罗兰C导航系统抗干扰能力量化问题研究

周早君

摘要：罗兰C导航系统[1]是一种脉冲相位调制的陆基中远程低频无线电导航系统，它极易受系统的发射体制、接收系统以及外部环境因素影响。为了系统本身可靠工作，研究罗兰C系统的抗干扰能力问题对罗兰C系统稳定性、信号利用率和提高军事应用能力具有很大价值。本文就针对罗兰C系统抗干扰能力问题进行了详细的研究。

关键词：罗兰C导航系统;抗干扰能力;量化研究

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0048-02

罗兰C系统（我国称：长河二号导航系统）是一种脉冲相位调制的陆基中远程低频无线电导航系统，是我国独立控制的唯一大型陆基无线电导航系统，也是北斗系统的重要备份。本研究以罗兰C导航系统抗干扰能力量化研究为主要内容，采用理论研究与实测验证相结合的办法，从发射体制、接收系统、环境因素三个方面分析长河二号系统的抗干扰能力，提出量化研究成果。

1 研究目的

随着导航在现代战争中的作用不断增强，围绕对导航资源的争夺和控制，导航对抗已经成为现代军事领域新的作战样式，现代战争对导航系统的依赖程度越来越高，导航对抗作为继“电子战”、“信息战”之后出现的又一信息作战样式，已经成功用于实战，并且随着高技术武器对PNT（定位、导航、授时）信息的依赖程度不断加大，导航对抗也将愈加激烈。目前我海军使用的无线电导航系统主要是北斗系统和长河二号系统，北斗系统正在加紧进行全球建设，将逐渐摆脱星基导航受制于人的被动局面。但是，从国家安全和战时使用考虑，我国星基系统必须存在战略备份系统。长河二号具备独立的PNT（定位、导航、授时）信息提供能力，在星基系统服务中断时能提供PNT备份服务，军事上安全性优势明显。

长河二号系统是陆基长波系统，工作在低频（100KHz）波段，不属于传统意义上电磁对抗集中波段。同时长河信号脉冲峰值辐射功率达到兆瓦级，采用信号编码和相关接收技术，理论上具有极强的抗干扰能力，在战争等特殊时期复杂电磁环境下的军事应用，具有特殊的优势。但截至目前，国内外对长河二号抗干扰能力的细致、量化研究较少，开展此项研究，掌握量化指标数据，有利于摸清底数，为建立海军导航、授时对抗体系提供理论依据和数据支撑。

2 主要研究内容

本项目以长河二号发射体制的抗干扰能力、接收系统抗干扰能力以及外部环境因素对长河二号系统的干扰等为主要研究对象。

主要研究内容：

2.1 长河二号发射体制抗干扰能力研究

长河二号是一种远程高精度无线电导航系统，属于陆基、低频、脉冲相位无线电导航体制，发射端采用大功率发射。信号沿传播路径衰减，因此接收端接收到的信号不一定很强，在不同地理区域能够承受的干扰强度不明确，尤其是我国长河二号信号覆盖海区的有效工作范围以及抗干扰能力尚须研究。此外，长河二号发射信号采用了脉冲相位编码的调制结构，具备一定的抗干扰能力，但是，该调制结构对各种类型干扰（如连续波干扰、脉冲式干扰等）的抗干扰能力尚需进一步定量分析。

2.2 长河二号接收系统抗干扰能力研究

长河二号系统既具备导航定位功能，又具备授时功能，二者均要求对信号进行准确的跟踪，但是二者也存在区别：实现信号准确跟踪后，导航定位可以等待，即按一定的时间进行积累，通过积累提高接收信号的信噪比，而授时功能能够承受的干扰能力较导航定位功能差，但是，在我国长河二号覆盖范围内，尚未查阅到有关能够完成正常授时功能的区域以及所在区域的抗干扰能力方面的研究。此外，发射端发射信号功率强弱在一定程度上决定着接收端信号的抗干扰能力，但在信号的传播过程中还要受到多种因素影响，如多个台链信号的交叉干扰问题，这些都将影响到正常导航功能的实现。

