張啟福，徐世成，王 章，王春雷，常 凱，李 昊

（甘肅酒泉十四支局，甘肅 酒泉 735018）

0 引言

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)以空間衛(wèi)星為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)測(cè)距實(shí)現(xiàn)地面、海上或空中目標(biāo)的高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航、定位和授時(shí)，極大地拓展了人類生產(chǎn)、活動(dòng)空間，為社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了巨大效益。為此，各國(guó)都十分重視全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，目前成熟運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國(guó)的“北斗”和歐洲的GALILEO。衛(wèi)星導(dǎo)航定位在建設(shè)之初就具備軍事屬性，直到現(xiàn)在，其軍事應(yīng)用一以貫之且不斷加強(qiáng)，發(fā)揮了精確制導(dǎo)、協(xié)同指揮、精準(zhǔn)打擊等重要作用?？v觀高技術(shù)下的諸多局部戰(zhàn)爭(zhēng)，加裝衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的武器平臺(tái)無(wú)不閃亮登場(chǎng)，可謂左右著戰(zhàn)爭(zhēng)的走向。但是近年來(lái)，隨著一些人為干擾技術(shù)的出現(xiàn)，武器平臺(tái)被干擾與欺騙的事件時(shí)有發(fā)生，衛(wèi)星導(dǎo)航定位安全與對(duì)抗問(wèn)題備受關(guān)注。干擾來(lái)自不同強(qiáng)度、不同頻段、不同空間分布上的外部電磁輻射，主要包括自然電磁、裝備電磁、人為干擾等，尤以人為干擾最為嚴(yán)重。當(dāng)前的人為干擾樣式主要有壓制式干擾和欺騙式干擾2種。壓制式是通過(guò)發(fā)射大功率的電磁輻射信號(hào)，將原本低功率的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行淹沒(méi)，破壞接收機(jī)搜索、跟蹤環(huán)節(jié)，致使無(wú)法定位［1］。這種方式簡(jiǎn)單有效，但是容易暴露，易被反輻射武器定點(diǎn)清除。相比而言，欺騙式干擾是無(wú)縫“接管”，主要利用衛(wèi)星信號(hào)頻率、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等特征，“仿真”真實(shí)信號(hào)，憑借功率優(yōu)勢(shì)誘導(dǎo)接收機(jī)跟蹤、鎖定欺騙信號(hào)進(jìn)行定位，以此控制接收機(jī)載體到達(dá)指定位置，完成誘捕或摧毀。欺騙式干擾充分利用了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的脆弱性進(jìn)行攻擊，對(duì)民用、軍用接收機(jī)都有效，其危害性和欺騙性更強(qiáng)，軍事傷害大，當(dāng)前已成為作戰(zhàn)中的主要樣式。一些學(xué)者進(jìn)行了對(duì)抗研究，抑制技術(shù)主要有陣列天線調(diào)零、慣導(dǎo)輔助定位、導(dǎo)航電文加密認(rèn)證、接收機(jī)自主完好性檢測(cè)等［2-3］。但是多天線調(diào)零的抗干擾自由度受限于陣元數(shù)，且不適合實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)情況；慣導(dǎo)輔助定位由于受制于高精度慣性測(cè)量單元的價(jià)格，應(yīng)用上難以普及［3］；電文加密認(rèn)證對(duì)生成式有一定抑制作用，但對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式效果不好，且需要改變信號(hào)體制；自主完好性檢測(cè)是比較理想的欺騙消除技術(shù)，但是當(dāng)欺騙信號(hào)個(gè)數(shù)比較多時(shí)，該技術(shù)也束手無(wú)策。為此，結(jié)合欺騙式干擾的特點(diǎn)，開展針對(duì)性對(duì)抗研究十分必要。

1 欺騙式干擾技術(shù)及案例分析

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)頻率、帶寬、格式、參數(shù)、調(diào)制方式等關(guān)鍵信息基本都是公開透明的，目的是讓研制廠家、用戶能夠根據(jù)信號(hào)特性進(jìn)行接收機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，獲得優(yōu)良的衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)，但是這也給攻擊者創(chuàng)造了入侵“窗口”和條件，攻擊者將利用信號(hào)傳輸、解調(diào)、定位等環(huán)節(jié)漏洞進(jìn)行欺騙式干擾。

