Обоснование требований к коэффициенту помехозащиты навигационных приемников в многоканальном режиме

Для борьбы с помехами в аппаратуре спутниковой навигации реализован способ помехозащиты, основанный на прямом расширении спектра путем использования широкополосных сигналов с большой базой [2, 4]. Основным показателем помехозащищенности является коэффициент по-мехозащиты. В паспорте изделия приводится его численное значение, которое составляет от 22 дБ до 35 дБ в зависимости от типа приемника и режима его работы [5]. Данный показатель характеризует максимальное значение превышения уровня средней мощности узкополосной помехи над средним уровнем мощности полезного сигнала на входе одного радиоканала приемника, при котором его работоспособность сохраняется, т.е. среднеквадратическая погрешность определения местоположения не превышает допустимую (требуемую) зафиксированную в паспорте изделия.

Навигационный приемник имеет несколько индивидуальных каналов приема радионавигационных сигналов, излучаемых одновременно навигационными спутниками (НС). Для нормального функционирования навигационной аппаратуры ее приемник должен принимать не менее четырех радионавигационных сигналов. Реально на входе приемника может быть до восьми сигналов ГЛОНАСС. Поэтому возникает целесообразность оценки помехозащищенности аппаратуры в многоканальном режиме в зависимости от количества работоспособных каналов приема. Это позволит решить задачу потенциальной помехозащищённости многоканального приемника в зависимости от условий эксплуатации, тактики воздействия помех и выявить закономерности повышения помехозащи- щенности моноканального приемник и сформулировать требования к помехозащищенности. Данному вопросу и посвящена статья.

Коэффициент помехозащиты приемника навигационной аппаратуры

Коэффициент помехозащиты определяется отношением максимальной средней мощности узкополосной помех P п в полосе частот полезного сигнала к средней мощности сигнала P c , при котором точность определения координат не хуже требуемой [6, 7, 8]

K * п = P п / P с при ст d <  ст d* тр , K _п >  K _п (1)

где ст d , ст dd тр - среднеквадратическая погрешность (требуемая) определения местоположения; K пз , K^* пз – расчетный (текущий) и требуемый (паспортный) коэффициент помехозащиты.

В условиях, когда прицельными помехами поражаются более одного частного канала или поставлена заградительная помеха на входе приемника помехозащищенность можно оценить посредством коэффициента помехозащиты m каналов из n возможных [6, 9, 10, 11]

- n - m

K„ (n, m) = ^ C-'pp„m (1 - pp„) , (2) i=m где Cm - число сочетаний из n по m; pрп - вероятность радиоподавления канала приема.

Вероятность радиоподавления есть обратная величина вероятности нормального функционирования частотного канала в условиях преднамеренных помех, т.е. p нф = 1 – p рп . Тогда, для оценки помехозащищённости воспользуемся методикой, описанной в [6]. При этом уровни мощности сигналов и помех на входе приемника определяется первым уравнением передачи и зависят от энергопотенциалов радиолиний и дестабилизирующих факторов.

Оценка помехозащищенности многоканального приемника

На рисунке 1 представлены зависимости требуемого коэффициента помехоза-щиты для обеспечения вероятности нормальной работы приемника не менее 0,95 в условиях воздействия помех в зависимости от дальности источника помех для режима 3D и различного числа видимых НС ( m = 4…8) для открытого интервала (затухание за счёт рельефа равно W p = 0 дБ).

Рис. 1. Зависимость коэффициента

Рис. 2. Зависимость коэффициента

помехозащиты от дальности подавления числа каналов приема в режиме 3D помехозащиты от дальности подавления числа каналов приема в режиме 2 D

Из рисунка 1 видно, что кривые практически идут параллельно. Это значит, что требования к коэффициенту помехозащиты не меняются при изменении числа видимых НКА для дальностей 100-500 км. Макси- мальная разница составляет 7,5 дБ при изменении числа видимых НКА от 4 до 8. Для максимальной дальности прямой видимости 400 км (высота полёта носителя источника помех 10 км) требуемый коэф- фициент помехозащиты составляет 5057 дБ.

В существующих приемниках навигационной аппаратуры коэффициент поме-хозащиты составляет в среднем 30 дБ. Как видим, этой величины недостаточно для открытых интервалов даже для дальности 400 км. Поэтому необходимо повышать коэффициент помехозащиты или использовать защитные свойства рельефа местности для обеспечения нормальной работы приемника. Использование защитных свойств рельефа трудно выполнимая зада- ча, так как для нормальной работы приемника необходимо обеспечить открытое небо. Из этого следует, что коэффициент помехозащиты надо существенно повышать, не менее чем на 20-30 дБ.

На рисунке 2 приведены те же зависимости для режима 2D. Из рисунка видим, выигрыш в помехозащите не значительный при переходе от режима 3D к режиму 2D (23 дБ). Закономерности не меняются при смене режимов. Выигрыш в дальности подавления не более 10 км.

Рис. 3. Зависимость коэффициента помехозащиты от дальности подавления, числа каналов и режимов работы НАП

На рисунке 3 для наглядности приведены зависимости коэффициента помехоза-щиты одновременно для обоих режимов. Кривые для режима 2D построены при числе используемых АСН каналов m = 3, 6, 8, а для режима 3D – m = 4, 6, 8. Приведенные результаты показывают, что помехозащищенность многоканального приемника существенно отличается от помехозащищенности канала, т. е. дальность подавления многоканального приемника уменьшатся по сравнению с дальностями подавления канала при одновременной видимости 6 – 8 НС. Это объективная реальность. Кроме того, в режиме 2D помехо- защищеннсть приемника несколько лучше, чем в режиме 3D.

Заключение

Результаты исследований целесообразно рекомендовать при формировании требований к помехозащищённости навигационной аппаратуры, а также для оценки и повышения помехозащищённости при ее эксплуатации в условиях применения преднамеренных радиопомех. Главный вывод из всех расчётов заключается в том, что существующая навигационные приемники имеют недостаточный ресурс поме-хозащиты. Поэтому для обеспечения нормального функционирования навигационной аппаратуры необходимы существен- ные меры защиты от помех [11]. В условиях открытого интервала радиоподавления коэффициент помехозащиты должен составлять не менее 50-60 дБ, что не обеспе- ратура. Поэтому на данном этапе необходимо использовать защитные свойств местности, которые могут обеспечить требуемый Kпз, т.е. увеличить еще до 30 дБ.

чивает современная навигационная аппа-