引言

MATLAB軟件的編程語言稱為MATLAB語言，是一種高效率的、用于科學工程計算的高級語言，它的語法規(guī)則簡單，貼近人的思維方式。同時，MATLAB語言調(diào)試方便，調(diào)試過程中可設(shè)置中斷點，存儲多個中間結(jié)果，可把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體，并能快速排除程序中的錯誤。MATLAB在矩陣運算方面特別簡捷、高效和方便。

MATLAB在數(shù)值計算、動態(tài)系統(tǒng)仿真、特殊函數(shù)和圖形等領(lǐng)域表現(xiàn)出一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢，本文正是利用這一優(yōu)勢來進行GPS通信系統(tǒng)的仿真、數(shù)值計算、干擾效果圖形的繪制。

1仿真系統(tǒng)模型

1.1發(fā)射子系統(tǒng)

GPS使用直接序列擴展頻譜技術(shù)，導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)碼與擴頻C/A碼相乘或模2加運算后，可對載波進行差分BPSK調(diào)制，以形成射頻擴頻信號，其系統(tǒng)模型如圖1所示。數(shù)據(jù)信息與擴頻碼(此處為C/A碼)進行模2加后，即可完成擴頻調(diào)制，然后用擴頻信號調(diào)制載波，以形成發(fā)射信號，再經(jīng)放大后發(fā)射出去。

1.2 接收子系統(tǒng)

接收子系統(tǒng)的模型如圖 2 所示。

圖中，接收的信號經(jīng)射頻濾波放大后，先與本地擴頻碼進行相關(guān)解擴處理，再與本地同步載波進行DBPSK解調(diào)，最后經(jīng)過積分及門限判決，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息d(t)在這里，積分器和門限判決的功能是基帶濾波器功能的實現(xiàn)。A.D.Wllalen已經(jīng)證明，0-T積分器在T時刻判決，其結(jié)果與基帶匹配濾波器在T時刻的輸出完全一致。其接收信號可表示為：

u(t)=s(t)+J(t)+n(t)(1)

1.3信道子系統(tǒng)

設(shè)信號為s(t),高斯白噪聲為n(t),干擾為J(t),那么，其信道子系統(tǒng)模型如圖3所示。

圖3信道子系統(tǒng)模型

這樣，經(jīng)信道到達接收機輸入端的復(fù)合信號表示為:

r(t)=s(t)+n(t)+J(t)(2)

1.4干擾機子系統(tǒng)模型

在對干擾機子系統(tǒng)進行建模時，需要綜合考慮多個因素,如干擾機的功率P」、干擾機與GPS接收機之間的距離%、干擾機的升空高度h、干擾信號到接收機的入射角a等。建立干擾機子系統(tǒng)模型，研究干擾機的干擾效果，可通過對干擾機子系統(tǒng)模型的分析來進行。在干擾機子系統(tǒng)模型中，到達GPS接收機的干擾信號能量(或干擾信號功率)是評測干擾效果的重要表征，也是干擾機子系統(tǒng)仿真分析的主要參數(shù)，此能量式中綜合了諸多因素，如干擾機在發(fā)射時的能量(或功率)、干擾機的升空高度、干擾機距接收機的距離、接收機天線的類型、干擾信號的頻率等。

2仿真結(jié)果及分析

2.1仿真干擾環(huán)境的設(shè)計

對GPS接收機進行干擾的最重要因素就是進入接收機的干擾信號功率的大小。GPS接收機接收到的干擾信號功率與干擾機升空高度、干擾機與接收機距離以及接收機天線增益有關(guān)。而天線的接收增益與干擾信號的入射角有關(guān)。接收增益具有方向性，當入射角a=0°時(即垂直方向)，具有最大增益;當a>48°時，其增益明顯降低。干擾信號的功率改變會產(chǎn)生不同的干擾效果，在干擾功率相同時，不同類型的干擾信號也會產(chǎn)生不同的干擾效果。

通過以上分析，現(xiàn)將干擾機升空高度、干擾機與接收機距離、干擾信號的入射角以及干擾信號類型作為干擾環(huán)境參數(shù)。

2.2仿真結(jié)果分析

一般情況下，寬帶Gold碼干擾效果要比窄帶CW干擾效果好。在相同條件下，達到同樣的誤碼率時，Gold碼的干擾功率要比CW的干擾功率小3W左右。

若以誤碼率在0.3以上為有效干擾，采用CW為干擾信號，干擾機功率為5W，升空高度為10.0km時的有效干擾距離至少為10.6km，升空高度為8.0km時的有效干擾距離至少為8.5km，升空高度為7.0km時的有效干擾距離至少為7.4km。其CW干擾效果如表1所列。

表1CW碼干擾效果

若以誤碼率在0.3以上為有效干擾，采用Gold碼為干擾信號，干擾機功率為1W，升空高度為10.0km時的有效干擾距離至少為14.8km，升空高度為8.0km時的有效干擾距離至少為8.5km；干擾機功率為2W，升空高度為9.0km時的有效干擾距離至少為13.0km；升空高度為7.0km時的有效干擾距離至少為10.2km。其干擾效果如表2所列。

表2Gold碼干擾效果

從對仿真結(jié)果的分析可以看出，要得到好的干擾效果，干擾機的升空高度非常重要，因此，在GPS干擾模式中，干擾機平臺應(yīng)為空基式，搭載GPS干擾機的具體方式可采取氣球搭載、飛行器搭載、山頂布放等。在干擾信號類型選取上，寬帶Gold碼擴頻干擾要比窄帶CW信號干擾效果好。

前面的所有分析都是針對具體的干擾方法，GPS是一個導(dǎo)航系統(tǒng)，要對一個系統(tǒng)進行有效的干擾，就必然需要一個干擾體系，特別是當GPS接收機采用多種抗干擾措施后，使用少量干擾機進行干擾的效果將會被大幅度削減。因此，更合理可行的干擾平臺應(yīng)采用分布式干擾方式，必將有更好的干擾效果。目前，GPS抗干擾的措施主要有被動和主動兩種。前者雖然能夠有效地抑制干擾信號，但是很有限，所以，采用分布式干擾應(yīng)采用6個以上的干擾源，而做到這一點并不是很困難。當采用分布式干擾時，如個別干擾源被破壞，對整個干擾系統(tǒng)效能的影響是很小的。由此可見，采用分布式GPS干擾系統(tǒng)來對抗GPS接收機的抗干擾能力是一種很好的方法。

3結(jié)語

運用MATLAB建立仿真系統(tǒng)模型與子系統(tǒng)模型，然后對GPS的干擾系統(tǒng)進行仿真結(jié)果分析，然后通過對比，即可得到最有效的干擾手段及抗干擾方法。通過分析發(fā)現(xiàn)，GPS干擾模式釆用空基多平臺分布式干擾系統(tǒng)具有很好的干擾效果。在這個干擾系統(tǒng)中，可以根據(jù)實際地形、空間情況，釆用多種干擾機平臺。

20210919_6146ce455a41e__GPS干擾系統(tǒng)仿真及仿真結(jié)果研究