对GPSINS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析.docx

对GPSINS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析 精确制导武器的发展对导航提出了更高要求。GPS 与 INS 的组合技术，充分利用了 GPS 与 INS 各自的优点，当 GPS 遭受信号干扰时，系统可通过 INS 来自主维持导航精度；当 GPS 恢复可用，系统则将 GPS/INS 的输出通过卡尔曼滤波得出最优误差估计，反馈回 INS 进行累积误差校正，从而在达到抗干扰目的的同时，获得更好的导航性能。 GPS/INS 的组合导航方式主要有松耦合、紧耦合和超紧耦合 3 种。在超紧耦合方式中，GPS 与 INS 的组合发生在 GPS 的跟踪环部分，相对于松耦合和紧耦合方式而言，它彻底改变了传统 GPS 跟踪环的设计结构，大大提升了 GPS 接收机的抗干扰性能。 当前，针对 GPS 的导航对抗已成为现代战争中夺取制信息权的关键。对采用 GPS/INS 超紧耦合的精确制导武器实施导航对抗，要通过干扰源的合理设置和高效配置来确保对目标 GPS 接收机在运行轨迹上的连续压制，造成 INS 因长时未获得 GPS 修正而产生足够大的累积误差，从而满足对己方重点区域或重要设施的防护需求。 对 GPS/INS 超紧耦合下干扰源威力区的精确解算是干扰源合理设置和高效配置的关键。文献[3-6]简单以扩频增益作为 GPS 接收机的抗干扰容限，未考虑接收机抗干扰措施对接收信号处理的影响，因此所得结论不具有借鉴性。文献[7-9]对 GPS/INS 超紧耦合下的 GPS 接收机跟踪环路抗干扰性能进行了分析，但将干扰对载波环和码环的影响等同处理，而实际上干扰对两个环路的影响机理是有区别的。文献[10-13]以码跟踪误差或干扰等效载噪比为依据，分析了干扰源空间位置对干扰功率与干扰距离关系的影响，但单纯以码跟踪误差或干扰等效载噪比来度量干扰效果过于片面，对干扰战术运用的指导意义有限。 本文在考虑精确制导武器采用 GPS/INS 超紧耦合的情况下，以对 GPS 接收机造成的不同干扰效果来划分干扰威力区，解算得到不同威力区所对应的干扰距离与干扰功率的关系；结合对所干扰目标连续压制作用距离的分析及所需干扰源数量和部署位置进行建模计算，确保了干扰源的合理设置和高效配置。 干扰威力区分析根据对压制干扰下 GPS 接收机不同干扰效果评估指标的分析，采用跟踪环失锁、定位误差增大和平均捕获时间延长来对干扰威力区进行划分，具体如图 1 所示。图 1 对 GPS 接收机干扰威力区划分示意图。 军码直捕技术在实际应用中还受到诸如速度、效率等因素的制约，因此，一些 GPS 军用接收机在失锁重捕阶段仍需 C/A 码的辅助。文献[15]对干扰对象的干扰效果进行量化：将受扰区界定为造成对 C/A 码的平均捕获时间超过正常情况下的 10 倍；半失效区界定为存在带有误差的伪距量测输出且干扰造成的星历解调误比特率大于 0.01；失效区界定为干扰造成接收机跟踪环失锁。 本文选择兼顾抗时频域滤波和干扰效能的匹配谱作为干扰信号样式，以 C/A 码辅助下的 P(Y) 码和 M 码接收机为干扰对象。由于来袭目标的 GPS 接收机都是处于对卫星导航信号的跟踪锁定状态，因此，干扰对接收机的作用顺序为：半失效、失效、受扰。 码跟踪误差是主要的测距误差源，GPS 接收机码跟踪环（delay-locked loop, DLL）经验跟踪门限为： σJDLL = 3σJDLL + Re ≤ d/2 式中，σJDLL 为干扰造成的码跟踪颤动（忽略接收机热噪声的影响）；Re 为 DLL 的动态应力误差；d 为早迟码间距。 匹配谱干扰下的非相干超前减滞后功率（noncoherent early-late processing, NELP）处理码跟踪环路产生的码跟踪误差为： σJDLL(NELP) = √(BDPJP∫-βr/2βr/2Gs2(f)sin2(πfdTc)dfd) / (∫-βr/2βr/2fGs(f)sin(πfdTc)dfd) × (1 + PJP∫-βr/2βr/2Gs2(f)cos2(πfdTc)dfd) / (Td(∫-βr/2βr/2Gs(f)cos(πfdTc)dfd)2) 式中，BD 为码环噪声带宽；PJP 为干扰信号功率。 本文对 GPS/INS 超紧耦合导航对抗的干扰源配置进行了分析，并对干扰威力区进行了划分和解算，确保了干扰源的合理设置和高效配置，满足对己方重点区域或重要设施的防护需求。