衛(wèi)星定位系統(tǒng)第七.ppt

,第七章 GPS增強(qiáng)系統(tǒng),GPS系統(tǒng)具有定位精度高，能連續(xù)實(shí)時(shí)地給出用戶的三維位置和速度數(shù)據(jù)，全球覆蓋，全天候工作等許多特點(diǎn)，為軍民用戶的導(dǎo)航定位提供了非常方便的手段。雖然GPS系統(tǒng)的軍用P碼是保密的，但利用C/A碼定位也可獲得較高的定位精度。美國政府為其本國的利益，于1990年3月17日采用了選擇可用性(SA)措施，即對(duì)第二批正式投入工作的衛(wèi)星加上頻率抖動(dòng)和衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)偏量，使C/A碼的精度降低為100m左右。因此，對(duì)于一些要求更高的應(yīng)用場合，精度就顯得不夠了，所以，進(jìn)一步提高GPS的精度，對(duì)軍事和民用來說都具有重大的意義。為此，自SA宣布之后，世界各國的GPS用戶為解決高精度定位問題，非常重視差分GPS技術(shù)的研究。,7.1 概述,導(dǎo)航系統(tǒng)的性能通常指精度、可用性、完好性和可靠性/服務(wù)連續(xù)性。GPS的導(dǎo)航性能概括如下。 1)精度 GPS提供兩類定位服務(wù)：精密定位服務(wù)(PPS)和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)。PPS向美國及其盟國軍方特許用戶提供，觀測的水平和垂直誤差分別約12m (95%)和18m(95%)；SPS向民間用戶提供，水平精度達(dá)到100m (95%)，垂直精度達(dá)到156m (95%)。,2)可用性 GPS工作星座由24個(gè)衛(wèi)星組成。至少N個(gè)健康衛(wèi)星的概率P如表7-1所示:,由上表可以看出，GPS可用性水平不足以以0.999或更好的概率提供全世界范圍每天24h的GPS導(dǎo)航性能。 3)完好性 GPS主控站宣布一個(gè)衛(wèi)星異常所用的標(biāo)準(zhǔn)是測距誤差超過12m(P碼)。衛(wèi)星完好性的度量是一個(gè)被視為健康衛(wèi)星的測距誤差不超過12m的概率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這一概率至少為0.9998。當(dāng)影響測距誤差的異?，F(xiàn)象被在世界范圍的GPS監(jiān)測網(wǎng)的任一站檢測出來以后，上裝一個(gè)電文宣布該衛(wèi)星“不健康“狀態(tài)。從衛(wèi)星異常發(fā)生到將衛(wèi)星置于不健康狀態(tài)可能達(dá)數(shù)小時(shí)或更長。,4)可靠性 據(jù)Aerospace Corporation編輯的數(shù)據(jù)，在給定時(shí)間，一個(gè)正常和健康的給定衛(wèi)星在其后1h間隔內(nèi)不顯示超過100m的距離誤差的概率約為0.99992。那么，假若在1h間隔開始人們選擇12個(gè)都是正常和健康的特別衛(wèi)星，則在1h間隔內(nèi)12個(gè)中沒有一個(gè)顯示超過100m測距誤差的概率約為（0.99992）12=0.999,盡管GPS是當(dāng)代最先進(jìn)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，但是它提供的導(dǎo)航能力仍然不能完全滿足許多應(yīng)用尤其是某些特殊民間用戶的需要。所以GPS需要增強(qiáng)其導(dǎo)航性能。特別是，航空應(yīng)用的精密進(jìn)場和非精密進(jìn)場要求增強(qiáng)GPS的性能，航海和陸地應(yīng)用的諸多方面也要求增強(qiáng)GPS的性能。,許多技術(shù)可以用來增強(qiáng)GPS，如RAIM (接收機(jī)自主完好性監(jiān)測)，局部和廣域技術(shù)，完好性監(jiān)測和地球靜止衛(wèi)星(GEO)測距。RAIM是一種機(jī)載接收機(jī)用多余的偽距測量進(jìn)行完好性監(jiān)測的算法技術(shù)。局部和廣域技術(shù)是指局部和廣域差分技術(shù)，主要用以提高導(dǎo)航精度；完好性監(jiān)測是通過地面完好性監(jiān)測部分估計(jì)GPS衛(wèi)星的完好性，完好性信息將作為GPS式樣的導(dǎo)航電文從地球靜止衛(wèi)星向用戶廣播。地球靜止衛(wèi)星還發(fā)射GPS式樣的測距信號(hào)，因而提供附加的偽距源，這就是常說的地球靜止衛(wèi)星測距。,一般所謂的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)際上是廣域差分技術(shù)、完好性監(jiān)測和地球靜止衛(wèi)星測距三者的組合。就是說廣域增強(qiáng)系統(tǒng)具有三種功能，即GEO測距功能、完好性監(jiān)測功能和廣域差分功能。測距功能就是GEO衛(wèi)星發(fā)射類似于GPS的信號(hào)，這樣增加了用戶可用的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)，因而增強(qiáng)衛(wèi)星的導(dǎo)航可用性。廣播完好性信息功能將增加GPS/GEO導(dǎo)航服務(wù)的可用性。,廣域差分功能將增強(qiáng)GPS/GEO的導(dǎo)航服務(wù)性能(主要是精度)。一個(gè)廣域增強(qiáng)系統(tǒng)包括三部分：空間部分、地面部分和用戶部分?？臻g部分由攜帶導(dǎo)航轉(zhuǎn)發(fā)器的地球靜止衛(wèi)星組成，地面部分由若干參考站和主站組成。參考站采集GPS/GEO的距離和/或相位數(shù)據(jù)傳送至主站，在那里計(jì)算GPS差分改正數(shù)，利用參考站的測量殘差確定GPS/GEO的完好性。,GEO衛(wèi)星攜帶的導(dǎo)航轉(zhuǎn)發(fā)器向用戶廣播地面參考站得到的衛(wèi)星改正數(shù)據(jù)和完好性信息，并發(fā)射GPS測距信號(hào)和導(dǎo)航電文，猶如一個(gè)附加的GPS衛(wèi)星。地面部分還包括GEO的跟蹤站、主控站和數(shù)據(jù)發(fā)送站。,用戶部分是用戶接收機(jī)，這種接收機(jī)既能接收GEO發(fā)射的信號(hào)，也能接收GPS信號(hào)，與普通的GPS接收機(jī)具有兼容性。 