ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРИДУШЕННЯ СИГНАЛОВ СУПУТНИКОВИХ радіонавігаційних систем навмисних перешкод
А. А. Кащеєв, В. І. Кошелев
ФГБОУ ВПО «Рязанський державний радіотехнічний університет»
Анотація. Розглянуто математичні моделі навмисних перешкод супутниковим радіонавігаційним системам (СРНС) ГЛОНАСС, GPS і Galileo. За критерієм ставлення перешкода-сигнал на виході коррелятора наземної апаратури споживача проведена оцінка ефективності придушення сигналів СРНС ГЛОНАСС, GPS і Galileo структурними і шумовими перешкодами.
Ключові слова: супутникові радіонавігаційні системи; навмисні перешкоди; меандровий шумоподібні перешкоди; структурні перешкоди; наземна апаратура споживача.
Abstract. Mathematical models of the intentional hindrances satellite radio navigational system (SRNS) GLONASS, GPS and Galileo are considered. The estimation of efficiency of the suppression of signal SRNS GLONASS, GPS and Galileo structured and noise hindrance is made according to criterion of relations hindrance-signal on the correlator output of the overland equipment of the consumer.
Keywords: the satellite radio navigational systems; the intentional hindrances; the noise-like meanders hindrances; the structured hindrances; the overland equipment of the consumer.
В умовах інформаційного конфлікту актуальним завданням є розробка ефективних засобів придушення радіонавігаційних систем і засобів їх захисту, що забезпечують можливість функціонування апаратури споживачів (АП) навігаційних систем при дії перешкод в області розташування АП. Для розробки таких засобів захисту необхідно досліджувати характер і ступінь впливу перешкод на АП.
Метою роботи є порівняльна оцінка впливу навмисних перешкод різного виду на ефективність придушення сигналів СРНС ГЛОНАСС, GPS і Galileo.
Математичні моделі навмисних перешкод
Навмисні перешкоди, що формуються супутниковим радіонавігаційним системам, умовно можна розділити на структурні і шумові [1. 2].
Структурні перешкоди повторюють структуру супутникового навігаційного повідомлення форматів ГЛОНАСС, GPS або G alileo і можуть містити або не містити довільних даних про місцезнаходження об'єкта. До числа таких перешкод можна віднести: перешкоди з фазової маніпуляцією, модульовані М-послідовністю (ПФМП) або кодом Голда (ПФМГ); меандровий шумоподібні перешкоди (МШП).
Перешкоди ПФМП і ПФМГ. Перешкода з фазової маніпуляцією, модулированная М-послідовністю, за своєю структурою подібна сигналам СРНС ГЛОНАСС, яку математично можна представити таким чином [3]:
;
.
де - потужність перешкоди сигналу i -го супутника ГЛОНАСС; - дані i -го супутника ГЛОНАСС, що враховуються при формуванні перешкоди; - код супутника ГЛОНАСС; - кругова частота i -го супутника ГЛОНАСС, відповідна частоті L1 з урахуванням доплерівського зсуву; - кругова частота i -го супутника ГЛОНАСС, відповідна частоті L1 з урахуванням доплерівського зсуву; - початковий фазовий зсув.
Перешкода з фазової маніпуляцією, модулированная кодом Голда, за своєю структурою подібна сигналам СРНС GPS. математичний опис якої має вигляд [3]:
;
де - спектр кодової послідовності A;
- спектр прямокутного імпульсу;
- тривалість прямокутного імпульсу.
Тут коефіцієнти ak є елементами кодової послідовності A, яка представляє собою М-послідовність для ПФМП або код Голда - для ПФМГ.
Амплітудний спектр ПФМП і ПФМГ є модулем від спектра комплексної обвідної спектра перешкоди, який після перетворення виразу (3) набуває такого вигляду:
.
Так як перешкода являє собою фазоманіпулірованних коливання з частотою. спектр перешкоди в остаточному вигляді може бути представлений як:
.
Наведене вираз дозволяє оцінити тільки спектральну щільність потужності перешкоди з двохпозиційної фазової маніпуляцією. З урахуванням того, що ПФМП і ПФМГ має характер багаторазової фазової маніпуляції, вираз (5) можна представити таким чином:
.
Результати розрахунків відносини перешкода-сигнал на виході коррелятора АП, отримані з виразів (20) - (22), наведені на рис. 1 ... 3.
Рис.1. Ставлення перешкода-сигнал на виході коррелятора АП
при різних режимах роботи генератора перешкод для СРНС ГЛОНАСС
Рис.2. Ставлення перешкода-сигнал на виході коррелятора АП
при різних режимах роботи генератора перешкод для СРНС GPS
Рис.3. Ставлення перешкода-сигнал на виході коррелятора АП
при різних режимах роботи генератора перешкод для СРНС ГЛОНАСС
Аналіз результатів і висновки
Результати проведених розрахунків дозволяють зробити наступні висновки: ефективність придушення сигналів СРНС ГЛОНАСС ПФМП перевищує ефективність придушення МШП до 1,5 дБ, ПФМГ - до 2,5 дБ і прямошумовимі перешкодами - до 27 дБ (рис.1); ефективність придушення сигналів СРНС GPS ПФМГ перевищує ефективність придушення ПФМП до 2,5 дБ, МШП - до 7 дБ і шумовими перешкодами - до 28 дБ (рис.2); ефективність придушення сигналів СРНС Galileo МШП перевищує ефективність придушення ПФМП до 3 дБ, ПФМГ - до 4,8 дБ і шумовими перешкодами - до 30 дБ (рис.3).
Отримані результати справедливі при придушенні сигналів одного навігаційного космічного апарату (НКА). Однак, для зриву роботи АП, як правило, потрібно одночасне придушення сигналів від декількох НКА. Частотний поділ каналів, що використовується в СРНС ГЛОНАСС, з енергетичної точки зору робить її більш перешкодостійкою в порівнянні з СРНС GPS і СРНС Galileo. в яких застосовується кодове розділення сигналів.
5. Варакин Л.Є. Системи зв'язку з шумоподібним сигналами. - М. Радіо і зв'язок. - 1985. - 344 с.