1.1 欺騙式干擾分類

欺騙式干擾根據(jù)干擾形成方式可分為生成式干擾、轉(zhuǎn)發(fā)式干擾和混合式干擾等［2］，如圖1所示。生成式干擾按照干擾發(fā)射方式分為單天線生成、多天線生成，可模擬生成單個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立或交聯(lián)的“偽”衛(wèi)星信號(hào)；轉(zhuǎn)發(fā)式干擾按照干擾源數(shù)量分為單源轉(zhuǎn)發(fā)、多源轉(zhuǎn)發(fā)，單源轉(zhuǎn)發(fā)是將單個(gè)或多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲的衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)一個(gè)天線發(fā)射出去，多源轉(zhuǎn)發(fā)是將多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲的衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射出去；混合式是生成式與轉(zhuǎn)發(fā)式的組合、疊加，兼具兩者的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)，在技術(shù)上更加復(fù)雜，一般是先生成后轉(zhuǎn)發(fā)，可組合出不同的樣式，將更加難以檢測(cè)和對(duì)抗。

圖1 欺騙式干擾分類

1.2 欺騙式干擾典型案例

21世紀(jì)10年代后，欺騙式干擾在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用十分明顯。2011年伊朗利用“汽車場(chǎng)”干擾系統(tǒng)修改GPS信號(hào)參數(shù)，誘獲一架美軍RQ?170“哨兵”無(wú)人機(jī)降落至指定地點(diǎn)，2012年又采用同樣手段捕獲一架美軍“掃描鷹”無(wú)人偵察機(jī)［3］；2017年美國(guó)在黑海作業(yè)的20多艘船受到大規(guī)模誘騙攻擊，船載設(shè)備顯示定位精度和DOP值均正常，但是定位位置在25海里外的某機(jī)場(chǎng)，事后證明是船載GPS接收機(jī)被“接管”并錯(cuò)誤定位；2017年美國(guó)某研究團(tuán)隊(duì)對(duì)一艘高價(jià)值游艇進(jìn)行欺騙干擾，通過(guò)只有一個(gè)公文包大小的干擾器轉(zhuǎn)發(fā)欺騙信號(hào)，不斷改變游艇航向，致使游艇嚴(yán)重偏離航道，但航跡顯示還是一條直線。最近的俄烏沖突中，俄軍電子戰(zhàn)系統(tǒng)不僅壓制了烏軍GPS信號(hào)，而且通過(guò)欺騙接管無(wú)人機(jī)，“指揮”精確制導(dǎo)武器偏差投放。

分析歸納這些典型案例可知，有2種干擾途徑：一種是首先利用大功率信號(hào)進(jìn)行屏蔽，切斷載體接收機(jī)與衛(wèi)星的聯(lián)系，迫使其失鎖重捕，然后用欺騙信號(hào)誘導(dǎo)接收機(jī)跟蹤，將其導(dǎo)航至指定地點(diǎn)；另一種是直接利用大功率欺騙信號(hào)搶占接收機(jī)接收通道，“頂替”真實(shí)信號(hào)參與定位。

1.3 欺騙式干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)

通過(guò)案例分析可見(jiàn)，欺騙式干擾主要依靠功率控制、同頻入侵、修改信號(hào)參數(shù)等實(shí)施攻擊，即通過(guò)信號(hào)“仿真”、直接制造“偽衛(wèi)星”或者中繼真實(shí)信號(hào)等方式，修改時(shí)鐘參數(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)虛假導(dǎo)航電文、增加信號(hào)傳播時(shí)延等，以此產(chǎn)生功率略高，且與真實(shí)信號(hào)同頻、同格式的欺騙信號(hào)，使得接收機(jī)被欺騙“接管”。欺騙式干擾的過(guò)程并非一次性成行，而是漸進(jìn)式的，可分為2種：一種是直接高功率控制，然后信號(hào)同步；另一種是首先進(jìn)行同步滲透，然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制［4］。如圖2所示。