差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用，它實(shí)際上是在一個(gè)測站對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的觀測量，兩個(gè)測站對(duì)一個(gè)目標(biāo)的觀測量或一個(gè)測站對(duì)一個(gè)目標(biāo)的兩次觀測量之間進(jìn)行求差，其目的在于消除公共項(xiàng)，包括公共誤差參數(shù)。,GPS定位誤差可分為3大類: 1)對(duì)每一個(gè)用戶接收機(jī)所公有的，即衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差和對(duì)流層誤差。 2)不能由用戶測量或由校正模型來計(jì)算的傳播延遲誤差。 3)各用戶接收機(jī)所固有的誤差，即內(nèi)部噪聲、通道延遲和多路徑效應(yīng)。 利用差分技術(shù)，第一類誤差可完全消除，第二類誤差大部分可消除，其主要取決于基準(zhǔn)接收機(jī)和用戶接收機(jī)的距離，第三類誤差則無法消除。差分GPS系統(tǒng)可以廣泛地用于軍事導(dǎo)航、精密導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛機(jī)精密進(jìn)場引導(dǎo)、車輛導(dǎo)航、近海及港口精密導(dǎo)航、海洋資源勘探、大地測繪、港口及航道測量與維護(hù)等軍民應(yīng)用場合。,7.2差分GPS的主要類型,根據(jù)差分GES基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為4類，即位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和載波相位差分。其工作原理相同，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對(duì)其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。所不同的是，發(fā)送改正數(shù)的具體內(nèi)容不一樣，其差分定位精度也不同。,7.2.1位置差分,從系統(tǒng)的構(gòu)成和原理上講，位置差分都是最簡單的一種差分方式。安裝在參考站上的GPS接收機(jī)觀測4顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位，解算出參考站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA(選擇可用性)影響、大氣影響、多路徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與參考站的已知坐標(biāo)是不一樣的，其誤差為,參考站利用數(shù)據(jù)鏈將此修正量發(fā)送出去，由用戶站接收并對(duì)其解算的用戶站坐標(biāo)進(jìn)行修正，即,考慮到修正量在t0時(shí)刻形成，而在tu時(shí)刻被用戶利用，可能造成修正量的“老化”，加入附加的修正，有,這種差分方式的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算方法簡單，只需在解算的坐標(biāo)中加修正量即可，能適用于一切GPS接收機(jī)，包括最簡單的接收機(jī)。缺點(diǎn)是必須嚴(yán)格保持參考站與用戶觀測同一組衛(wèi)星。如果有8顆可觀測衛(wèi)星，將組成70個(gè)組合，由于觀測環(huán)境不同，特別是用戶處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中時(shí)，無法保證兩站觀測同一組衛(wèi)星。 位置差分法適用于用戶與基準(zhǔn)站距離在1000km以內(nèi)的情況。,7.2.2 偽距差分,偽距差分是目前用途最廣的一種差分技術(shù)，幾乎所有的商用差分GPS接收機(jī)均采用這種技術(shù)。在參考站上的接收機(jī)要求得到它至可見衛(wèi)星的距離，并將此計(jì)算出的距離與含有誤差的測量值加以比較，利用一個(gè)-濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來修正測量的偽距。最后，用戶利用修正后的偽距求解出本身的位置。,基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)測量出全部衛(wèi)星的偽距pi和收集全部衛(wèi)星的星歷文件(A，e，i，t等)。利用已采集的軌道根數(shù)可計(jì)算出各個(gè)衛(wèi)星的地球坐標(biāo)(X，Y，Z)i，同時(shí)，可采用各種方法精確求出基準(zhǔn)站的地球坐標(biāo)(X，Y，Z)a。這樣，利用每一時(shí)刻計(jì)算的衛(wèi)星地球坐標(biāo)和基準(zhǔn)站的已知地球坐標(biāo)反求出每一時(shí)刻到衛(wèi)星基準(zhǔn)站的真距Ri。,這種差分的優(yōu)點(diǎn): 1)修正量是直接在WGS84坐標(biāo)系上計(jì)算的，無須坐標(biāo)變換，因而可保證精度。 2)這種方法能提供偽距修正量及其變化率，可以精確地考慮時(shí)間延遲的影響。 3)它能提供所有衛(wèi)星的修正量，用戶可選用任意4顆衛(wèi)星定位。 與位置差分相似，偽距差分能將兩站絕大部分公共誤差消除，但隨用戶到參考站距離的增加，系統(tǒng)誤差將增大。,表7-2是差分GPS誤差隨用戶至參考站距離變化的預(yù)算。,雖然表7-2中的數(shù)值代表了一種特殊工作環(huán)境下的結(jié)果，但其變化趨勢足以說明某些誤差被DGPS徹底消除了，另一些誤差不受距離變化的影響，更多的誤差隨距離增大而增大，其原因如下：,由于衛(wèi)星上的鐘與GPS時(shí)間并非精確同步，故GPS信號(hào)中所含的衛(wèi)星位置也無法與實(shí)際位置相一致。如圖7-1所示，若實(shí)際位置與GPS信號(hào)傳播的位置之間所預(yù)想的斜距為d，當(dāng)用戶用基準(zhǔn)站傳輸?shù)恼`差R校正其偽距測量值時(shí)，由于兩者相距D，故R R。,由式(7-14)可見: 1)用戶離基準(zhǔn)站的距離越大，用GPS差分法得到的位置精度越低。 2)如果把=dcos理解為衛(wèi)星的位置誤差，可直接得到對(duì)衛(wèi)星位置的精確測定與差分法定位精度的相關(guān)關(guān)系，即 |eu，b|D*/ 例 設(shè)衛(wèi)星位置誤差=100m，用戶至基準(zhǔn)站距離D =100km，偽距=20000km，則 |eu，b| 0.5m,eu，b是用差分法無法再消除的用戶斜距測量時(shí)存在的誤差。