提升卫星信号在拒止环境下导航定位能力的技术研究

电等 自然 现 象。
２ ． ２ 微 型 定位 、 导航 与授 时技 术
为满足新型定位 、 导、 航 授 时 系统 的设 计 和 集 成 需 求 ， 微 系统 技 术 办公 室在 继 续 开发 新 型核 心 组件 技 术 、材 料 和 制造
工艺。
骗 这 些 信 号 可 能 会被 人 利 用危 害到 使 用人 的 信 息 安 全 ， 如 果 军 用信 号被 境 外 问谍 利 用还 会 危 及 到 国 家的 军 事 安全 。
境 中 工作 。在 系统 设 计 时 ． 工程 师 往往 受 到 成 本 和 实 用 性 制 约， 在 系统 性 能 上做 出 了让 步 ， 例如 ， 发 射 信 号 可能 较 弱 ， 由此 带 来 的 不利 影 响 就 是 这 些信 号 可 能会 被 拒 止 、 削弱 ， 甚 至 被 欺
器． 机 会 信 号 包括 例 如 电视 、 电台、 信号发射 塔、 卫星信号 ， 以
２ ２ ５ ０亿 元 ． 成 为 国 民 经 济重 要 增 长 点 。
卫 星 导航 技 术 的 发 展 趋 势 主 要 表 现 在 三 方 面 ：④ 卫 星导 旨在 开 发 新 型 先进 惯性 导航 系统 ．在 无 需 外 界 数 据 源 的情 况 航 的 多 系统 并 存 ．使 系统 可 用 性 得 以提 高 ，应 用 领 域 将 更 广 下提 供精 确 的 时 间 、 位 置 惯 性 测 量数 据 ＡＮ Ｓ项 目还 包括 众 多 阔； ② 多元 组合 导航 技 术 正 在 得 到推 广 应 用 ， 主要 有 Ｇ Ｐ Ｓ与 移 子 项 目． 进 行 新 型 算 法和 架 构 的 开 发 来 实现 Ｐ ＮＴ传 感 器 在 多 动 通信 基 站 定 位 、 陀螺 、 航 位推算技 术等的组合应 用 ； ⑧卫星 种 平 台上 的 快 速 即 插 即 用 功 能 ， 并 降低 研 发 成 本 ， 缩 短 研 发 时 导航 与 无 线 通 信 等 其 它 高技 术 相 结 合 ， 如 Ｇ Ｐ Ｓ接 收 机 嵌 入 到 间， 尽 快 实现 战 场应 用 。 项 目至今 已进 行 了六 年 多时 间 ， 除了 蜂 窝 电话 、 便携式 Ｐ Ｃ、 Ｐ Ｄ Ａ和手表等通信、 安 全 和 消 费 类 电 子 仍 有 两个 子 项 目还 在进 行 外 ， 其 他 已基 本 结 束 。 “ 精 确惯 性 导航 系统 ” 项 目正在 开发 具 有 高 精度 导航 功 能 的惯 性 测 量 装 置 。它采 用 冷 原 子 干 涉技 术 ， 无 需长 时 间依 靠 外
１ ． ２ 传播 途径 相 关 的脆 弱性
导航 卫 星播 发 的 导航 信 号 需 要 穿过 大 气层 、 电 离层 才 能 到 达 位 于地 面 、 空 中 的 用 户接 收 设备 （ 空间用户除外） 。 因此 ， 卫 星 导 航 服 务 必 然 受 到 大 气层 、 电 离层 变 化 的 影 响 。
个 项 目． 该 项 目正 在 开发 可批 量 生 产 的 、 三 维 振 动 式 微 机 械 陀 螺仪 这 种 陀 螺仪 可 以直 接 测 量 旋 转 角 ， 扩展 了设 备 的 动 态
一
范围 ， 并 能有 效 消 除 角速 率信 息 集成 造 成 的误 差 累积 。ＭＲ Ｉ Ｇ
项 目的 目的就 是 开 发 批 量 生 产 微 型 酒杯 形 陀螺 仪 的 方 法 。 美 国 密歇 根 大 学 的 研 究 人 员 已 经 通 过 实验 验 证 了直 径 ２ ａｍ 的 ｒ
ｌ 卫星导航 系统应用 的脆弱性
１ ． １ 系统 相关 的脆 弱性