圖2 欺騙式干擾接管過(guò)程

生成式干擾預(yù)先接收衛(wèi)星信號(hào)，解調(diào)偽碼、導(dǎo)航電文、時(shí)鐘參數(shù)等關(guān)鍵信息，然后生成相關(guān)性強(qiáng)的“仿真”偽碼信號(hào)，并對(duì)星歷、時(shí)鐘等參數(shù)進(jìn)行篡改，以此產(chǎn)生與真實(shí)信號(hào)同頻、功率高且格式一致的欺騙信號(hào)，誘惑接收機(jī)捕獲、跟蹤。此種干擾對(duì)公開信號(hào)十分有效，但是對(duì)于軍碼無(wú)法應(yīng)用。轉(zhuǎn)發(fā)式是將接收到的衛(wèi)星信號(hào)中繼延遲，經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)播，或者直接轉(zhuǎn)發(fā)某一時(shí)間、地點(diǎn)記錄的衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)捕獲、解調(diào)欺騙信號(hào)中的延時(shí)偽距、虛假參數(shù)進(jìn)行定位，造成結(jié)果偏離［3，6］。該干擾無(wú)需知道信號(hào)結(jié)構(gòu)，因此對(duì)于軍碼、民碼信號(hào)都適用?；旌鲜绞侵苯永眯盘?hào)模擬源人為制造同頻虛假信號(hào)，并存儲(chǔ)在干擾源內(nèi)，然后通過(guò)功率放大、時(shí)延后播發(fā)虛假信號(hào)，引誘接收機(jī)捕獲、跟蹤。

綜合可見(jiàn)，欺騙式干擾的第一關(guān)就是信號(hào)同頻，只有實(shí)現(xiàn)頻率相同，才能讓虛假信號(hào)“混入”接收機(jī)通道，才能實(shí)施虛假解調(diào)和定位。這針對(duì)衛(wèi)星信號(hào)是十分容易的，也是抗干擾要解決的根源問(wèn)題。

2 寬窄巷組合技術(shù)分析

寬窄巷組合是將多個(gè)單頻信號(hào)按照一定的規(guī)則進(jìn)行線性組合，人為創(chuàng)造出具有不同頻率的虛擬信號(hào)［5］。這就可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的定頻向變頻的轉(zhuǎn)換，破壞欺騙式干擾需要同頻的首要條件。在此過(guò)程中，不僅可借助先驗(yàn)信息檢測(cè)、識(shí)別欺騙式干擾信號(hào)，而且可利用虛擬頻率產(chǎn)生虛擬測(cè)量值，在程序和人為參與下進(jìn)行定位解算，進(jìn)而對(duì)抗干擾。

2.1 線性組合分析

線性組合是將不同頻率的載波相位測(cè)量值進(jìn)行線性運(yùn)算，獲取新的載波相位測(cè)量值。這個(gè)組合體現(xiàn)在2個(gè)方面，一是不同信號(hào)頻率之間的合成，二是不同頻率波形之間的疊加。以2個(gè)信號(hào)為例，假設(shè)2個(gè)信號(hào)的載波相位觀測(cè)值分別為?1、?2，則對(duì)應(yīng)的載波相位觀測(cè)方程為：

式中，λ1、λ2表示 2個(gè)信號(hào)的載波波長(zhǎng)，f1、f2表示信號(hào)頻率，R表示接收機(jī)至“北斗”衛(wèi)星之間的幾何距離，δtu、δts、I、T、N、ε分別表示接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差、整周模糊度和測(cè)量噪聲。

對(duì)2個(gè)信號(hào)進(jìn)行線性組合，可得新載波相位測(cè)量值為：

式中，k1、k2為組合系數(shù)。

將式（1）、（2）代入式（3），可得：

可令：λ(k1，k2)=(k1/λ1+k2/λ2)-1，表示新載波相位?(k1，k2)的組合波長(zhǎng)。

可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)組合，信號(hào)波長(zhǎng)發(fā)生了變化，頻率也發(fā)生了變化，通過(guò)調(diào)整不同的系數(shù)k1、k2，就可獲取不同的合成頻率，以此規(guī)避欺騙式干擾的同頻攻擊，避免干擾信號(hào)影響解調(diào)解擴(kuò)、定位解算等環(huán)節(jié)。

2.2 寬窄巷組合技術(shù)