,局域差分GPS,所謂局域差分GPS是在地球上已知點(diǎn)(準(zhǔn)確己知其三維坐標(biāo))上設(shè)置一部GPS接收機(jī)，GPS接收機(jī)有對(duì)該點(diǎn)的三維位置坐標(biāo)指示值。因?yàn)镚PS系統(tǒng)有誤差，這個(gè)指示值與真實(shí)坐標(biāo)值有差異。這個(gè)差異是因?yàn)閷?duì)衛(wèi)星的距離測量不準(zhǔn)引起的，因此可由這個(gè)差異反算出對(duì)各顆在GPS接收機(jī)視界內(nèi)的衛(wèi)星的測距誤差。再把這些測距誤差作為校正數(shù)據(jù)，并通過通信鏈路廣播出去，附近的用戶GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，從通信鏈路接收來自基準(zhǔn)GPS接收機(jī)的誤差數(shù)據(jù)，用來校正自己的；因測量數(shù)據(jù)，從而達(dá)到提高自己的定位精度的目的。,局域增強(qiáng)依據(jù)的是，在同一地區(qū)、同一時(shí)間內(nèi)，GPS緩慢變化的系統(tǒng)誤差(包括衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差)和SA對(duì)定位精度的影響是相同或相近的，因此經(jīng)差分處理后會(huì)顯著地消除它們，從而改善系統(tǒng)精度。局域差分GPS有兩種基本工作方式，一種是位置差分，另一種是偽距差分。,局域差分GPS系統(tǒng)包括一個(gè)基準(zhǔn)接收機(jī)、一個(gè)廣播臺(tái)，兩者一起構(gòu)成差分臺(tái)；用戶則有相應(yīng)的廣播信號(hào)接收機(jī)和GPS用戶接收機(jī)。為了保證系統(tǒng)的完善性；差分臺(tái)還要配置監(jiān)視器；監(jiān)視GPS衛(wèi)星、基準(zhǔn)接收機(jī)的工作和廣播發(fā)射機(jī)的工作。這樣一套系統(tǒng)在空用中叫局域擴(kuò)展系統(tǒng)(LAAS)。,局域差分GPS只能覆蓋不大的區(qū)域，如果整個(gè)陸上空域都要用局域擴(kuò)展系統(tǒng)覆蓋起來，那么需要的局域擴(kuò)展系統(tǒng)太多，為此，產(chǎn)生了廣域差分GPS。廣域增強(qiáng)系統(tǒng)是在大范圍內(nèi)比較稀疏地布設(shè)一些監(jiān)測站，對(duì)GPS系統(tǒng)的誤差、完善性和電離層延時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，然后把監(jiān)測結(jié)果借助數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實(shí)時(shí)地傳送到地面上的主站，主站利用這些數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的各種誤差因素進(jìn)行解算，再把解算結(jié)果上傳至專門設(shè)置的靜地衛(wèi)星，以通過衛(wèi)星通信鏈路播發(fā)至這個(gè)大范圍內(nèi)的各用戶，用戶利用它對(duì)自己的解算數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使大范圍內(nèi)都能達(dá)到飛機(jī)I類著陸所要求的精度。,廣域增強(qiáng)不是廣播距各衛(wèi)星的距離修正值，而是廣播衛(wèi)星星歷的誤差矢量(t， x， y， z)和速率誤差矢量（ x， y， z，)因此克服了局域增強(qiáng)只在小范圍內(nèi)起作用的缺點(diǎn)。不過電離層修正仍與用戶所在的位置有關(guān)，為此要根據(jù)各基準(zhǔn)站所收集到的電離層傳播延遲數(shù)據(jù)，形成大范圍內(nèi)的修正數(shù)據(jù)格網(wǎng)圖，這個(gè)圖和星歷誤差矢量一起廣播使用。當(dāng)然實(shí)際上這種廣域增強(qiáng)不僅空用，其他海陸用戶也可以利用。,廣域增強(qiáng)系統(tǒng)的靜地衛(wèi)星用與GPS相同的頻率與擴(kuò)頻碼播發(fā)信號(hào)給用戶，因此用戶為利用廣域增強(qiáng)信號(hào)，不需要另有臺(tái)差分修正信號(hào)接收機(jī)，基本上只要用原GPS接收機(jī)作一些軟件修改即可，這就保證了廣域增強(qiáng)系統(tǒng)的用戶可接受性。,廣域差分是偽距差分在空域上的擴(kuò)展，旨在消除用戶至參考站距離對(duì)差分工作的影響。廣域差分GPS由一些主站、許多本地監(jiān)測站和向用戶廣播WAAS(廣域系統(tǒng))信號(hào)的地球靜止(GEO)衛(wèi)星組成。,廣域差分GPS各部分之間的信息流通關(guān)系可歸納如下: 1)位置精確已知的本地監(jiān)測站收集數(shù)據(jù)，其中包括對(duì)GPS衛(wèi)星的觀測量、對(duì)GEO衛(wèi)星的觀測量、大氣觀測量等，經(jīng)合理性檢驗(yàn)之后，由平面通信網(wǎng)傳送至主站； 2)主站將確定電離層校正值、衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星矢量誤差和衛(wèi)星的完善性。在主站中這些導(dǎo)出數(shù)據(jù)還要與由本地監(jiān)測站發(fā)來的數(shù)據(jù)一起經(jīng)過獨(dú)立的驗(yàn)證之后，才變?yōu)閃AAS的廣播電文，上行注入GEO衛(wèi)星； 3)GEO衛(wèi)星將WAAS電文廣播給用戶； 4)用戶利用所接收到的WAAS電文以提高其定位精度、完善性、可用性和連續(xù)性。,廣域差分GPS不像局域差分那樣，廣播的是偽距誤差這樣的標(biāo)量。而提供的是衛(wèi)星實(shí)際星歷與廣播星歷之間的矢量誤差，即由三維位置誤差和時(shí)間所組成的矢量，因此差分效果不受用戶距監(jiān)測站距離的影響。但電離層傳播修正量是隨用戶位置不同而不同的，為此WAAS系統(tǒng)把其覆蓋區(qū)劃成一個(gè)個(gè)方格，GEO廣播的是在格子節(jié)點(diǎn)(美國一共929個(gè))上垂直方向的實(shí)時(shí)電離層傳播修正量，而用戶則要根據(jù)自己的位置選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)再乘以一定的傾斜系數(shù)以完成修正。,WAAS系統(tǒng)的功能主要有三個(gè)：提高整個(gè)覆蓋范圍的定位精度，使之達(dá)到7.6cm (95%)，即I類精密進(jìn)場的要求；提高完善性，使對(duì)每次進(jìn)場提供危險(xiǎn)誤導(dǎo)信息的概率降至410-8，報(bào)警時(shí)間達(dá)5.2s；可用性提高到0.999。