CC BY
32Системы управления, космическая навигация и связь
УДК 621.391.019.4
А. П. Жук, Д. В. Орел Ставропольский государственный университет, Россия, Ставрополь
ПОВЫШЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СКРЫТНОСТИ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
Сфера применения глобальных спутниковых радионавигационных систем все более расширяется. Проводится анализ помехозащищенности спутниковых радионавигационных систем, доказывается недостаточное обеспечение структурной скрытности существующих и проектируемых радионавигационных сигналов с кодовым разделением каналов, доступных для гражданского использования. Предлагается метод повышения структурной скрытности радиосигналов на основе стохастической смены расширяющих кодовых последовательностей, используемых для кодового разделения каналов.
На сегодняшний день глобальные спутниковые радионавигационные системы (СРНС) используются во многих сферах деятельности. В последние годы подсистемы, применяющие навигационные данные СРНС ГЛОНАСС, активно внедряются в различные системы диспетчеризации общественного транспорта и транспорта специальных служб, системы радиосвязи, логистики, охраны и мониторинга подвижных объектов и в других областях.
Некоторые группы гражданских пользователей предъявляют особые требования к функционированию СРНС [1]. Среди таких требований можно выделить следующие:
- доступность сигналов;
- непрерывность обслуживания системой.
В последние годы появилось большое количество устройств, предназначенных для противодействия работе СРНС [2]. Они направлены на радиоэлектронное подавление (РЭП) канала «спутник-навигационный приемник», имеют разные характеристики по габаритам, энергопотреблению, дальности и эффективности, но факт их наличия создает угрозу функционирования различных систем, активно использующих сигналы спутниковой радионавигации.
В этой связи наибольший интерес представляет помехозащищенность систем с кодовым разделением каналов (КРК), так как в ближайшие годы новые сигналы данного типа появятся во всех трех СРНС: ГЛОНАСС [3], GPS Navstar и Galileo.
Ключевым этапом постановки эффективных помех СРНС с точки зрения соотношения затрат ресурсов к качеству подавления является разведка параметров используемых системой сигналов.
Разведка параметров сигналов (радиоразведка) осуществляется в три этапа:
- обнаружение факта работы системы;
- определение структуры сигналов;
- раскрытие содержания передаваемой информации.
Последний этап в отношении СРНС не является обязательным для постановки помехи.
Способность СРНС противостоять мерам радиотехнической разведки называют скрытностью. В соответствии с этапами радиоразведки выделяют следующие виды скрытности:
- энергетическая (противодействие выявлению сигнала на фоне шума);
- структурная (противодействие определению структуры сигналов);
- информационная (противодействие раскрытию передаваемой информации).
СРНС имеют ряд особенностей. Они функционируют непрерывно, параметры гражданских сигналов общеизвестны и статичны. Для успешности навигации необходимо принимать сигналы не менее четырех спутников, расположенных на разных градусах возвышения над горизонтом, что ограничивает использование направленных антенн. В портативных же навигаторах использование направленных антенн невозможно в силу необходимости обеспечения их работоспособности при любой ориентации прибора в пространстве.
СРНС с навигационными сигналами с КРК обладает достаточной энергетической скрытностью. Спектр сигнала C/A GPS Navstar составляет порядка 2 МГц. Спектр планируемых сигналов будет еще более широким и составит порядка 10...15 МГц.
Структурную скрытность СРНС на сегодняшний день можно считать неудовлетворительной. Параметры сигналов статичны и общеизвестны. Для КРК используется одна структура ансамбля расширяющих кодовых последовательностей.
В связи с этим и в рамках работ по модернизации системы ГЛОНАСС [5] предлагается введение в структуру навигационных сигналов дополнительного сигнала с КРК и повышенной структурной скрытостью. Для повышения структурной скрытности предполагается применять стохастическую смену ансамблей расширяющих кодовых последовательностей. Количество используемых при этом структур ансамблей расширяющих кодовых последовательностей по предварительным оценкам составит десятки тысяч. Аппаратуре разведки системы РЭП требуется определенное вре-
Решетневские чтения
мя на поиск и определение параметров сигналов [4], поэтому стохастическая смена ансамблей расширяющих кодов позволит существенно ограничить отрезок времени для разведки структуры сигнала. В случае, когда время разведки сигнала системой РЭП будет превышать время смены ансамблей, определение параметров сигнала окажется невозможным.
Реализация навигационного сигнала с повышенной структурной скрытностью позволит снизить вероятность подавления СРНС. Это особенно актуально для систем диспетчеризации транспорта, от работоспособности которых зависит жизнь и здоровье людей, а также для эффективного функционирования важных государственных, региональных и муниципальных служб и систем, которые все больше опираются в своей работе на данные, получаемые от СРНС.
Библиографический список
1. Радионавигационный план Российской Федерации «Основные направления развития радионавигационных систем и средств» (утв. приказом Минпромторга от 02.09.2008 г. № 118). [Электронный ресурс] // Интернавигация : рос. навигац. сервер. Режим доступа: http://www.interna-vigation.ru. Загл. с экрана.
2. GPS (L1) Jammer. Принципиальные схемы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vrtp.ru. Загл. с экрана.
3. Пчелинцев, А. П. Новые сигналы ГЛОНАСС / А. П. Пчелинцев // ИСНС. 2008. № 2.
4. Борисов, В. И. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход / В. И. Борисов, В. М. Зинчук. 2-е изд., испр. М. : РадиоСофт, 2008.
A. P. Zhuk, D. V. Oryol Stavropol State University, Russia, Stavropol
INCREASE OF STRUCTURAL SECRECY OF SATELLITE RADIO NAVIGATING SYSTEMS WITH CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS
The sphere of application of global satellite radio navigating systems is more and more extending. The noise immunity of satellite radio navigating systems is analised, insufficient maintenance of structural secrecy of existing and planning radio navigating signals with code division multiple access available to civil use is proved. The method to increase structural reserve of radio navigating signals on the basis of stochastic change of the spreading code sequences used for code division multiple access is offered.
© Жук А. П., Орел Д. В., 2009
УДК 621.396.988
Г. А. Иванова
Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа
МАЛОГАБАРИТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ИНЕРЦИАЛЬНО-СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ
Анализируются особенности современных спутниковых и инерциалъных навигационных систем применительно к различным типам подвижных объектов. Обсуждаются тенденции развития подобных систем, проблемы и области применения.
На протяжении многих лет навигация занимала ведущее место в жизни человека. Самыми ранними навигационными средствами служили земные ориентиры. Однако по мере развития науки и техники цели, задачи, аппаратная часть навигационных систем изменялась и усложнялась. На сегодняшний день особое место занимают спутниковые навигационные системы (СНС) и инерци-альные навигационные системы (ИНС).
СНС применяются в таких областях, как авиация, космос, мореплавание, транспорт, робото-
техника, геодезия, медицина. Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при использовании СНС, - это полная или частичная потеря сигнала. Последнее происходит при затенении антенны приемника, что характерно для городских застроек, туннелей, гористой местности. Для обеспечения надежной навигации и непрерывной выдачи информации используют интегрированные системы, основанные на совместной работе СНС и инерциальных навигационных систем (ИНС). ИНС позволяют определить кинематиче-