式（4）中新載波相位的組合波長(zhǎng)具有諸多選擇，隨系數(shù)變化。為了達(dá)到優(yōu)佳組合模式，避免頻率間的互擾，可通過(guò)2種方式對(duì)頻率進(jìn)行組合，即寬巷組合和窄巷組合［5］。寬巷組合是長(zhǎng)波長(zhǎng)、小頻率的組合，2個(gè)信號(hào)合成頻率越小，其組合波長(zhǎng)越長(zhǎng)，寬巷特性越明顯。窄巷組合是短波長(zhǎng)、大頻率的組合，2個(gè)信號(hào)合成頻率越大，其組合波長(zhǎng)越短，窄巷特性越明顯。

對(duì)2個(gè)信號(hào)而言，令k1=1，k2=-1，則有：

則寬巷組合波長(zhǎng)和合成頻率分別為：

由此，可得以米為單位的寬巷組合表達(dá)式為：

令k1=1，k2=1，則有：

同理，可得窄巷組合波長(zhǎng)和合成頻率分別為：

則以米為單位的窄巷組合表達(dá)式為：

通過(guò)上述推導(dǎo)可知，寬巷信號(hào)的合成頻率更小，窄巷信號(hào)的合成頻率更大，完全避開了原有單信號(hào)頻率，極大地增強(qiáng)了抗干擾裕度和效能。

3 寬窄巷組合的載波相位差分技術(shù)思路

通過(guò)上述分析可知，寬窄巷組合能對(duì)抗同頻干擾的問(wèn)題，但是欺騙式干擾還有另一個(gè)攻擊點(diǎn)，即修改衛(wèi)星信號(hào)參數(shù)，包括時(shí)鐘參數(shù)、衛(wèi)星星歷等［7］。為此，本節(jié)在寬窄巷組合基礎(chǔ)上，提出一種耦合差分思想的思路，進(jìn)一步對(duì)抗欺騙式干擾。

3.1 總體技術(shù)思路

將寬窄巷組合與載波相位差分進(jìn)行耦合，通過(guò)寬巷、窄巷組合下的單差、雙差等模式進(jìn)行干擾檢測(cè)、消除和定位解算，逐級(jí)增強(qiáng)抗干擾效能。利用寬窄巷組合生成新的虛擬觀測(cè)量，大大降低單頻測(cè)量中干擾信號(hào)參與定位解算的影響，通過(guò)冗余觀測(cè)降低干擾信號(hào)權(quán)重。差分的目的在于消除測(cè)量自身和干擾引入的衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星星歷誤差、大氣延遲誤差等系統(tǒng)性和欺騙性信息，而這恰好是破壞欺騙式干擾實(shí)施的另一個(gè)必要條件。

基于寬窄巷組合的差分技術(shù)，立足設(shè)計(jì)層可分為四種架構(gòu)和實(shí)施策略。第一種是基于衛(wèi)星接收機(jī)自身：對(duì)同一衛(wèi)星的多頻信號(hào)進(jìn)行寬窄巷組合，得到變頻后的單差載波相位測(cè)量值，然后在2個(gè)歷元上再進(jìn)行一次差分，獲取雙差測(cè)量值，借助雙差測(cè)量值隨時(shí)間的變化率判別干擾、放棄跟蹤，并利用剩余雙差測(cè)量值進(jìn)行定位。第二種是基于地面基準(zhǔn)站的輔助：基準(zhǔn)站與移動(dòng)站同步觀測(cè)同一衛(wèi)星多頻信號(hào)，利用寬窄巷組合，獲取單站上信號(hào)間的單差載波相位測(cè)量值，同時(shí)通過(guò)空間數(shù)據(jù)鏈路，將移動(dòng)站數(shù)據(jù)回傳至基準(zhǔn)站進(jìn)行單差對(duì)比，獲得雙站間雙差測(cè)量值，通過(guò)雙差判別，剔除被干擾的寬窄巷組合；然后基準(zhǔn)站將此干擾預(yù)警信息上傳至移動(dòng)站，并附帶上傳已嵌入正確衛(wèi)星鐘差、星歷參數(shù)及時(shí)延等信息的虛擬衛(wèi)星信號(hào)，使得移動(dòng)站鑒別干擾，并利用虛擬衛(wèi)星信號(hào)定位。第三種是基于雙天線的測(cè)量［9］：這是第一種架構(gòu)的擴(kuò)展演變，將單天線變成2個(gè)天線，且同屬一個(gè)處理單元，天線間距離、方位精確標(biāo)定，雙天線同時(shí)接收同一衛(wèi)星的多頻信號(hào)，將雙天線接收的多個(gè)不同頻信號(hào)按照交叉頻點(diǎn)進(jìn)行寬窄巷組合，以此獲取不同天線上交叉頻點(diǎn)間的單差載波相位測(cè)量值，此種方法可以在單差中直接消除衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星星歷誤差等；同時(shí)，借助天線間的固定距離、方位，獲得信號(hào)載波相位差，以此判別、剔除干擾信號(hào)。第四種是基于不同衛(wèi)星間多頻信號(hào)：接收機(jī)同時(shí)接收2個(gè)以上衛(wèi)星的多頻信號(hào)，首先對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的多頻信號(hào)進(jìn)行寬窄巷組合，求得單差載波相位測(cè)量值，然后將不同衛(wèi)星在同一時(shí)刻的單差進(jìn)行組合，獲得雙差測(cè)量值，通過(guò)單差測(cè)量值對(duì)比判斷有無(wú)干擾，借助雙差判別放棄被干擾測(cè)量值，并利用剩余雙差測(cè)量值進(jìn)行定位。如圖3所示。

