无人机无线电干扰原理概论

，在没有GPS的年代里，航空模型的飞手们依然可以靠目视或图传完成自己设想的飞行路线。但是对于技术不娴熟的操纵者，干掉GPS信号的后果已经相当严重，因为此时无人机的自动返航功能已经失效，必须完全依赖人工操作。根据已经掌握的防御经验，这基本等于飞不回去。

如果想避免GPS受干扰的后果，可以在下面几点上做文章：

（1）操纵者必须经过无GPS飞行方面的训练。
（2）严格考核GPS天线的对地隔离度，使之提升到比如50dB；选用性能足够好的GPS接收机。
（3）采用更高精度的惯性平台，确保在GPS丢失后能支撑足够返航的时间。
（4）利用机载摄像机的图像进行定位和返航。

3、对遥控信号的干扰

商品遥控发射机的功率通常为100mW，特殊用途或自行改装的遥控发射机可能具有更大的功率。如果按100mW考虑，遥控发射天线配置普通鞭状天线，增益约3dB，无人机上的接收天线增益也为3dB的情况下，设操纵者距离飞机100米，采用2450MHz频率，则接收机收到的功率电平最大为：

20+6-32.45+20-68=-54.45dBm

可见遥控信号的强度远大于GPS信号。

不过，遥控接收天线的主瓣方向必须朝向地面，所以不能像GPS天线那样对地面干扰提供隔离。

目前，遥控发射机已经普遍采用跳频、扩频技术，而且跳频参数还可以自适应，具有一定的抗干扰能力。在计算需要的干扰大小时，必须已知跳频、扩频的参数才能得到准确的结果。不过我们依然可以知道所需干扰的大致范围。遥控发射机仍按上述参数，假设防御者距离无人机为100米，天线增益为3dB，如果采用相关的干扰，需要的干扰功率与遥控发射功率接近，即0.1W以上。如果遥控信号存在跳频措施，而干扰者除了频带范围之外，并不知道这些措施的任何参数，只能用噪声进行全频带暴力覆盖，那么所需功率将有所提高。就经验而论，通常需要提升30dB，具体来说就是100W。

这个干扰功率就比GPS具体多了，而且难以低成本的产生。同时，过大的干扰功率可能会影响其它正常的无线电通信，出现干死一大片，无人机照样飞的窘境。

如下图所示，如果遥控信号的跳频范围是2405~2495MHz，而防御者不知道跳频参数，那么就只好用噪声进行全频带覆盖，即黄色区域。而遥控信号功率集中，当它的总功率电平比干扰的总功率电平小的时候，依然可能在局部比干扰电平高不少，从而不受干扰影响，如红色区域。目前先进的遥控器已经能够根据干扰的情况自动调整跳频频率，所以对于采用跳频的遥控器，窄带强干扰效果不佳。

跳频和直接扩频联合应用可以弥补各自的不足。但是遥控器的扩频增益比GPS低得多，所以扩频部分的抗窄带干扰能力较差，通常只需要3~6dB的干信比。因此采用梳状谱的干扰源，例如间隔1MHz的100个干扰峰，其总干扰功率比有用信号高26dB，可比宽带噪声干扰节约3~10dB功率。

除了频域上的宽带干扰，还可以在时域上有所变化，即采用脉冲干扰源。如果遥控器没有采取重复编码措施时，使用脉冲干扰可以节约平均功率，或者在平均功率一定的情况下，提高脉冲功率。但如果采取了重复编码措施，脉冲干扰效果不佳。

除了暴力的噪声干扰之外，还可以采用阻塞干扰和瞄准干扰，将在后面讨论。

4、对下行图传和遥测信号的干扰

这部分干扰与对遥控信号的干扰没有本质的区别，不同之处是攻防态势更加不利于防御者。由于干扰的对象是操纵者的接收机，一般而言防御者与操纵者的距离大于或接近于无人机与操纵者的距离。另外，无人机至少有几十米到数百米高度，信号传播条件比位于地面的防御者要好得多，操纵者还可以使用定向天线瞄准无人机，甚至使用可自动调零的天线对干扰信号产生隔离。防御者的优势是天线增益能够比空间和重量都十分局促的无人机高。但由于不知道操纵者的方位，只能在垂直面想办法。一般讨论这个问题按操纵者（接收机）方位不明、干扰距离与无人机的通信距离相同，接收天线提供的隔离度和地面附近的附加损耗总共20dB来考虑。

雪上加霜的是，最新的商品无人机的图传或遥测信号发射功率在不断的加大，2W功率已经登场。

按照上述条件，如果扩频增益为20dB，Cb/N0为6dB，采用不相关的噪声干扰，天线增益与无人机相同，总功率电平应高于33+34=67dBm才产生效果，相当于5KW！假设地面采用比无人机高10dB的水平定向天线（如共轴同相阵），也需要500W的功率。

由上述计算可以了解，如果无人机采用扩频、跳频技术，且防御者不知道有关参数而只能暴力蛮干，需要的功率将十分可观。

古老的图传采用固定频率，如果能够侦察得到具体的频率，就可以施放简单的瞄准干扰。仍使用全向天线且假设干信比为0dB即可有效干扰，则需要