系统相 关 的 脆 弱 性 主 要 指 因卫 星 导 航 系统 空 间段 、运 行
微 型 定位 、 导航 与授 时技 术 是微 系统技 术 办 公 室 众 多定 位、 导航 授 时项 目中的 一 个 。 该 项 目包括 多个 研 发 项 目， 主 要 是 利 用微 机 电 系统 的微 型 化 技 术 来 开 发 高 度 小 型 化 、精 度 更
１ ． ３ 干扰 的脆 弱性
对 卫 星定 位 系统 信 号 的 干扰 主要 可 分 为 无 意 干 扰 和 有 意 酒 杯 形 结 构 可 以在 １ ２ ０ ｓ内停 止 转 动 ， 目前 ， 正 在 尝 试 制 造 此 干扰 ．产 生无 意 干 扰 的 主 要 原 因是 在 卫 星 导航 信 号 相 邻 频段 型 陀 螺 仪 工作 的射 频 发 射 设 备 产 生 的段 外辐 射 有 意 干扰 是 一 种 主 动 ３ 卫星定位导航 系统的发展趋势 干扰 行 为 ．其 目的是 阻 止或 阻 断使 用 导航 导航 系统 提 供 的 定 近年 来 ，随 着 全球 卫 星 导航 定位 产 业 的发 展 以 及 我 国 自 位 导航 与 授 时服 务 ， 主 要 包括 阻断 、 欺 骗 和 虚假 信 号 干 扰 三 种 主 卫 星 导航 系统 北 斗 系统 的 建成 ． 卫 星 导航 定 位技 术 与 产 品
形式 。
２ 国外的主要卫星导航新技术
２ ． １ 自适 应导 航 系统
“ 自适 应 导航 系统 ” 是 战 略 技 术 办公 室 负 责 的 一 个 项 目 ．
已进 入 我 国 国 民 经 济 的 多个 领 域 并 发 挥 了重要 作 用 。 我 国 卫 星 导 航 产 业 已 进 入 高 速 发 展 时 期 ．在 ２ ０ １ ５年 产 值 已超 过
能力 ， 以应 对 Ｇ Ｐ Ｓ无 法 使 用 的 状 况 。因 此 必 须 要 对 卫 生 导航 定 位 的信 号 进 行 强 化 防 止 发 生 纰 漏 影 响 到 正 常 的使 用 甚 至 还 会 威 胁 国 家 的 军 事 安
全 。 本 文 重 点 对 卫 星信 号 在 柜 止环 境 下 的导 航 定 位 能 力 的 耘 技 术 进 行 分析 。
【 关键 词】 导航定位 ； 拒止环 境； 卫星信号 ； Ｇ Ｐ Ｓ 【 中图分 类号 】 Ｔ Ｎ ９ ６ ７ ． １ 【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 １ ０ ０ ６ — ４ ２ ２ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ １ １ ４ — ０ １
引 言
卫 星 导航 定 位 系统 不 能 自行 处 理 故 障 ，也 无 法在 所有 环
控 制段 和 用 户段 故 障 或 问题 产 生 的脆 弱 性 。 其 中， 空 间段 和 用 户段 问题 产 生 的 影 响 较 大
高、 稳 定性 更好 的芯 片级 陀螺 仪 和 时钟 ， 以及充分集成的授 时 和惯 性 测 量 装 置
２ － ３ 微 型速 率积 分 陀螺仪
微 型 速 率 积 分 陀螺 仪 是 微 型 定 位 、导 航 与 授 时技 术 下 的
１ １ ４ 通 信 设计 与应 用
２ ０ １ ７年 ３月上
提 升 卫 星信号 在 拒止 环境 下导航 定位
能 力 的 技 术 研 究
文 』 冰 （ 北京卫星导航中心， １ ０ ０ ０ ９ ４ ）
【 摘 要】 卫星定位 系统 目 前 已经成为 了全世界军民全领域应用 中的一项 重要 技术。地面和机载系统 的时钟 需要具备长 时间保持极 高精 度的