一种GPS欺骗式干扰方法与系统

摘要

本发明公开一种GPS欺骗式干扰方法与系统，包括GPS信号数字生成模块和射频发射部分。GPS欺骗式干扰信号生成部分主要FPGA数字平台组成，生成数字GPS干扰信号。射频发射部分包含多个变频器，把数字GPS干扰信号变到GPS卫星信号的标称频率及其上下多个频率，并通过天线把射频信号发射出去，这些信号被GPS接收机接收到的概率大大增加，可以对一定空域的GPS接收机实现欺骗式干扰。同传统GPS干扰系统相比，本干扰系统发射功率小得多，自身安全性可以得到保证。而且，使目标GPS接收机定位到错误的位置，使其失去作战效力。

说明书

技术领域

本发明涉及GPS卫星导航领域，具体涉及一种GPS欺骗式干扰方法与系 统。

背景技术

美国的GPS（全球定位系统）是当前最广泛应用的卫星导航系统，GPS定 位具有全天候、精度高等特点，在军民用领域都有非常广泛的应用。现在的 武器系统如精确制导导弹等武器越来越依赖于GPS接收机的定位来实现控 制。因此为了对抗此类的GPS制导武器，GPS干扰器有广泛的需求。现在GPS 干扰系统主要是发射大功率的宽带信号或窄带信号对一定的空域实现压制式 干扰，阻塞GPS接收机系统，使其无法定位。但发射大功率信号有可能被敌 方雷达发现，遭到打击而失去干扰作用。也有的干扰系统为转发式干扰，即 先接收来自卫星的GPS信号，再把信号进行放大后向目标空域发射，这样目 标空域的接收机如果接收到转发式干扰信号，距离测量就不再是视距了，会 造成接收机定位错误。虽然这也是一种欺骗式干扰，但是接收机有可能先收 到实际信号，也有可能收到干扰信号，这种方法的干扰成功率不能保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种GPS欺骗式干扰方法与系统，其 发射的干扰信号被捕捉到概率大于真实信号，其具有发射功率小和自身隐蔽 性好的特点。

本发明所发射的干扰GPS信号，信号体制完全和GPS一致，包含多个信 号频率，无论接收机如何运动，保证接收机接收到的信号中总有一个信号的 频率等于GPS卫星的标称频率，由于一般的GPS接收机都是从GPS的标称频 率开始搜索信号的，因此会最先搜索并跟踪到本系统的干扰信号，从而致使 接收机定位错误。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种GPS欺骗式干扰系统，主要由数字GPS生成器、数模转换器、N个 变频器、合路器、功率放大器和发射天线组成；数字GPS生成器的输出端连 接数模转换器的输入端；数模转换器的输出端分为多路，每一路均与一个变 频器的输入端相连；多个变频器的输出端共同连接在合路器的多个输入端上； 合路器的输出端经由功率放大器与发射天线相连；

数字GPS生成器：首先根据预设的星历参数，编码为导航电文；其次按 照GPS信号的32颗卫星的C/A码结构，生成所有32颗卫星的C/A码；再次 对每一颗GPS卫星信号，均按照约定的频率生成中频载波，并完成导航电文、 C/A码、载波信号这三者的扩频和调制，得到每一颗卫星的中频GPS数字信 号；最后将所有32颗卫星的中频GPS数字信号进行叠加，并输出到数模转换 器；

数模转换器：将输入的中频GPS数字信号变换为中频GPS模拟信号；

N个变频器：根据设定的步长Δ，分别将数模转换器生成的中频GPS模拟 信号上变频到以GPS的标称射频频率f′为中心、端点为和范 围内的N个射频频率值上；

合路器：将上述N个变频器输出的具有N个不同射频频率的射频GPS模 拟信号进行信号合成；

功率放大器：将合路器送入的合成后的信号进行放大；

发射天线：将放大后的信号发射出去。

上述系统中，所述数字GPS生成器基于FPGA数字平台。

上述系统中，所述GPS的标称射频频率f′为1575.42MHz。

上述系统中，所述变频器的个数N为10个。

上述系统中，所述设定的步长Δ为1000Hz。

一种GPS欺骗式干扰方法，包括如下步骤：

①首先根据预设的星历参数，编码为导航电文；其次按照GPS信号的32 颗卫星的C/A码结构，生成所有32颗卫星的C/A码；再次对每一颗GPS卫星 信号，均按照约定的频率生成中频载波，并完成导航电文、C/A码、载波信 号这三者的扩频和调制，得到每一颗卫星的中频GPS数字信号；最后将所有 32颗卫星的中频GPS数字信号进行叠加；

②将叠加后的中频GPS数字信号变换为中频GPS模拟信号；

③根据设定的步长Δ，分别将生成的中频GPS模拟信号上变频到以GPS 的标称射频频率f′为中心、端点为和范围内的N个射频频率 值上；

④将上述N个具有不同射频频率的射频GPS模拟信号进行信号合成；

⑤将合成后的信号进行放大；

⑥将放大后的信号发射出去。

上述方法中，所述GPS的标称射频频率f′为1575.42MHz。

上述方法中，所述变频器的个数N为10个。

上述方法中，所述设定的步长Δ为1000Hz。

与现有技术相比，首先，本发明发射的干扰GPS信号与GPS真实信号格 式完全一致，且因频率等于GPS卫星的标称频率而最适合接收机搜索，先被 GPS接收机捕捉到的概率大于真实信号，因此最容易形成干扰，并致使接收 机定位错误。其次，本发明涉及的欺骗式干扰系统不必象普通干扰系统那样 发射大功率信号，而被敌方雷达发现，由于其发射功率小，自身隐蔽性好， 作战效能大大增加；因而可广泛应用于GPS导航战、电子战。