圖3 四種架構(gòu)示意圖

3.2 實(shí)施策略分析

結(jié)合寬巷、窄巷組合特點(diǎn)，鑒于干擾抑制重點(diǎn)在于排除干擾、實(shí)現(xiàn)定位，可容忍一定容量的誤差存在，但不能出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。為此，寬巷組合更適合于第一、四架構(gòu)，窄巷組合更適合于第二、三架構(gòu)。

3.2.1 基于衛(wèi)星接收機(jī)自身的寬巷雙差

設(shè)接收機(jī)測(cè)量同一衛(wèi)星的雙頻信號(hào)，單差寬巷載波相位測(cè)量值為Φ(1，-1)，對(duì)應(yīng)的合成頻率為f(1，-1)。設(shè)2個(gè)測(cè)量時(shí)刻為t1、t2，則雙差寬巷載波相位測(cè)量值為：

式中，R12為2個(gè)時(shí)刻的雙差幾何距離，包含著接收機(jī)位置信息；T12為雙差對(duì)流層延遲；I112為第一個(gè)信號(hào)雙差電離層延遲；N12為雙差整周模糊度；ε12(1，-1)(1，-1)為雙差測(cè)量噪聲。由于同屬一個(gè)接收機(jī)，則雙差消除了衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差，以及大部分的衛(wèi)星星歷誤差；同時(shí)，T12、I112也接近于零，代價(jià)是ε(1，-1)12增加到單信號(hào)的數(shù)倍，致使定位精度不高。

在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)雙頻信號(hào)之間的寬巷組合，獲得虛擬波長(zhǎng)和頻率的拍頻信號(hào)，以此得到新的單差測(cè)量值，可通過(guò)單差測(cè)量值隨時(shí)間的平滑性分析，發(fā)現(xiàn)、查找干擾信號(hào)參與的寬巷組合，然后借助雙差測(cè)量值時(shí)間變化率微小、穩(wěn)定的特點(diǎn)，進(jìn)行二次判別，以此識(shí)別并放棄干擾信號(hào)，利用剩余雙差測(cè)量值進(jìn)行定位。

3.2.2 地面基準(zhǔn)站輔助的窄巷雙差

利用基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)站數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行判別，并輔助移動(dòng)站定位?；鶞?zhǔn)站可解算出整周模糊度，而將移動(dòng)站的整周模糊度與位置坐標(biāo)作為未知參數(shù)共同解算。這樣就可以利用窄巷組合噪聲小、精密定位的優(yōu)勢(shì)。

設(shè)基準(zhǔn)站J與移動(dòng)站U同步觀測(cè)同一衛(wèi)星雙頻信號(hào)，可得單差窄巷載波相位測(cè)量值為Φ(1，1)J、Φ(1，1)U，對(duì)應(yīng)合成頻率為f(1，1)，單差不僅實(shí)現(xiàn)了變頻，而且徹底消除了衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差。在2個(gè)測(cè)站之間，可得雙差窄巷載波相位測(cè)量值為：