這是因?yàn)閃AAS的GEO衛(wèi)星也發(fā)射類似GPS的偽距測量信號(hào)，由于GEO衛(wèi)星是不怎么運(yùn)動(dòng)的，其效果相當(dāng)于3顆GPS衛(wèi)星?，F(xiàn)在看來，WAAS最主要的作用是提高完善性，包括在航路導(dǎo)航階段的完善性。,WAAS之所以用GEO衛(wèi)星廣播差分電文，原因之一是可以把其信號(hào)做得與GPS衛(wèi)星相類似，這樣用戶不需要像局域差分時(shí)那樣，還要有差分?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)，而只需對(duì)GPS接收機(jī)作最小的硬件修改，主要改軟件即可同時(shí)接收WAAS與GPS信號(hào)，這就提高了WAAS的用戶可接受性。 實(shí)現(xiàn)廣域差分的方式有很多種，這不僅取決于工作空域大小，還與用戶的性質(zhì)有關(guān)，但基本上都包括了對(duì)主要誤差源的附加修正。,FAA (聯(lián)邦航空局)在其1994年的一項(xiàng)計(jì)劃中列出了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將支持未來NAS(National Airspace System)的飛行安全性、有效性、增加機(jī)場和空域能力等一系列要求，正在著手推行WAAS和LAAS(局域系統(tǒng))方案。WAAS用來改善GPS SPS信號(hào)的完善性、可用性和精度，通過衛(wèi)星廣播對(duì)飛機(jī)的基本GPS SPS 修正信號(hào)，支持從航路直到Cat.I的所有飛行階段的基本導(dǎo)航方式。,LAAS也能改善GPS SPS信號(hào)的能力，支持Cat.I到Cat.III的精密進(jìn)場，它的修正信號(hào)是通過在飛機(jī)視線內(nèi)的地面參考站發(fā)布的，作用距離通常不超過80km。1995年FAA完成了用DGPS進(jìn)行Cat.III b自動(dòng)著陸可行性的飛行測試，Boeing公司進(jìn)行了它自己的類似實(shí)驗(yàn)，采用B -757飛機(jī)和分別由Collins/DASA，Honeywell/Pelorus，Littzon/hilcox提供的設(shè)備，其中Collins/DASA開發(fā)的系統(tǒng)于1996年3月在西安咸陽機(jī)場進(jìn)行了演示。,WAAS在(TAA Terminal Arrival Areas)那里的定義是，以GPS為基礎(chǔ)的導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)，它包括了GEO，WRS(廣域基準(zhǔn)站)，WMS(廣域主控站)和GES(地面地球站)，但具體的布置可能不同。,表7-3是幾種系統(tǒng)的配置。其中AAAS是亞-澳增強(qiáng)系統(tǒng)，它的工作過程是：WRS收集對(duì)所有可見的GPS和GEO的測量數(shù)據(jù)，按聯(lián)合軟件處理和匯總并發(fā)往各國的WMS；每個(gè)國家的WMS制作和編輯包括衛(wèi)星完善性電文、差分修正及電離層延遲信息的用戶數(shù)據(jù)電文，送到GES；經(jīng)交叉檢驗(yàn)、綜合，連同GPS信號(hào)一起上行到所有GEO。,廣域差分GPS網(wǎng)能同時(shí)在幾個(gè)基準(zhǔn)站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行觀測，這些基準(zhǔn)站的地心坐標(biāo)精確已知，同時(shí)可以利用觀測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測衛(wèi)星軌道誤差，即沿軌道方向(ATK)、垂直軌道方向(XTK)和沿徑向(RAD)的誤差分量。同時(shí)，可以進(jìn)行定軌，實(shí)時(shí)計(jì)算出衛(wèi)星軌道的ATK，XTK和RAD的修正量。這樣能把軌道精度改進(jìn)到2.6m。由此可將離基準(zhǔn)站300km的用戶，由星歷數(shù)據(jù)引起的差分誤差減小到0.7m以下。,利用來自4個(gè)或更多基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)，可以完成對(duì)每顆衛(wèi)星的位置和時(shí)間的最小二乘法求解。通過從基準(zhǔn)站到衛(wèi)星（xi，yi，zi）的矢徑關(guān)系，可以求解出衛(wèi)星ATK，XTK，RAD和時(shí)鐘誤差分量。時(shí)鐘誤差包括衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘偏移和由SA引入的誤差，由剩余的衛(wèi)星時(shí)鐘SA和徑向位置誤差將引起0.3m的距離誤差。 綜上分析，在600km范圍內(nèi)，采用廣域差分GPS，使定位精度提高了近4倍。,7.2.4相位平滑偽距差分,GPS接收機(jī)除了可以提供偽距測量外，稍加改進(jìn)還可提供載波相位測量。由于載波相位的測量精度比碼相位的測量精度高2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，如果能獲得載波整周數(shù)，就可以獲得近乎無噪聲的偽距測量。載波整周數(shù)(或稱整周模糊數(shù))的求解很困難，是目前正在研究的課題。但要獲得載波多普勒頻率卻是比較方便的，而實(shí)際上，載頻多普勒計(jì)數(shù)測量反映了載波相位變化信息，亦即反映了偽距的變化率，利用這一信息來輔助碼偽距測量可以獲得比單獨(dú)采用碼偽距測量更高的精度。,7.2.5載波相位差分,載波相位差分技術(shù)又稱為RTK技術(shù)(Real Time kinematic)，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測點(diǎn)的載波相位基礎(chǔ)上的。與偽距差分原理相同，由參考站通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)將其載波觀測量及站坐標(biāo)信息一同傳送給用戶。用戶接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來自參考站的載波相位，組成相位差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能實(shí)時(shí)給出厘米數(shù)量級(jí)的定位結(jié)果。