羅蘭C導航系統抗干擾能力量化問題研究

周早君

摘要：羅蘭C導航系統[1]是一種脈沖相位調制的陸基中遠程低頻無線電導航系統，它極易受系統的發射體制、接收系統以及外部環境因素影響。為了系統本身可靠工作，研究羅蘭C系統的抗干擾能力問題對羅蘭C系統穩定性、信號利用率和提高軍事應用能力具有很大價值。本文就針對羅蘭C系統抗干擾能力問題進行了詳細的研究。

關鍵詞：羅蘭C導航系統;抗干擾能力;量化研究

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0048-02

羅蘭C系統（我國稱：長河二號導航系統）是一種脈沖相位調制的陸基中遠程低頻無線電導航系統，是我國獨立控制的唯一大型陸基無線電導航系統，也是北斗系統的重要備份。本研究以羅蘭C導航系統抗干擾能力量化研究為主要內容，采用理論研究與實測驗證相結合的辦法，從發射體制、接收系統、環境因素三個方面分析長河二號系統的抗干擾能力，提出量化研究成果。

1 研究目的

隨著導航在現代戰爭中的作用不斷增強，圍繞對導航資源的爭奪和控制，導航對抗已經成為現代軍事領域新的作戰樣式，現代戰爭對導航系統的依賴程度越來越高，導航對抗作為繼“電子戰”、“信息戰”之后出現的又一信息作戰樣式，已經成功用于實戰，并且隨著高技術武器對PNT（定位、導航、授時）信息的依賴程度不斷加大，導航對抗也將愈加激烈。目前我海軍使用的無線電導航系統主要是北斗系統和長河二號系統，北斗系統正在加緊進行全球建設，將逐漸擺脫星基導航受制于人的被動局面。但是，從國家安全和戰時使用考慮，我國星基系統必須存在戰略備份系統。長河二號具備獨立的PNT（定位、導航、授時）信息提供能力，在星基系統服務中斷時能提供PNT備份服務，軍事上安全性優勢明顯。

長河二號系統是陸基長波系統，工作在低頻（100KHz）波段，不屬于傳統意義上電磁對抗集中波段。同時長河信號脈沖峰值輻射功率達到兆瓦級，采用信號編碼和相關接收技術，理論上具有極強的抗干擾能力，在戰爭等特殊時期復雜電磁環境下的軍事應用，具有特殊的優勢。但截至目前，國內外對長河二號抗干擾能力的細致、量化研究較少，開展此項研究，掌握量化指標數據，有利于摸清底數，為建立海軍導航、授時對抗體系提供理論依據和數據支撐。

2 主要研究內容

本項目以長河二號發射體制的抗干擾能力、接收系統抗干擾能力以及外部環境因素對長河二號系統的干擾等為主要研究對象。

主要研究內容：

2.1 長河二號發射體制抗干擾能力研究

長河二號是一種遠程高精度無線電導航系統，屬于陸基、低頻、脈沖相位無線電導航體制，發射端采用大功率發射。信號沿傳播路徑衰減，因此接收端接收到的信號不一定很強，在不同地理區域能夠承受的干擾強度不明確，尤其是我國長河二號信號覆蓋海區的有效工作范圍以及抗干擾能力尚須研究。此外，長河二號發射信號采用了脈沖相位編碼的調制結構，具備一定的抗干擾能力，但是，該調制結構對各種類型干擾（如連續波干擾、脈沖式干擾等）的抗干擾能力尚需進一步定量分析。

2.2 長河二號接收系統抗干擾能力研究

長河二號系統既具備導航定位功能，又具備授時功能，二者均要求對信號進行準確的跟蹤，但是二者也存在區別：實現信號準確跟蹤后，導航定位可以等待，即按一定的時間進行積累，通過積累提高接收信號的信噪比，而授時功能能夠承受的干擾能力較導航定位功能差，但是，在我國長河二號覆蓋范圍內，尚未查閱到有關能夠完成正常授時功能的區域以及所在區域的抗干擾能力方面的研究。此外，發射端發射信號功率強弱在一定程度上決定著接收端信號的抗干擾能力，但在信號的傳播過程中還要受到多種因素影響，如多個臺鏈信號的交叉干擾問題，這些都將影響到正常導航功能的實現。