附图说明

图1为本发明一种GPS欺骗式干扰系统的原理框图；

图2为本发明的具体应用原理图。

具体实施方式

一种GPS欺骗式干扰系统，如图1所示，其主要由数字GPS生成器、数 模转换器、N个变频器、合路器、功率放大器和发射天线组成。数字GPS生 成器的输出端连接数模转换器的输入端。数模转换器的输出端分为多路，每 一路均与一个变频器的输入端相连。多个变频器的输出端共同连接在合路器 的多个输入端上。合路器的输出端经由功率放大器与发射天线相连。其中：

数字GPS生成器：首先根据预设的星历参数，编码为导航电文。其次按 照GPS信号的32颗卫星的C/A码结构，生成所有32颗卫星的C/A码。再次 对每一颗GPS卫星信号，均按照约定的频率生成中频载波，并完成导航电文、 C/A码、载波信号这三者的扩频和调制，得到每一颗卫星的中频GPS数字信 号。最后将所有32颗卫星的中频GPS数字信号进行叠加，并输出到数模转换 器。所述数字GPS生成器与传统的GPS信号模拟器的数字基带模块的结构相 同或相近似。在本发明优选实施例中，所述数字GPS生成器主要基于FPGA数 字平台。

数模转换器：将输入的中频GPS数字信号变换为中频GPS模拟信号。

N个变频器：根据设定的步长Δ，分别将数模转换器生成的中频GPS模拟 信号上变频到以GPS的标称射频频率f′为中心、端点为和范 围内的N个射频频率值上。为了增加GPS接收机搜索到干扰信号的概率，本 发明使用多个变频器。在本发明中，所述变频器的个数为10～20个。在本发 明优选实施例中，变频器的个数N为10个；GPS的标称射频频率f′为 1575.42MHz；设定的步长Δ为1000Hz。即多个变频器，以1000Hz为步长，分 别将基带信号变频到1575.42MHz～1575.42MHz±5000Hz范围内的10个射频 频率值上，这10个频率值分别为1570.42MHz、1571.42MHz、1572.42MHz、 1573.42MHz、1574.42MHz、1576.42MHz、1577.42MHz、1578.42MHz、1579.42MHz 和1580.42MHz。

合路器：将上述N个变频器输出的具有N个不同射频频率的射频GPS模 拟信号进行信号合成。

功率放大器：将合路器送入的合成后的信号进行放大。

发射天线：将放大后的信号向目标空域发射出去，从而对一定空域的GPS 接收机实现欺骗式干扰。

上述GPS欺骗式干扰系统所实现的一种GPS欺骗式干扰方法，包括如下 步骤：

①首先根据预设的星历参数，编码为导航电文；其次按照GPS信号的32 颗卫星的C/A码结构，生成所有32颗卫星的C/A码；再次对每一颗GPS卫星 信号，均按照约定的频率生成中频载波，并完成导航电文、C/A码、载波信 号这三者的扩频和调制，得到每一颗卫星的中频GPS数字信号；最后将所有 32颗卫星的中频GPS数字信号进行叠加。

②将叠加后的中频GPS数字信号变换为中频GPS模拟信号。

③根据设定的步长Δ，分别将生成的中频GPS模拟信号上变频到以GPS 的标称射频频率f′为中心、端点为和范围内的N个射频频率 值上。在本发明优选实施例中，GPS的标称射频频率f′为1575.42MHz；设定 的步长Δ为1000Hz。上变频后的射频频率10个射频频率值，以1000Hz为步 长，并介于1575.42MHz～1575.42MHz±5000Hz范围内，即这10个频率值分 别为1570.42MHz、1571.42MHz、1572.42MHz、1573.42MHz、1574.42MHz、 1576.42MHz、1577.42MHz、1578.42MHz、1579.42MHz和1580.42MHz。

④将上述N个具有不同射频频率的射频GPS模拟信号进行信号合成。

⑤将合成后的信号进行放大。

⑥将放大后的信号发射出去。

上述GPS欺骗式干扰系统的具体应用原理如图2所示，由于GPS接收机 的工作原理是首先搜索到信号再对信号的频率和相位进行跟踪，并完成信息 解码与定位计算。为了方便，一般GPS接收机都是从GPS的标称频率开始搜 索，而由于GPS接收机和卫星之间的相对运动，接收机实际接收到的信号总 是存在多普勒的，多普勒的范围对于一般动态的接收机，大概是±5000Hz。 这样因为GPS干扰系统发出的GPS干扰信号被GPS接收机首先搜索到的概率 较大，如果一旦搜索到干扰信号并完成跟踪，接收机的一个伪距测量就错误， 并引起定位结果错误。