,7.3 差分GPS的誤差分析,差分GPS的主要優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減小系統(tǒng)性誤差，而對(duì)隨機(jī)性誤差則沒有什么作用。但由誤差理論知道，系統(tǒng)誤差具有累積性影響；而偶然誤差具有隨機(jī)性，通過增加觀測次數(shù)(靜態(tài))或跟蹤觀測時(shí)間(動(dòng)態(tài))，可大大減弱偶然誤差的影響，提高測量結(jié)果精度。,差分校正的殘余誤差將影響差分G自導(dǎo)航解的精度，其關(guān)系式為: 差分GPS誤差=(殘余的偏差+噪聲)PDOP 式中PDOP的典型值為2.6，可以小到1(最佳衛(wèi)星幾何關(guān)系)。衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)，PDOP不斷發(fā)生著變化。限制差分GPS精度的因素有以下幾個(gè)。,1)星歷不確定性：星歷誤差不能由差分校正完全消除，剩余誤差是用戶與參考站之間距離的函數(shù)； 2)電離層延遲：用戶和差分參考站到衛(wèi)星的路徑經(jīng)過了不同的大氣層，因而導(dǎo)致了不同的信號(hào)延遲； 3)對(duì)流層延遲：當(dāng)?shù)貙?duì)流層條件對(duì)GPS信號(hào)有明顯影響，這種影響在用戶所在地和參考站所在地也許不相同；,4)地球曲率：即用戶可視的衛(wèi)星而參考站可能不可視； 5)遮擋：建筑物、結(jié)構(gòu)物或地形可能遮蔽衛(wèi)星信號(hào)，使之只對(duì)用戶可視而對(duì)參考站不可視； 6)多路徑：它由天線周圍的反射引起，其誤差具有隨機(jī)的性質(zhì)，任何兩個(gè)天線周圍的反射狀況都是不同的；,7)接收機(jī)噪聲：它是差分GPS的一個(gè)重要問題。噪聲電平與差分校正為相同的數(shù)量級(jí)甚至前者略大，當(dāng)接收機(jī)不處于一個(gè)固定位置以及位置精度系數(shù)不是最佳時(shí)，噪聲誤差特別明顯，用戶動(dòng)態(tài)將增加測量噪聲。 8）選擇可用性。,7.4 GPS現(xiàn)代化及其實(shí)質(zhì),GPS接收機(jī)的產(chǎn)量，1997年首次突破100萬臺(tái)。GPS產(chǎn)業(yè)已為美國增加10萬人的就業(yè)機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)2005年，GPS市場的年銷售額可能達(dá)到100120億美元，即在8年之內(nèi)增長4倍?？焖侔l(fā)展起來的GPS產(chǎn)業(yè)，已成為美國工業(yè)的新增長點(diǎn)，成為美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力之一。但是，GPS系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案是在1973年完成的。25年來的實(shí)踐證明：無論在系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)(系統(tǒng)組成，圖形和信號(hào)結(jié)構(gòu)，GPS政策，)上，或在實(shí)際應(yīng)用中，GPS系統(tǒng)都存在一些不足之處。,與俄羅斯的GLONASS和歐洲的GNSS系統(tǒng)相比，在某些方面，也顯得落后。GPS系統(tǒng)的現(xiàn)代化已提上日程。90年代以來，微電子技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)已獲得重大進(jìn)展，衛(wèi)星導(dǎo)航/定位的理論也日趨成熟。時(shí)至今日，GPS系統(tǒng)的現(xiàn)代化已成為可能。,GPS系統(tǒng)的主要問題有： 1)GPS的系統(tǒng)組成和信號(hào)結(jié)構(gòu)都不能滿足當(dāng)前的需要。例如：目前的衛(wèi)星圖形在高緯度地區(qū)，嚴(yán)重影響導(dǎo)航和定位，在中、低緯度地區(qū)，每天總有兩次盲區(qū)，每次盲區(qū)歷時(shí)2030min，盲區(qū)時(shí)，PDOP值遠(yuǎn)大于20，給導(dǎo)航和定位帶來了很大的誤差。 2)不僅將來，即使現(xiàn)在，GPS既不能滿足美國軍方的要求，也不能滿足全世界民用的需要。,3)現(xiàn)行的GPS雙用途政策，既遭到包括美國在內(nèi)全世界民間用戶的強(qiáng)烈反對(duì)，也得不到美國軍方的支持。軍方聲稱：影響美國國家安全利益。因此，制定新的GPS政策迫在眉睫。 4）實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位的精度低于GLONASS和GNSS系統(tǒng)。 為了克服GPS系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)，美國國防部制定了“GPS現(xiàn)代化規(guī)劃”。,7.4.1 GPS衛(wèi)星現(xiàn)代化的提出和內(nèi)涵,GPS現(xiàn)代化的提法是1999年1月25日美國副總統(tǒng)戈?duì)栆晕母娴男问桨l(fā)表的。文告只提出了幾項(xiàng)民用GPS導(dǎo)航技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，但其整個(gè)GPS現(xiàn)代化實(shí)質(zhì)是要加強(qiáng)GPS對(duì)美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的支撐和保持全球民用導(dǎo)航領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)地位。隨后美國軍方和波音公司(GPS系統(tǒng)主要制造商)發(fā)表的文章都闡明了它的內(nèi)涵：一是保護(hù)，即GPS現(xiàn)代化是為了更好地保護(hù)美方和友好方的使用，要發(fā)展軍碼和強(qiáng)化軍碼的保密性能，加強(qiáng)抗干擾能力；二是阻止，即阻擾敵對(duì)方的使用，施加干擾，施加SA，AS等； 三是保持，即是保持在有威脅地區(qū)以外的民用用戶有更精確更安全的使用。,目前在軌道上的28顆衛(wèi)星運(yùn)行正常。其中的26顆是屬于GPS BIOCKII A型，至2002年初，即由原計(jì)劃的5年壽命延長到10.6年。另外兩顆BIOCK IIR型號(hào)的GPS衛(wèi)星正在軌道上正常運(yùn)行，其中的一顆是1999年10月7日才發(fā)射的。