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应用见解

因 GPS 干扰而漂流


GNSS/GPS 接收器作为许多海上和近岸应用中的关键元件的重要性。
海上 GPS / GNSS 干扰 
从建设海上风电场和疏浚港口到海洋勘测和铺设水下电缆,GPS 接收器已成为许多海上和近岸应用的关键元件。海上 GPS 定位的任何停机都可能造成危险且代价高昂的后果。GPS 停机越来越多地 归因于干扰。 

谢尔特岛上车内线性调频干扰器的位置,用于模拟圣地亚哥湾 GPS 干扰的影响
 
GPS 信号的传输功率相当于标准灯泡的功率,预计传输距离超过 20,000 公里(12,400 英里),并且到达时仍然适合高精度位置计算。在大多数情况下,信号到达时相对毫发无伤,然而,在热背景噪声之上几乎无法区分,因此它们可能成为任何经过的干扰源的目标。

RTK 和 PPP 特别容易受到攻击
海事应用越来越多地使用 RTK 和 PPP 等高精度定位,它们不仅使用调制到信号上的代码信息,还使用信号本身的相位。在存在干扰的情况下,这些基于相位的模式首先受到影响。

能有多糟糕
严格禁止使用 GPS 干扰器,但可以使用 GPS 模拟器来估计其影响。以圣地亚哥港为例,模拟器被编程为生成 GPS 信号,接收器可以在该位置的船上看到这些信号。通过将模拟器信号与干扰机信号混合来模拟 GPS 信号的干扰。由于干扰机位于第一张图所示的位置,并且 GPS 接收器位于海湾附近的一艘船上,因此可以使用标准无线电波传播模型来推断整个海湾的干扰影响。

GNSS 射频干扰的不同原因
 
GPS/GNSS 线性调频干扰器的影响
图 2 中的结果表明,在没有高级干扰抑制和监控 ( AIM+ ) 的情况下,一台小型 10 mW 线性调频干扰器可以干扰数百米外的 RTK 定位。当 AIM+ 激活时,非 RTK 区域会缩小到干扰机附近的几米。

圣地亚哥湾 10 mW 线性调频干扰器对使用和不使用 AIM+ 干扰缓解的 GPS 定位的影响

连续波干扰源的影响
使用相同功率的连续波 (CW) 干扰源重复测试,使用 AIM+ 的结果更加引人注目,如图 3 所示。如果没有 AIM+,靠近海岸的停车场内的 CW 干扰器会阻止 RTK 定位,甚至阻止海湾大部分地区的任何 GPS 定位,并在干扰器的视线范围内延伸到海上数公里。

圣地亚哥湾 10 mW 连续波干扰器对使用和不使用 AIM+ 干扰缓解的 GPS 定位的影响
 

解决 GNSS 干扰
综合方法将干扰考虑因素置于接收机设计的最前沿,并将其纳入信号处理的每个阶段。天线信号在滤波后立即数字化,并使用多个自适应带阻滤波器自动清除干扰。

根据干扰的性质,阻带带宽会在几 kHz 的陷波到 1 MHz 宽的抑制之间自动调整。陷波滤波器由自适应滤波器补充,能够抑制更复杂类型的干扰,例如来自线性调频干扰器、来自 DME/TACAN 设备的跳频信号以及高功率 Inmarsat 发射机的干扰。 

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