式中，RJU為2個(gè)測(cè)站間的雙差幾何距離，包含接收機(jī)位置參數(shù)；TJU為雙差對(duì)流層延遲，其大小取決于2個(gè)測(cè)站間的高差，在低空情況下可忽略不計(jì)；I1JU為第一個(gè)信號(hào)雙差電離層延遲，接近于零；N(1，1)JU為雙差整周模糊度；ε(1，1)JU為雙差測(cè)量噪聲，其值降低至單信號(hào)的一半左右。

由此可見(jiàn)，通過(guò)雙差，進(jìn)一步消除了星歷誤差、大氣延遲等，可將接收機(jī)位置坐標(biāo)、整周模糊度作為未知參數(shù)進(jìn)行解算。在此過(guò)程中，由于干擾具有指向性，而基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)無(wú)干擾，則以此為準(zhǔn)，借助雙差判別，剔除干擾，可提高抗干擾效能。

3.2.3 雙天線測(cè)量的窄巷雙差

設(shè)天線w1、w2同時(shí)測(cè)量同一衛(wèi)星的s1、s2信號(hào)，可得不同天線上不同信號(hào)的載波相位測(cè)量值分別為、Φs2w1、Φs1w2、Φs2w2，將2個(gè)天線間不同信號(hào)通過(guò)交叉進(jìn)行窄巷組合，可得2組窄巷載波相位測(cè)量值：

則可得雙差窄巷載波相位測(cè)量值為：

將式（1）、（2）代入式（19），可得：

在式（20）中，N(1，1)w1w2與N(1，1)w2w1均屬于雙差窄巷整周模糊度，兩者數(shù)值相等、符號(hào)相反，在公式中可直接抵消；由于2個(gè)天線相距不遠(yuǎn)，則運(yùn)算過(guò)程中同信號(hào)的衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、星歷誤差、大氣延遲、測(cè)量噪聲等相互抵消。由此，式（20）只成為天線位置的函數(shù)。如果存在某個(gè)雙差窄巷載波相位測(cè)量值突變，則預(yù)示著有干擾存在，可直接剔除此測(cè)量值。

3.2.4 不同衛(wèi)星間多頻信號(hào)的寬巷雙差

設(shè)接收機(jī)同一時(shí)刻測(cè)量衛(wèi)星M1、M2的雙頻信號(hào)s1、s2，可得單差寬巷載波相位測(cè)量值為Φ(1，-1)M1、，對(duì)應(yīng)合成頻率為f(1，-1)，則對(duì)衛(wèi)星M1、M2 的單差進(jìn)行組合，可得雙差寬巷載波相位測(cè)量值為：

在單差中消除了衛(wèi)星鐘差、星歷誤差，在雙差中消除了接收機(jī)鐘差、對(duì)流層延遲。但是這個(gè)過(guò)程中整周模糊度、電離層延遲、測(cè)量噪聲沒(méi)有消除，整周模糊度需要參與解算，電離層延遲需要進(jìn)行改正，測(cè)量噪聲有明顯的增強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，可能存在運(yùn)算量較大、誤差影響大的情況。

3.3 應(yīng)用場(chǎng)景及效能分析

本節(jié)提出的四種架構(gòu)立足四個(gè)角度、場(chǎng)景進(jìn)行策略應(yīng)用?；谛l(wèi)星接收機(jī)自身的寬巷雙差，具有良好的戰(zhàn)場(chǎng)自適應(yīng)性和應(yīng)用靈活性，適合獨(dú)立編隊(duì)、深入敵方區(qū)域、需要自主導(dǎo)航的武器平臺(tái)。從自我檢測(cè)、識(shí)別，到抑制，可形成一套內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)武器平臺(tái)獨(dú)立抗干擾［8］；寬巷組合后的長(zhǎng)波、窄頻在數(shù)據(jù)處理和定位解算上具有一定優(yōu)勢(shì)，雙差對(duì)各類測(cè)量誤差的消除徹底，在工程化實(shí)現(xiàn)上相對(duì)便捷，但是其無(wú)法獲得外界信息的輔助判別，可能出現(xiàn)一定的漏警率。