最新型的BIOCK II F已有6顆進(jìn)入了工廠生產(chǎn)線，其中的第一、第二顆計(jì)劃在2001年發(fā)射。,7.4.2 GPS現(xiàn)代化計(jì)劃中的軍事部分,美國提出GPS現(xiàn)代化的基本目的是滿足和適應(yīng)21世紀(jì)美國國防現(xiàn)代化發(fā)展的需要，這是GPS現(xiàn)代化中第一位的，根本的。具體地說，GPS現(xiàn)代化是為了更好地支持和保障軍事行動(dòng)。引用美軍一名將領(lǐng)的原話：在軍事行動(dòng)的，或有危險(xiǎn)的，或有威脅的環(huán)境下，要求GPS能對(duì)作戰(zhàn)成員的戰(zhàn)斗力提供更好的支持，對(duì)他們的生命提供更安全的保障，能有助于各類武器發(fā)揮更有效的作用。,美國經(jīng)過調(diào)查認(rèn)為，軍事用戶對(duì)GPS的需求大體有以下4個(gè)主要方面: 1)在今后“信息戰(zhàn)”“電子戰(zhàn)”的背景下，GPS必須要有更好的抗電子干擾能力； 2)要有安全的GPS使用范圍，這包括兩方面的含義，一是GPS用戶能安全使用，二是對(duì)不同類型GPS用戶要有不同使用范圍，要區(qū)別對(duì)待； 3)GPS用戶要有更短的首次初始化時(shí)間；,4)和其他軍事導(dǎo)航系統(tǒng)和各類武器裝備要相互適配。使用美國GPS精碼P(Y)的除美國軍方以外，目前美國軍方授權(quán)所在國家和地區(qū)的軍方使用的有27個(gè)。其中主要是北約國家的軍方，在授權(quán)亞太地區(qū)軍方使用的國家和地區(qū)主要有：韓國、中國臺(tái)灣、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰國等。 GPS除了在各類運(yùn)載器(包括載人和火器)的導(dǎo)航和定位方面發(fā)揮了巨大作用外，在對(duì)戰(zhàn)斗人員的支持和援助中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用，因此獲得了極高的評(píng)價(jià)。,在上述軍事用戶需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，美國軍方和情報(bào)部門在l999年6月作出以下4項(xiàng)GPS現(xiàn)代化的相應(yīng)技術(shù)措施： 1)增加GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度，以增加抗電子干擾能力； 2)在GPS信號(hào)頻道上，增加新的軍用碼(M碼)，要與民用碼分開。M碼要有更好的抗破譯的保密和安全性能； 3)軍事用戶的接收設(shè)備要比民用的有更好的保護(hù)裝置，特別是抗干擾能力和快速初始化功能； 4)創(chuàng)造新的技術(shù)，以阻止和阻擾敵方使用GPS。,為了更好地適應(yīng)民用導(dǎo)航、定位、大氣探測等方面的需求，美方認(rèn)為它大體有以下5個(gè)主要方面。 1)改善民用導(dǎo)航和定位的精度； 2)擴(kuò)大服務(wù)的覆蓋面和改善服務(wù)的持續(xù)性； 3)提高導(dǎo)航的完善性，如增強(qiáng)信號(hào)功率，增加導(dǎo)航信號(hào)和頻道； 4)保持GPS在全球定位系統(tǒng)中技術(shù)和銷售的領(lǐng)先地位； 5)注意和現(xiàn)有的以及將來的民用其他空間導(dǎo)航系統(tǒng)的匹配和兼容。,7.4.3 GPS現(xiàn)代化計(jì)劃中的民用部分,基于上述需求，美方擬采取的措施有： 在一年一度評(píng)估的基礎(chǔ)上，決定是否將SA信號(hào)強(qiáng)度降為零。 停止SA的播放，使民用實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的精度提高35倍，這已在2001年5月1日零點(diǎn)開始實(shí)行。這里要說明一點(diǎn)， 美國軍方已經(jīng)掌握了GPS施加SA的技術(shù)，即GPS可以在局部區(qū)域內(nèi)增加SA信號(hào)強(qiáng)度，使敵對(duì)方利用GPS時(shí)嚴(yán)重降低定位精度，無法用于軍事行動(dòng)。 在L2頻道上增加第二民用碼，即CA碼。這樣用戶就可以有更好的多余觀測，以提高定位精度，并有利于電離層的改正。 增加L5民用頻率，這有利于提高民用實(shí)時(shí)定位的精度和導(dǎo)航的完善性。,7.4.4 GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的進(jìn)程安排,GPS現(xiàn)代化第一階段發(fā)射12顆改進(jìn)型的GPS BIOCK IIR型衛(wèi)星，它們具有一些新的功能。即能發(fā)射第二民用碼，在馬上加載CA碼；在L1和L2上播發(fā)P(Y)碼的同時(shí)，在這兩個(gè)頻率上還試驗(yàn)性的同時(shí)加載新的軍碼(M碼)；IIR型的信號(hào)發(fā)射功率，不論在民用通道還是軍用通道上都有很大提高。 GPS現(xiàn)代化第二階段發(fā)射6顆GPS BIOCK IIF。GPS BIOCK IIF型衛(wèi)星除了有上面提到的GPS BIOCK IIR型衛(wèi)星的功能外，還進(jìn)一步強(qiáng)化發(fā)射M碼的功率和增加發(fā)射第三民用頻率，即L5頻道。,GPS IIF型衛(wèi)星的第一顆的發(fā)射不遲于2005年。到2008年在空中運(yùn)行的GPS衛(wèi)星中，至少有18顆II F型衛(wèi)星，以保證M碼的全球覆蓋。到2016年GPS衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)全部以II F衛(wèi)星運(yùn)行，共計(jì)24 +3顆。 GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的第三階段發(fā)射的GFS BLOCK III型衛(wèi)星，在2003年前完成代號(hào)為GPS III的GPS完全現(xiàn)代化計(jì)劃設(shè)計(jì)工作。目前正在研究未來GPS衛(wèi)星導(dǎo)航的需求，討論制定GPS III型衛(wèi)星系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)完善性、可靠程度和各種可能的風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)劃在2008年要發(fā)射GPS III的第一顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。