2.3 環境因素對長河二號系統抗干擾能力影響研究

長河二號信號的傳播主要以空氣為介質，接收端所接收信號除了完成導航定位與授時功能所需的地波外，還有來自電離層反射的天波信號，然而電離層的高度并不是固定的，它與天氣狀況（晴天或陰雨雪天）以及時間（白天或夜間）有關。因此，在不同時間，距離發射臺不同距離位置的天波干擾強度不一致，需要對該問題展開深入研究。此外，接收設備一般不是鼓勵的安裝在某一位置，其周圍一般會存在其它電子設備，即接收設備工作于復雜電磁環境下，如裝載于車、船、高樓或高壓線附近，在該環境下的抗干擾能力也需要進一步研究。

2.4 研究重點

（1）我國長河二號有效覆蓋海區的范圍及該范圍內的抗干擾能力研究。長河二號信號臺發射功率的大小會影響有效工作的覆蓋區域以及該有效覆蓋區的抗干擾能力，但是目前尚無我國長河二號有效覆蓋海區的明確標定以及該有效覆蓋海區不同位置的最大抗干擾能力等方面的研究。因此，研究我國長河二號有效覆蓋海區的范圍以及該范圍內的抗干擾能力是本課題關鍵問題之一。（2）多徑傳輸對長河二號信號接收的干擾影響研。對于長河二號的接收，多徑傳輸主要指的是天波延遲的影響，由于天波延遲與氣候狀況以及電離層的變化有關，要得到有效使用的結果，需要在不同距離、不同氣象條件以及一天中不同時段進行大量的試驗分析。同時，短時間監測數據顯示電離層的變化對長河二號系統的定位功能有較大影響。因此，研究多徑傳輸對長河二號信號接收的干擾影響也是本課題的關鍵問題之一。

3 初步方案

首先組織項目組成員調研和收集國內外關于羅蘭C系統發射體制、接收機導航定位及授時抗干擾技術以及環境因素對羅蘭C系統影響方面的資料和技術文獻。在消化、理解和掌握國內外資料和文獻的基礎上進行人員合理分工，并行的進行脈沖編碼調制對各種干擾的抑制能力、發射功率對我國有效覆蓋范圍及抗干擾能力影響、實現導航定位與授時的抗干擾能力分析、多徑傳輸對長河二號信號接收影響以及復雜電磁環境對長河二號信號接收影響等方面的研究，然后在此基礎上多徑傳輸及復雜電磁環境中的信號接收試驗測試，分析我國長河二號信號覆蓋范圍內不同區域對多徑干擾及復雜電磁環境下的抗干擾能力，最后撰寫課題結題報告。本項目擬采取的研究方案如圖1所示。

4 周期進度和成果形式

（1）研究周期：1.5年。

（2）研究內容安排：1）完成總體方案設計，提供可行性論證報告;2）完成國內外資料消化研究，提出初步理論推導結果;3）完成設備裝調，并進行初步試驗，檢驗效果;4）完成外場測試、各分報告撰寫;5）完成研究報告編寫并鑒定驗收。

（3）成果形式：《羅蘭C導航系統抗干擾能力研究報告》。

5 推廣應用前景及效益分析

由于2011年3月，長河二號授時系統通過總裝電子信息基礎部技術基礎局組織的軍用標準時間發播能力評定，即將繼北斗系統之后，成為軍用標準時間的重要發播手段。隨著系統正式列入軍用時間頻率保障體系，系統使命任務也由導航保障向導航/授時綜合保障、由岸基保障向岸海一體保障、由單軍兵種保障向諸軍兵種保障轉變，用戶將極大拓展。此課題研究成果將在開展新型接收機研制、系統裝備建設發展等方面提供理論依據和技術支撐，具有較高的實用價值和軍事效益。

參考文獻

[1] 黃智剛，孫國良，馮文全，陳金平.無線電導航原理與系統[M].北京航天航空出版社，2011.

[2] 李小強，石運付，梅國中.長河二號導航系統設備維修大全[M].天津大學出版社，2013.