的，那個才是36K的。不過MEO也很難攻擊就是了。我看目前軌高大於兩千公裏的衛星都還比較安全。

GPS的幹擾也比較困難。目前出台的主要是針對C/A碼的幹擾機，方式以壓製幹擾為主。對於某些P碼接收機也有一定影響。但對於使用加密信號的Y碼就效果不彰了。對於Y碼體製單純的壓製幹擾是不合適的，欺騙幹擾是方向。但搞欺騙幹擾就存在如何破譯Y碼加密信號的問題。Y碼好象使用的是偽隨機加密，約10年密鑰才會重複一次，安全性確實很好。如果對Y碼進行存貯轉發式的幹擾，則幹擾設備的收發隔離度要高於60dB，實現難度也挺大的。

GPS信號使用了直接序列擴頻因此在S/N很低的情況下還是能正常工作的。當然在樹蔭底下接收不到C/A碼的事也常有， 開到大馬路上有時還能信號失鎖呢。

在美軍當前的Y碼和未來的M碼中，使用的擴展碼是來自於信號保護算法的偽隨機數流，難於分辨其結構和周期。另外Y碼和M碼是直接捕獲的，不象某些P碼接收機是通過捕獲C/A碼來解析數據的，因此不好做手腳。還有，M碼在廣播時還可以根據需要形成點波束，對某些區域的GPS信號進行增強。

GPS的發射原理和以往的無線電源不同，它采用電磁輻射噪音加載技術，電波是隱藏在天空的電磁輻射背景噪音裏的，信號強度並不強，很多人以為用電磁阻塞可以有效，實際上效果並不那麽好，因為GPS信號本身就是低於電磁輻射的背景噪音的，要說來天空已經在阻塞了，阻塞效果不好，並不是無效，作為壓製來說，它的功率覆蓋麵積效果比對付普通信號源差，脈衝幹擾儀又很容易被數字濾波所過濾。
未來的GPS接收器裏增加了天線定向測定，可以對信號源進行一定程度的回溯，如果接收位置明顯不對，可以強製濾波。但另一方麵，GPS幹擾機也會發展到手機那麽大，隨處投擲和被士兵攜帶，也有大功率的進行支援，GPS的密碼雖然不易破解，但幹擾它不需要完全破解，隻要能混雜一兩個數據，就能達到幹擾的目的。GPS雖然密碼編製複雜，但不能保證戰時沒有設備落入敵人手中，逆向破譯的速度比窮舉的時間短無數倍，在戰爭中，最不可靠的可能就是GPS了

GPS壓製式C/A碼幹擾機的設計

作者：周穎
專業：信息與通信工程
導師：鄒斌
學位：碩士
單位：哈爾濱工業大學
分類：TN972
主題：全球定位係統 幹擾 壓製 失鎖 鎖相環
時間：2004年12月01日
頁數：1-49
瀏覽：在線閱讀　http://edu.nulog.cn/detail.htm?561743　　全文下載 http://edu.nulog.cn/detail.htm?561743

內容摘要

全球定位係統(Global Positioning System,簡稱GPS)是目前世界上最流行的導航定位係統,尤其為美國軍方所依賴,在電子對抗中處於至關重要的地位.在未來戰爭中,GPS將成為指揮控製、同步通信、精確打擊、兵力投送、戰略部署等方麵的關鍵環節,因而對於全球定位係統的幹擾與抗幹擾更顯得尤為重要.本課題所研究的是壓製式GPS幹擾機,以幹擾GPS主頻段上的粗測碼為目標.GPS信號由偽碼進行擴頻調製,因此具有很高的處理增益和抗幹擾性.但是GPS信號到達地麵時的強度非常微弱,這就使得對GPS信號進行幹擾成為可能.為進一步確定壓製式幹擾對GPS信號的影響,本文探討了在壓製式幹擾條件下,接收機的幹擾容限,並從而推導出幹擾功率與幹擾距離之間的數學模型,並在實際測試中對該數學模型進行了驗證,證明其是切實可用的.通過對壓製式幹擾的深入研究,綜合考慮了性價比之後,本幹擾機決定采用的幹擾方式為壓製式高斯白噪聲窄帶幹擾.本文首先根據幹擾原理確定了本幹擾機所采用的具體幹擾方案,並給出了幹擾機的整體結構圖,然後分析了各部分的功能,並闡述了實際的設計過程.本幹擾機包括噪聲發生電路,信號合成電路,發射電路,以及外圍設計等四部分.其中以信號合成為設計重點.幹擾機設計的關鍵在於頻點的穩定,穩定的中心載頻才能保證良好的幹擾效果.為此本幹擾機采用了鎖相環電路,並由溫補晶振提供參考頻率,由此成功地解決了溫度漂移的問題.幹擾機對於接收機的幹擾效果可以有兩種方式:一種是使接收機完全失鎖,另一種是使接收機解算出來的定位數據產生較大偏差.顯而易見,第一種效果是最理想的,因此對於本幹擾機的測試以第一種效果為標準,即令接收機無法捕獲衛星信號.經過實際測試表明,本課題所設計的幹擾機完全達到了預期目標.