計(jì)劃用近20年的時(shí)間完成GPS III計(jì)劃，取代目前的GPS II。,7.5 GPS干擾和抗干擾技術(shù),7.5.1 導(dǎo)航戰(zhàn)中的GPS抗干擾技術(shù) 所謂“導(dǎo)航戰(zhàn)”就是保持己方充分利用GPS導(dǎo)航，同時(shí)阻止敵方利用GPS導(dǎo)航，又使民用GPS導(dǎo)航不受影響.,由于在GPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段.設(shè)計(jì)者并沒有把該系統(tǒng)在干擾環(huán)境下工作的能力放到很高的地位去考慮，僅僅把它作為戰(zhàn)爭環(huán)境下一種導(dǎo)航輔助手段，所以GPS很容易受到干擾.,這主要是由于: （1）GPS衛(wèi)星距離GPS接收機(jī)20000多公里，信號(hào)到達(dá)地球表面時(shí)己經(jīng)很微弱，信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)于在20000多公里之外看到的一盞25瓦的燈炮亮度；,（2）現(xiàn)有GPS信號(hào)的發(fā)射頻率、調(diào)制特性和導(dǎo)航電文眾所周知，敵對(duì)方很容易對(duì)其進(jìn)行干擾。美國聯(lián)邦航空局負(fù)責(zé)電子對(duì)抗的研究部門在1996年12月2日到1997年1月7日對(duì)GPS進(jìn)行干擾測試表明，干擾功率1瓦的干擾機(jī)，天線指向?yàn)樗骄€以上不超過20度時(shí)，能對(duì)200公里范圍內(nèi)的GPS接收機(jī)進(jìn)行干擾.,針對(duì)GPS易受干擾這一弱點(diǎn)，GPS聯(lián)合計(jì)劃辦公室于1988年列出了30種有助于改進(jìn)GPS性能的技術(shù)，其中主要是抗干擾技術(shù).已經(jīng)掌握及近期(5年內(nèi))有望投入使用的技術(shù)有:,（1）直接P(Y)碼捕獲技術(shù),由于C/A碼只有25dB干信比的抗干擾能力，因此經(jīng)不起干擾，而P(Y)碼有43dB的抗干擾能力。1990年5月29日美國的助理國防部長重申，所有軍兵種在所有直接作戰(zhàn)操作中，必須使用P(Y)碼接收機(jī)，按照這一政策，美國將現(xiàn)有軍用的只能在L1頻率上單頻工作的C/A碼小型手持式GPS接收機(jī)改進(jìn)成可在L1和L2雙頻上工作的P(Y)接收機(jī)。將現(xiàn)有先捕獲民用的C/A碼才能轉(zhuǎn)入跟蹤軍用的P(Y)碼的軍用機(jī)載GPS接收機(jī)，采用多(1023個(gè))相關(guān)器技術(shù)或小型化的高穩(wěn)定時(shí)鐘技術(shù)，對(duì)P(Y)碼進(jìn)行直接捕獲，并引入GPS接收機(jī)應(yīng)用模塊技術(shù)，使接收機(jī)更容易嵌入其它系統(tǒng)中.,(2)采用自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù),自適應(yīng)調(diào)零天線包括多個(gè)陣元的天線陣，陣中各天線與微波網(wǎng)絡(luò)相連，而微波網(wǎng)絡(luò)又與一個(gè)處理器相連，處理器對(duì)從天線經(jīng)微波網(wǎng)絡(luò)送來的信號(hào)進(jìn)行處理后，反過來調(diào)整微波網(wǎng)絡(luò)，使對(duì)各陣元的增益和/或相位發(fā)生改變，從而在天線陣的方向圖中產(chǎn)生對(duì)著干擾源方向的零點(diǎn)，以減低干擾機(jī)的效能?？梢缘窒母蓴_數(shù)量等于天線陣元數(shù)減1。如果做得好，自適應(yīng)調(diào)零天線可以使GPS接收機(jī)的抗干擾能力提高4050dB。目前，Blook IV戰(zhàn)斧式導(dǎo)彈和F-16戰(zhàn)斗機(jī)都安裝了采用這種自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)的抗干擾接收機(jī)。,(3)GPS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)組合技術(shù),GPS與INS組合后，當(dāng)GPS承受射頻干擾時(shí)，INS系統(tǒng)可提供記憶功能，并使組合系統(tǒng)最終從所產(chǎn)生的任何導(dǎo)航誤差中恢復(fù)，繼續(xù)完成導(dǎo)航任務(wù)。干擾消失后，INS又可協(xié)助GPS迅速重新捕獲信號(hào)。使用GPS與INS組合技術(shù)可使系統(tǒng)的抗干擾能力提高1015%。目前GPS與INS組合導(dǎo)航方式己在各類巡航導(dǎo)彈、精確制導(dǎo)炸彈等精確制導(dǎo)武器方面獲得了廣泛的應(yīng)用。,(4)抗干擾濾波器技術(shù),可以用微電子線路或軟件來實(shí)現(xiàn)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要像自適應(yīng)調(diào)零天線那樣增加設(shè)備的體積、重量和價(jià)格，而且可大大提高GPS接收機(jī)的抗干擾性能。,(5)研制對(duì)GPS干擾源的探測和定位系統(tǒng),這種對(duì)GPS干擾源探測和定位的先進(jìn)精確目標(biāo)捕獲系統(tǒng)能對(duì)阻斷或干擾GPS的RF信號(hào)進(jìn)行定位，探測對(duì)GPS的有意干擾或人為干擾，并收集有關(guān)干擾源的詳細(xì)信息，以便采取相應(yīng)的保護(hù)措施。系統(tǒng)可做成吊艙形式或直接安裝在EA-6B、F-18、EP-3等多種平臺(tái)上.,(6)陸基偽衛(wèi)星技術(shù),它可在關(guān)注的區(qū)域內(nèi)從地面發(fā)射差分GPS信號(hào)，改善信號(hào)捕獲能力和提高精度等。,較長期(510年)內(nèi)可能出現(xiàn)的抗干擾技術(shù)包括：波束形成天線，提高信號(hào)發(fā)射功率，采用新的Lm碼結(jié)構(gòu)，新型的時(shí)間源如：小功率原子鐘，機(jī)載偽衛(wèi)星技術(shù)和數(shù)字波束調(diào)向天線技術(shù)等，最終有望將GPS接收機(jī)的抗干擾性能提高到120dB量級(jí)。提高GPS的抗干擾性能迫使敵方增加干擾機(jī)的信號(hào)功率方能維持其有效性。