2.3 环境因素对长河二号系统抗干扰能力影响研究

长河二号信号的传播主要以空气为介质，接收端所接收信号除了完成导航定位与授时功能所需的地波外，还有来自电离层反射的天波信号，然而电离层的高度并不是固定的，它与天气状况（晴天或阴雨雪天）以及时间（白天或夜间）有关。因此，在不同时间，距离发射台不同距离位置的天波干扰强度不一致，需要对该问题展开深入研究。此外，接收设备一般不是鼓励的安装在某一位置，其周围一般会存在其它电子设备，即接收设备工作于复杂电磁环境下，如装载于车、船、高楼或高压线附近，在该环境下的抗干扰能力也需要进一步研究。

2.4 研究重点

（1）我国长河二号有效覆盖海区的范围及该范围内的抗干扰能力研究。长河二号信号台发射功率的大小会影响有效工作的覆盖区域以及该有效覆盖区的抗干扰能力，但是目前尚无我国长河二号有效覆盖海区的明确标定以及该有效覆盖海区不同位置的最大抗干扰能力等方面的研究。因此，研究我国长河二号有效覆盖海区的范围以及该范围内的抗干扰能力是本课题关键问题之一。（2）多径传输对长河二号信号接收的干扰影响研。对于长河二号的接收，多径传输主要指的是天波延迟的影响，由于天波延迟与气候状况以及电离层的变化有关，要得到有效使用的结果，需要在不同距离、不同气象条件以及一天中不同时段进行大量的试验分析。同时，短时间监测数据显示电离层的变化对长河二号系统的定位功能有较大影响。因此，研究多径传输对长河二号信號接收的干扰影响也是本课题的关键问题之一。

3 初步方案

首先组织项目组成员调研和收集国内外关于罗兰C系统发射体制、接收机导航定位及授时抗干扰技术以及环境因素对罗兰C系统影响方面的资料和技术文献。在消化、理解和掌握国内外资料和文献的基础上进行人员合理分工，并行的进行脉冲编码调制对各种干扰的抑制能力、发射功率对我国有效覆盖范围及抗干扰能力影响、实现导航定位与授时的抗干扰能力分析、多径传输对长河二号信号接收影响以及复杂电磁环境对长河二号信号接收影响等方面的研究，然后在此基础上多径传输及复杂电磁环境中的信号接收试验测试，分析我国长河二号信号覆盖范围内不同区域对多径干扰及复杂电磁环境下的抗干扰能力，最后撰写课题结题报告。本项目拟采取的研究方案如图1所示。

4 周期进度和成果形式

（1）研究周期：1.5年。

（2）研究内容安排：1）完成总体方案设计，提供可行性论证报告;2）完成国内外资料消化研究，提出初步理论推导结果;3）完成设备装调，并进行初步试验，检验效果;4）完成外场测试、各分报告撰写;5）完成研究报告编写并鉴定验收。

（3）成果形式：《罗兰C导航系统抗干扰能力研究报告》。

5 推广应用前景及效益分析

由于2011年3月，长河二号授时系统通过总装电子信息基础部技术基础局组织的军用标准时间发播能力评定，即将继北斗系统之后，成为军用标准时间的重要发播手段。随着系统正式列入军用时间频率保障体系，系统使命任务也由导航保障向导航/授时综合保障、由岸基保障向岸海一体保障、由单军兵种保障向诸军兵种保障转变，用户将极大拓展。此课题研究成果将在开展新型接收机研制、系统装备建设发展等方面提供理论依据和技术支撑，具有较高的实用价值和军事效益。

参考文献

[1] 黄智刚，孙国良，冯文全，陈金平.无线电导航原理与系统[M].北京航天航空出版社，2011.

[2] 李小强，石运付，梅国中.长河二号导航系统设备维修大全[M].天津大学出版社，2013.