GPS干扰技术：精确定位不准了

伊拉克战争时期，美军的GPS精确定位系统一度失灵，军事专家猜测是伊拉克军队使用了新型GPS干扰仪，后来知道果然如此，伊拉克使用了俄罗斯研制出来的一种便携式GPS干扰机。该机重3千克，120毫米×190毫米×70毫米大小，干扰功率4瓦，作用距离达200千米，可对美国GPS系统的现有两个频段（1227兆赫和1575兆赫）实施有效干扰。

GPS是美国历时20年，耗资200亿美元建成的卫星导航与定位系统。它可以全天候提供高精度的定位、测速和测时信息，与其他制导方式相比，其成本低、接收设备小、定位精度高，因此被广泛应用于各个领域。特别是在军事上，GPS已经广泛应用于武器平台定位、精确制导、部队指挥与管理以及搜索、救援等行动，几乎渗透到所有的军事领域中，陆、海、空各类机动平台导航定位都离不开它。“GPS+惯导”是目前各类机动平台上普遍采用的一种导航方式；为巡航导弹和精确制导炸弹精确制导，“战斧”式巡航导弹采用了惯性制导+地形匹配+GPS+末制导的全程连续制导；为野战或机动部队定位，小型化、手持式GPS接收机，与其他手持式通信设备组合在一起，是作战部队不可缺少的装备。海湾战争中，小型化、手持式GPS接收机被沙漠作战部队誉为无价之宝。总之，GPS在现代战争中起着至关重要的作用。

这么优良的性能，这么受重用，怎么还能被干扰呢？美军怎么能允许GPS被干扰呢？“先天”的原因是美军方在GPS研制初期并没有考虑到它将在复杂的电子干扰环境下工作，致使其在抗电子干扰方面异常脆弱。GPS卫星信号传输功率小、信号频率公开，也是GPS易受干扰的重要原因。GPS现有军用（P码）和民用（C/A码）两种信号，共用同一频率。P码的码长，捕获困难，保密性较好，但近年来由于P码的结构已被破译，美国遂将P码加密使用（即Y码）；C/A码结构简单且码型公开，不保密，所以使用C/A码的GPS接收机尤其容易被干扰。试验证明，在地球上可接收的GPS卫星信号的功率非常小，通常比地面上背景噪声的强度低30dB。也就是说，在地球上可以接收到的GPS信号只是电子设备中固有热噪声强度的1/1000。GPS接收机采用了先进的数字信号处理技术，能够在如此严重的噪声环境中捕获GPS信号已属不易。但如果背景噪声的强度进一步加大，接收机将不能正常跟踪GPS信号，陷于瘫痪状态而无法实现导航和定位功能。GPS系统常见的干扰分为非故意干扰和故意干扰两类。非故意干扰主要来自于其他卫星、电视台、移动电话等射频源发射的信号，由于GPS信号采用扩谱体制，对自然干扰和非故意干扰具有较好的抗干扰性能；而故意干扰则能对GPS实施地域性有效干扰，使GPS在该地区无法正常工作。故意干扰又分为压制干扰和欺骗干扰两类。

压制干扰。在所有对GPS信号的潜在威胁中，压制干扰是最大的威胁。GPS信号的特点使压制干扰具有一定的优势。由于P码周期长达266天，且结构保密，所以对P码采取压制干扰难度较大，通常对C/A码比较有效。压制干扰主要分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和相关干扰三种方式。（1）C/A码的瞄准式干扰。由于每个GPS卫星的信号都有各自独特的码型，因此通过接收机便可知道该信号来自哪颗卫星。C/A码的瞄准式干扰采用频率瞄准技术，使干扰载频精确瞄准信号载频，针对特定码型的卫星信号实施干扰，使该信号在一定区域内失效。如果多部干扰机同时对这一地区出现的所有GPS卫星进行瞄准式干扰，则接收机不能正常接收任何信号，无法进行定位运算。（2）C/A码的阻塞式干扰。这种干扰是针对GPS信号载频实施的，特点是采用一部干扰机扰乱该地域出现的所有C/A码卫星信号。这种干扰方式存在着多种干扰体制，干扰效果也不尽相同，其中效果比较好的是一种被称为“宽带均匀频谱干扰”的体制，在此种体制下，干扰机产生的干扰信号大部分能够通过接收机窄带滤波器而不被过滤掉，因而可以产生比较好的干扰效果。（3）相关干扰，是利用干扰信号的伪码序列与GPS信号的伪码序列有较大的相关性这一特点对GPS实施干扰。与不相关干扰相比，它有较多的能量可以通过接收机窄带滤波器，因此，可以以较小的功率实现与其他方式相当的有效干扰。

欺骗干扰。欺骗式干扰是指发射与GPS信号具有相同参数（只有信息码不同）的假信号，干扰GPS接收机，并使其产生错误的定位信息。干扰信号的产生可以采用生成式，也可以采用转发式。所谓生成式是指由干扰机产生的能被GPS接收的高逼真的欺骗信号。生成式干扰需要知道GPS的码型以及卫星的电文数据，由于P码序列长，且可加密成Y码，要从侦收中破译P码从而产生能被GPS接收的高逼真的欺骗信号，其技术难度非常大。转发式就是将干扰机接收到的GPS导航星信号，经过一定的延时放大后，直接发送出去。转发式干扰利用信号的自然延时，因此干扰信号与导航信号完全相同，只是延时不同，GPS接收机容易被欺骗。另外，转发式干扰信号经过放大，信号的幅度大于导航信号的幅度。GPS接收机完全有可能将转发的干扰信号捕获到，从而获得错误的伪距，使GPS接收机达不到精确的定位，而且转发式干扰利用信号的自然延时，不需要产生高逼真信号，技术上相对容易实现。

从上面分析可以看出，从可实现性出发，对经各种反干扰措施后军用GPS接收机的干扰应以转发式欺骗干扰为主、辅以相关压制干扰。首先用相关码压制干扰发射一个很短的时间，让干扰区内的GPS接收机转入搜索状态，然后切换到转发式欺骗干扰上，使要干扰的GPS接收机锁定到欺骗信号上，过一段时间再重复这个过程，采用这种组合方式，可以较好地发挥压制干扰和欺骗干扰的作用，技术上相对较易实现。