0 引言

随着卫星导航技术的日渐成熟，全球卫星导航系统(global navigation satellite system，GNSS)可以在全球范围内提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时(positioning，navigation and timing，PNT)服务，无论是在经济、军事领域还是在社会生活中都发挥着越来越重要的作用。正是由于GNSS在众多专业领域得到了广泛的应用，尤其是在军事领域，使得GNSS干扰与反干扰技术成为了国内外研究的热点。文献[1]阐述了当前抗欺骗干扰方法存在的问题和未来欺骗防护技术的发展趋势。文献[2]指出了现有抗欺骗方法的缺陷及将来可能采取的抗欺骗干扰手段。文献[3-4]按照信号层加密处理阶段、射频前端处理阶段、基带中频信号处理阶段、导航信息输出阶段等4个阶段对当前的抗欺骗干扰技术体系进行了归纳分析，并指出当前抗欺骗干扰技术存在的局限性，提出了一种欺骗功率控制策略，通过实时调整欺骗干扰的总功率及各支路信号功率，使得噪声基底的抬高幅度和最大欺骗信号信噪比限制在一定范围内，可实现持续有效欺骗。文献[5]从信号体制设计和接收机信号处理2个不同层面提出了一系列通用的抗欺骗措施，可直接用于GNSS接收机的抗欺骗设计。文献[6]提出了一种根据探测到的飞行器轨迹，通过对卫星上施加传播时延和多普勒控制量来实现位置和速度同时欺骗的方法。文献[7]提出了一种基于信号能量的自动增益控制(automatic gain control，AGC)欺骗检测算法，当欺骗干扰引入时，接收信号总能量会增加，AGC减小，进而实现对欺骗干扰的检测。文献[8]提出了一种基于加速度计的欺骗检测算法，通过对比加速度计信息与GNSS信息的差异来实现欺骗干扰的检测。

当存在干扰信号时，GNSS接收机自身如何准确判断干扰信号是否存在，是实施反干扰的关键。鉴于此，本文针对惯性导航系统(inertial navigation system，INS)与GNSS组合导航系统，从定位的角度仿真分析了当卫星信号遭到干扰时，GNSS定位结果与INS输出结果之间的差异变化特性。

1 干扰方式

卫星导航干扰技术分压制式干扰和欺骗性干扰2种。

1.1 压制式干扰

压制式干扰目的是使GNSS接收机失去定位能力。根据干扰频谱宽度与被干扰GNSS接收机通频带的比值，压制式干扰可分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰等。

瞄准式干扰是指用于干扰的载频与GNSS接收机通信信号频率重合，频谱宽度基本相同，而功率明显强于对方通信信号。由于其干扰频率集中，干扰能量全部用来压制对方的通信信号，因而干扰信号的利用率高、干扰效果好；但同时要求干扰的频率重合度要好，对干扰机性能要求高，需要有专门的引导干扰频率的侦察单元。

阻塞式干扰是在很宽的频带(一般在数十兆赫以上)上发射噪声干扰信号，在此频带内的所有通信设备都将受到干扰。由于干扰功率分散在很宽的频带上，要想实现有效压制，就必须采用大功率干扰发射机。

信道冲激响应是描述无线信道中最重要的一个信道参数，多普勒谱、时延功率谱都是在信道冲激响应的基础上进行处理获得的。

1.2 欺骗式干扰

欺骗干扰并不是通过噪声压制GNSS接收机，使其不能接收真实信号，而是制造虚假卫星信号，经过一定的技术处理，使得该虚假信号具备GNSS接收机期望信号的特征，使GNSS接收机错误的理解和使用该虚假信号。卫星导航欺骗干扰技术按照欺骗方式的不同，可分为2类：一类是简单欺骗干扰；另一类是隐蔽欺骗干扰。

简单欺骗干扰，即欺骗干扰只是通过各种欺骗的手段，使得GNSS接收机解算出错误的位置信息，从而输出错误结果。此类干扰在干扰前跟干扰后GNSS接收机的输出位置信息存在较大的差异。正是这种差异性的存在使得简单欺骗干扰易被发现。