最終的結(jié)果是干擾機(jī)的尺寸和射頻能量出現(xiàn)增長，從而容易受到檢測和反輻射導(dǎo)彈的攻擊。如果接收機(jī)的抗干擾能力能夠提高大約18dB，就會(huì)使處于固定位置上的干擾機(jī)受到攻擊。如果可提高40dB或更多，則干擾機(jī)遭受攻擊的可能性會(huì)更大，從而保持GPS系統(tǒng)的堅(jiān)固性。,3導(dǎo)航戰(zhàn)中的GPS干擾技術(shù),為了阻止敵方在戰(zhàn)場上利用民用GPS信號(hào)和其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(如俄羅斯的GLONASS和新出現(xiàn)的歐洲伽利略系統(tǒng))在戰(zhàn)場上與美國對(duì)抗，美國正在發(fā)展GPS干擾技術(shù)，通過上面的介紹可知，對(duì)沒有進(jìn)行抗干擾處理的C/A碼GPS 接收機(jī)進(jìn)行干擾，那是十分容易進(jìn)行的。,根據(jù)英國的試驗(yàn)，1W功率的調(diào)頻噪聲GPS干擾機(jī)，可使22公里內(nèi)的民用接收機(jī)失效。俄羅斯近期研制出一種GPS便攜式干擾機(jī)。干擾功率為8瓦，在無遮蔽GPS接收機(jī)工作在CA碼接收周期的條件下干擾距離可超過200公里，接收機(jī)在跟蹤方式P(Y)碼工作時(shí)，8瓦的寬帶噪聲干擾機(jī)干擾距離可以超過40公里，音頻干擾機(jī)的干擾距離超過80公里。然而如果接收機(jī)的抗干擾能力提高25dB，同樣8瓦干擾機(jī)，在使用寬帶噪聲干擾時(shí)干擾距離不到2公里，使用音頻干擾時(shí)干擾距離不到4公里。,由此可見，干擾經(jīng)過上述抗干擾處理的GPS系統(tǒng)不是件輕而易舉的事。美國在發(fā)展它們的GPS干擾技術(shù)時(shí)，考慮到敵對(duì)方的導(dǎo)航系統(tǒng)可能裝備有GPS抗干擾技術(shù)，因此，它們正在計(jì)劃發(fā)展的GPS干擾系統(tǒng)是一個(gè)分布式、立體干擾系統(tǒng)，在偵察引導(dǎo)站的控制下，可在合適的時(shí)間、合適的地點(diǎn)形成機(jī)動(dòng)靈活的多方位，不同高度的分布式干擾，使敵GPS接收機(jī)難以防范和抵抗。,他們正在發(fā)展的干擾機(jī)有置于地面的，車載的，氣球載的，固定翼機(jī)(無人機(jī))和旋翼機(jī)載的。干擾機(jī)的有效輻射功率小到1W，大到100kW。有用固定向天線，也有用全向天線的，施放干擾的技術(shù)也有講究，總之是要干擾敵對(duì)方，而不是干擾自己和民用，調(diào)制波形有窄帶和寬帶兩類，其中寬帶干擾效果較為顯著。據(jù)認(rèn)為，地面干擾機(jī)和空中干擾機(jī)各有各的長處。地面干擾機(jī)易于布置而且可以作成各式各樣，比如美國海軍航空兵作戰(zhàn)中心研制出的一種GPS 干擾機(jī)樣機(jī)，只有一聽可口可樂那么大，而且可以作成各種形狀，混在不易發(fā)現(xiàn)的地方，可以遠(yuǎn)距離干擾，干擾機(jī)的價(jià)格卻只有250美元左右，因此可在特種部隊(duì)中大量使用。,但是GPS接收天線對(duì)5的方向進(jìn)入接收天線，提高干擾機(jī)的干擾性能，增大干擾機(jī)的覆蓋范圍，不過其數(shù)量不可能如地面那么大，而且不易在合適的時(shí)間出現(xiàn)在需要的地點(diǎn)，當(dāng)然還有擊落問題。,發(fā)展我國GPS干擾的途徑,GPS系統(tǒng)由衛(wèi)星、地面測控站和用戶三個(gè)源和由地面測控站向衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文和控制指令的上行通道及由衛(wèi)星向用戶廣播導(dǎo)航電文的下行通道二條通道組成。對(duì)源的干擾主要是毀壞式干擾.由于衛(wèi)星運(yùn)行在離地20000多公里的軌道上，對(duì)其實(shí)施硬摧毀并非易事，地面測控站建在美國本土和大洋中的海島上，安全可靠，不易受到硬武器的直接攻擊.用戶部門又具有極大的機(jī)動(dòng)性和分散性，要想損毀它們更是困難。,對(duì)GPS地面站的上行通道進(jìn)行干擾，也很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镚PS導(dǎo)航衛(wèi)星只有在通過位于美國的控制站上時(shí)才打開接收機(jī)，接收地面控制信號(hào)，而且該遙控信號(hào)采用了許多加密和抗干擾措施，對(duì)其進(jìn)行干擾目前技術(shù)尚未成熟。而有可能實(shí)現(xiàn)的就是對(duì)GPS接收機(jī)的下行信道進(jìn)行干擾。因?yàn)镚PS接收機(jī)為了獲取所需的導(dǎo)航信息，總是打開的，而且為了同時(shí)接收在空中運(yùn)轉(zhuǎn)的多顆GPS導(dǎo)航星的信號(hào)，其接收天線波束較寬，加上接收機(jī)相距導(dǎo)航星遙遠(yuǎn)，接收信號(hào)非常弱，因此從目前來看對(duì)其進(jìn)行干擾是比較可行的。,在戰(zhàn)時(shí)，在關(guān)鍵階段實(shí)施對(duì)重點(diǎn)戰(zhàn)場上主要方向的GPS接收機(jī)進(jìn)行實(shí)施區(qū)域性局部電子干擾，可使敵方對(duì)此地域無法利用GPS進(jìn)行定位和導(dǎo)航，或使其定位誤差增大，不能獲取精確的導(dǎo)航定位信息，從而破壞敵方對(duì)GPS的利用。,4.1 GPS信號(hào)的偵測,導(dǎo)航戰(zhàn)計(jì)劃中，GPS系統(tǒng)經(jīng)過上述一系列抗干擾措施，如陸基或機(jī)載偽衛(wèi)星技術(shù)，Lm，新碼結(jié)構(gòu)等技術(shù)后，在戰(zhàn)時(shí)，GPS的信號(hào)結(jié)構(gòu)及信號(hào)參數(shù)有可能發(fā)生改變，根據(jù)和平時(shí)期已知的各種參數(shù)和GPS接收機(jī)的處理流程發(fā)展起來的干擾設(shè)備，就可能因?yàn)镚PS信號(hào)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的變化而產(chǎn)生不了預(yù)定的干擾效果.因此對(duì)一個(gè)完善的GPS干擾系統(tǒng)來說，必須具有對(duì)GPS信號(hào)的偵測功能，完成GPS信號(hào)的截獲、分析以及載頻、碼速甚至碼型等參數(shù)的測量，用偵測得到的GPS信號(hào)參數(shù)來引導(dǎo)GPS干擾機(jī)，并要能兼顧干擾地形匹