Помехозащищенность навигационной аппаратуры спутниковых радионавигационных систем

Использование навигационного поля спутниковой радионавигационной системы (СРНС) ГЛОНАСС в сфере силовых структур позволило обеспечить глобальность и высокую точность определения местоположения подвижных объектов (ПО). Вместе с тем сами СРНС ГЛОНАСС и GPS имеют и серьезные недостатки, которые сказываются в данной сфере. Так, существует ряд недостатков и проблем, связанных с обеспечение помехозащищённости (ПМЗ) навигационных приёмников, доступности и непрерывности измерений координат, невысокая живучесть системы в целом и потеря сигналов навигационных космических аппаратов (НКА) при «закрытии» неба, что характерно для сухопутных объектов силовых структур. Это приводит к снижению устойчивости функционирования навигационной аппаратуры потребителя (НАП), точности определения местоположения (ОМП) и в конечном итоге, к снижению эффективности применения СРНС для решения прикладной задачи в сфере данных ведомств.

Особенности организации радиоэлектронного подавления (РЭП) СРНС поясняются на рисунке 1. Комплекс РЭБ представляет собой совокупность подсистемы радиомониторинга, в простейшем случае приемника (ПРМ) и передатчика помех (ПП), расположенных на лётно-подъёмном средстве (ЛПС). Радиоизлучения ПП обеспечивают РЭП всех комплектов НАП, находящихся в зоне подавления комплекса. Помехи формируются на основе внешних целеуказаний от подсистемы радиомониторинга.

Расчёты помехозащищённости НАП ГЛОНАСС проводились по методике, изложенной в [1, 2], при следующих исходных данных: мощность сигнала на входе НАП Р С , равна минус 161 дБ Вт; дальность до передатчика помех (ПП) R П изменялась от 50 до 800 км; эффективная изотропно излучаемая мощность ЭИИМ п – от 5 до 35 дБВт; коэффициент помехозащиты (ПМЗ) навигационного приемника К пз 28, 38 и 48 дБ.

ЛПС

ПРМ

A1

A2

НКА 2

НКА 3

НКА n

НАП

A 1

НАП

A i

Комплекс РЭБ

НАП

Рис. 1. Особенности радиоэлектронного подавления НАП

В качестве параметра помехозащищённости (ПМЗ) выбрана вероятность нормального функционирования НАП в условиях воздействия помехи р или надёж- ность нормальной работы НАП в процентах H = р100.

Вероятность нормального функционирования одного канала определяется выражением:

p ( x ⁽ R ) ) =

1 I ⁾    ( t ² \

Т2Л I exp[~ 2У

,

, ₄ P -P ( R ) - K_r

x ( R ) = —-- где               С|        - параметр

интегрирования; Р с – уровень сигнала на входе канала НАП, Р п – уровень помехи на входе канала НАП; K пз –коэффициент ПМЗ; С п - среднеквадратическое отклонение уровня помехи.

ЭИИМп передатчика помех складывается из мощности передатчика Рпп и коэффициента передающей антенны Gп. Мощность передатчика реально может меняться от 1 Вт до 200 и более Вт; коэффициент усиления антенны – от 3 (всенаправленная антенна) до 15 и более дБ.

Результаты расчётов надёжности нормальной работы НАП (рис. 2) показывает, что требуемая надёжность (95%) существующих НАП ( K пз =28 дБ) не обеспечивается при расстояниях до передатчика помех 800 км при ЭИММ 35 дБВт, а требуемая надёжность (95%) перспективных НАП ( K пз =48 дБ) обеспечивается при расстояниях до передатчика помех начиная с 275 км.

Рис. 2. Оценка

Расчёты подтверждают низкую ПМЗ существующих НАП. Это значит, в условиях РЭП военные потребители лишаются возможности использовать ГЛОНАСС для решения навигационных задач.

Изложенная методика справедлива для оценки ПМЗ одного канала навигационного приемника. Однако, современная НАП

ПМЗ канала НАП имеет несколько десятков каналов приема. Причем в системе ГЛОНАСС в отличие от NAVSTAR используется частотное разделение каналов (рис. 3). Нормальное функционирование приемника обеспечивает при одновременном приеме сигналом минимум от четырех НКА или трех при планарном определении координат.

1595      1600     1605   1610 f, МГц

Рис. 3. Частотный план СРНС

Таким образом, для оценки помехозащищенности системы ГЛОНАСС необходима методика оценки ПМЗ не одного канала, а НАП в целом.

Помехозащищенность НАП в целом зависит от числа используемых НКА и от

ПМЗ отдельного канала. В процессе исследований предложена методика оценки помехозащищенности НАП в целом. В этом случае вероятность нормального функционирования НАП определяется выражением:

m - 1

Pmn = 1 "Z C P'(1 — P )'' "

i = 1

где p i – вероятность нормальной работы одного канала.

Результаты расчета ПМЗ навигационного приемника в целом приведены на ри- сунке 4. Основным допущением в этой методике принята равновероятность подавления каждого канала.

Рис. 4. Оценка ПМЗ НАП в целом

Из полученных результатов можно заключить, что надёжность связи монока-нального приемника с частотным разделением каналов системы ГЛОНАСС значительно выше, чем с кодовым разделением системы NAVSTAR.

Заключение

Таким образом, предлагаемая методика позволяет осуществлять оценку ПМЗ навигационных приемников в зависимости от количества задействованных каналов приема радионавигационных сигналов.

Анализ помехозащищенности показывает, что её можно существенно повысить путем увеличения коэффициента помехо-защиты приемника, а также используя защитные свойства местности. Расчеты показывают, что при отсутствии возможностей использовать защитные свойства местности помехозащищенность НАП не обеспечить на расстояниях сотен км. Так, например, при наличии защитных свойств местности равных 28 дБ требуемая надежность обеспечивается при удалении ЛПС более 96 км. При увеличении защитных свойств местности до 48 дБ требуемая надежность обеспечивается при расстояниях до ЛПС более 480 км.