隐蔽欺骗干扰：这类干扰逐渐拉偏GNSS接收机的位置信息，此时在只有当INS的精度很高，一般位置误差小于0.5 n mile/h 时，操作人员才能发现GNSS接收机故障；若INS精度较差，操作人员无法判断GNSS接收机输出的位置信息是否错误。

2 INS/GNSS抗干扰技术

2)干扰功率很强时，GNSS接收机将不能正常工作，没有定位结果输出。

图1表示INS/GNSS组合一般组合方式。在组合系统中，GNSS测量抑制了惯性导航的误差积累，而INS对GNSS导航结果进行了平滑且抑制了信号的跳变；当GNSS信号受到干扰时，可以利用INS信息对干扰进行判断，剔除GNSS数据异常值。

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图1 INS/GNSS组合一般组合方式

图2为INS/GNSS松耦合组合结构，GNSS输出的位置和速度作为测量输入提供给卡尔曼滤波器，组合卡尔曼滤波器进而估算出INS误差，再对INS导航参数进行校正，校正后的INS导航参数为组合导航参数输出[11]。松耦合组合导航的优势在于除了组合导航信息输出，还有独立的GNSS导航信息输出以及独立的INS导航信息输出。

扫频干扰结合了瞄准式干扰和阻塞式干扰的特点，在任一时刻，干扰机产生的杂波信号带宽与瞄准式干扰一样，与GNSS接收机的带宽相当；但杂波信号频率又在一个更宽的频率范围内周期变化，相当于以杂波的带宽在大频率范围内扫描：这样，即使GNSS接收机的工作频率不确定，但只要落入扫频的范围，就存在干扰进入GNSS接收机内的可能性。

图2 INS/GNSS松耦合组合结构

图3为INS/GNSS组合导航数据融合流程，GNSS系统有自己独立的导航信息输出，INS也有自己独立导航信息输出，当二者之间的差值大于一定的阈值ΔP时，则认为GNSS导航信息异常，GNSS接收机可能受到干扰[12]。ΔP的选择与惯性导航系统和GNSS性能有关。

图3 INS/GNSS数据融合流程

3 干扰环境下INS/GNSS仿真分析

针对高、低精度INS与GNSS组合导航系统，分别采用简单欺骗干扰和隐蔽欺骗干扰对GNSS接收机特性进行仿真分析。

3.1 压制干扰下GNSS接收机特性分析

农业面源污染治理任务繁重，结合《行动计划》，农业农村部将目光聚焦农业投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源化、产业模式生态化。

1)干扰功率中等时，会导致GNSS接收机的信号质量下降，因此信号的载噪比较低，如果大部分信号的载噪比低于30 dB Hz，则可放弃使用接收机定位结果；

此类干扰目的在于阻塞GNSS接收机正常工作。根据干扰功率的大小GNSS接收机主要有2种现象：

INS具有故障率低、连续性好、数据更新率高、短期高精度等优点；但是由于导航信息经过积分得到，导致误差随时间积累，长期定位精度较差。INS/GNSS组合系统实现了INS和GNSS之间的优缺点互补，结合了2种系统技术的优势，以提供连续、高带宽、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数[9-10]。

欺骗干扰在GNSS接收机端的现象主要有2种：简单欺骗干扰和隐蔽欺骗干扰。

面对乡镇企业三分天下有其一的咄咄逼人态势，国企被动地进入改革阶段。1984年，石家庄造纸厂被当时担任销售科长的马胜利承包以后，效益一下子翻了番，在全国引发了轰动，福建有55个厂的厂长共同呼吁向厂长放权，中央也提出要加强企业自主权，国企中开始推行厂长经营责任制。

3.2 欺骗干扰下GNSS接收机特性分析

一是对PCK的组成成分进行静态分析，代表性的研究如Carter[3]、Gudmundsdottir[4]、Grossman[5]等人的研究，这些研究更多地是对Shulman提出的PCK的组成成分进行拓展.