基于地面基準(zhǔn)站輔助的窄巷雙差，這個(gè)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，一是基準(zhǔn)站要具備一定的分析、研判、信號(hào)重組、預(yù)警指令發(fā)射功能，二是移動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間信息傳輸要求時(shí)間同步；這個(gè)策略更適合于具備一定地面技術(shù)力量支撐的武器平臺(tái)，且要保證武器平臺(tái)與基準(zhǔn)站的互聯(lián)互通，適用范圍一般在110 km之內(nèi)，由于基準(zhǔn)信息的輔助決策，在一定程度上降低了虛警率，提高了可靠性和安全性，軍事價(jià)值比較明顯，尤其是在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，可借助衛(wèi)星中繼，將極大提升作戰(zhàn)效能。

雙天線測(cè)量的窄巷雙差，借鑒了天線陣技術(shù)，兼顧了第一、二架構(gòu)，既有基于接收機(jī)自身的對(duì)抗，又增加了一定的約束條件，以雙天線互為參考，提高了干擾識(shí)別的預(yù)警率，使得對(duì)抗可靠性、穩(wěn)定性更好，適合于異地遠(yuǎn)程或編隊(duì)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)的武器平臺(tái)。

不同衛(wèi)星間多頻信號(hào)的寬巷雙差，在單一衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用上存在解算參數(shù)多、復(fù)雜度高的情況，但是其可兼容不同衛(wèi)星系統(tǒng)，以此獲取不同衛(wèi)星信號(hào)的組合，增加抗干擾的魯棒性，如果單一衛(wèi)星系統(tǒng)受到干擾，則可利用多系統(tǒng)兼容的特點(diǎn)在時(shí)域、空域上擴(kuò)大抗干擾自由度［9］。

上述四種架構(gòu)可在信號(hào)、時(shí)間、衛(wèi)星數(shù)上自由擴(kuò)展，對(duì)于三個(gè)及以上不同衛(wèi)星信號(hào)的線性組合同樣適用，獲取的寬窄巷組合將會(huì)更加穩(wěn)健，但會(huì)存在計(jì)算量大、核心處理功耗大、對(duì)接收機(jī)性能要求高、多源數(shù)據(jù)歸一化難等問(wèn)題［10］。因此，需要兼顧平衡，突出重點(diǎn)，結(jié)合具體實(shí)際優(yōu)選。

4 結(jié)束語(yǔ)

抗欺騙式干擾受到了廣泛關(guān)注，其在戰(zhàn)場(chǎng)上的應(yīng)用研究更是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。本文結(jié)合欺騙式干擾演真扮像、同頻干擾、誘騙接管等特點(diǎn)，提出了借助變頻抑制干擾的寬窄巷組合載波相位差分思路。首先，結(jié)合欺騙式干擾案例分析，論證欺騙式干擾實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑，指出同頻入侵、修改信號(hào)參數(shù)是其實(shí)施攻擊的2個(gè)必然要素；然后，針對(duì)同頻入侵，創(chuàng)新引入寬窄巷組合技術(shù)，為定頻向變頻的轉(zhuǎn)換提供條件，創(chuàng)造出具有不同頻率的拍頻信號(hào)，以此規(guī)避干擾影響；同時(shí)，針對(duì)修改信號(hào)參數(shù)的攻擊點(diǎn)，提出在寬窄巷組合基礎(chǔ)上耦合差分思想的思路，設(shè)計(jì)了基于衛(wèi)星接收機(jī)自身、地面基準(zhǔn)站輔助、雙天線測(cè)量、不同衛(wèi)星間多頻信號(hào)等四種架構(gòu)的總體技術(shù)路線，并對(duì)四種實(shí)施策略進(jìn)行了理論推導(dǎo)，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景和效能進(jìn)行了分析評(píng)估。本文的研究可為欺騙式干擾對(duì)抗提供一種新穎的思路，但相關(guān)策略只是基于理論推導(dǎo)，對(duì)一些技術(shù)細(xì)節(jié)、工程化途徑等還需深入研究，以便理論結(jié)合實(shí)踐，進(jìn)一步優(yōu)化、完善架構(gòu)和策略，提高工程化應(yīng)用成效。