简单欺骗干扰：即欺骗干扰只是简单使接收机输出错误的结果，此时接收机输出的结果与INS输出的结果之间会有很大的误差；因此可以依据这一现象发现欺骗干扰，并舍弃GNSS接收机的使用。

隐蔽欺骗干扰，通过使用一些精准的欺骗干扰方式，使得GNSS接收机的输出结果与真实位置逐渐拉偏，从而GNSS接收机输出的位置信息与真实位置误差越来越大。由于整个欺骗的过程是一个渐变的过程，此类干扰信号不易被GNSS接收机察觉。

分别对高、低精度INS仿真分析如图4～图9所示。

图4 高精度INS，无干扰

图5 高精度INS，简单欺骗干扰

图6 高精度INS，隐蔽欺骗干扰

图7 低精度INS，无干扰

图8 低精度INS，简单欺骗干扰

图9 低精度INS，隐蔽欺骗干扰

由图5～图6和图8～图9可知，在欺骗初期无法依据INS输出的定位结果PI和GNSS输出的定位结果PS单个历元之间的差异来判断GNSS输出的定位结果PS是否正确。随着GNSS受到干扰，载体被逐渐拉偏，单个历元的INS输出的定位结果PI和GNSS输出的定位结果PS之间的差异越来越大，此时可以根据该差异来判断GNSS是否可用。

正在开会的一些参政员听说戴笠到黄炎培家认了错后，讥笑说：“以往做惯了‘老子’的戴笠，这回栽在黄炎培手里做了一次‘儿子’，活该！”还有的参政员十分佩服黄炎培的胆量和斗争艺术。他们说：“许多人一听说戴笠，不寒而栗，避而远之，更不用说斗他了。只有黄参政员有这个气魄和胆量。”

图10为无欺骗干扰、简单欺骗干扰、隐蔽欺骗干扰时GNSS和INS输出的定位结果差异累加值的变化情况。GNSS和INS结果差异累加值的计算公式为

（2）重当前轻发展。产品质量大数据需要对产品全生命周期各离散环节的信息进行全面采集。我国对产品质量信息的采集主要集中于产品的设计和生产过程，特别是成品的标准符合性信息。近年来，售后服务信息也成为企业信息采集的重点，但物料采购环节和进货环节的信息仍较为匮乏。同时，各地、各部门、各行业都在采集信息、发布信息，而这些数据都是从某一主体自身当前需要出发进行采集、发布的，缺乏系统化、前瞻性设计，相对于企业、产业发展需要的整体数据而言，往往呈现碎片化特征。企业、特别是大多数中小微企业，其不熟悉产品质量大数据的应用场景，质量基础设施和信息化建设薄弱，故数据的碎片化特征更为明显。

(1)

式中：PS(i)为i时刻GNSS输出的定位结果；PI(i)为i时刻INS输出的定位结果。

综合上述图形可见，简单欺骗干扰下的‖PS-PI‖累加值y(k)大于无欺骗干扰的情形，而隐蔽欺骗干扰下的y(k)小于无欺骗干扰的情形，这说明使用y(k)有时不能准确检测出欺骗干扰；因此在INS精度较差时，依据PS和PI之间的差异来判断PS是否正确的方法不够稳健。

图10 低精度INS下‖PS-PI‖累加值变化情况

4 结束语

本文基于高、低精度INS条件下INS/GNSS组合导航系统，针对GNSS接收机被干扰的情形，仿真分析了载体的真实位置、INS输出的定位结果与GNSS输出的定位结果3者之间的关系。当GNSS接收机被干扰时，INS输出的位置信息与GNSS输出的位置信息之间的差异越来越大；但是在低精度INS条件下，单纯使用INS定位信息与GNSS定位信息之间的差异来判断GNSS接收机是否受干扰的方法不够稳健，需结合其他手段共同判断。

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