СИСТЕМА РАДИОПОДАВЛЕНИЯ НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГНСС ПРОТИВНИКА, СОВМЕСТИМАЯ С ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АППАРАТУРОЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГНСС Российский патент 2015 года по МПК G01S7/38 H04B1/10 

Техническое решение относится к области РЭБ и радионавигации, в частности к отечественным передатчикам преднамеренных радиопомех навигационной аппаратуре потребителей (НАП) ГНСС, воздействующим как на НАП ГНСС противника, так и на отечественную НАП ГНСС.

Изобретение может быть использовано при радиоподавлении НАП ГНСС противника отечественными передатчиками преднамеренных радиопомех с парированием негативного воздействия на отечественные НАП ГНСС.

Глобальные навигационные спутниковые системы независимо от их государственной принадлежности могут быть использованы для навигационно-временного обеспечения как своих вооруженных сил, так и вооруженных сил инвентивного противника. По указанной причине целесообразно обеспечить радиоподавление НАП ГНСС противника без снижения эффективности навигационно-временного обеспечения своих сил.

Технический результат - улучшение электромагнитной совместимости отечественной НАП ГНСС с отечественными передатчиками преднамеренных радиопомех НАП ГНСС инвентивного противника. Улучшение электромагнитной совместимости достигается посредством компенсации радиопомех в собственной навигационной аппаратуре с использованием скрытой от противостоящей стороны информации о тонкой структуре помеховых сигналов.

Известен комплекс радиопомех системы глобальной радионавигации GPS «Оптима-3» [Комплекс радиопомех приемникам системы глобальной радионавигации GPS («Оптима-3») - URL: http://kbradar.by/text/pages-view-22.html (дата обращения 15.10.2013)], предназначенный для нарушения в заданной зоне радионавигации потребителей системы GPS (авиационных средств, высокоточного оружия системы управления оружием, отдельных потребителей).

Недостатком данного комплекса является то, что он создает радиопомехи как для противника, использующего радионавигационную систему GPS, так и для отечественных потребителей радионавигационной системы GPS.

Известны передающие станции радиопомех Р-340РП из состава комплекса РЭП «Поле-21», которые рассредоточены по пространству, предназначенные для одновременного радиоподавления в локальной зоне аппаратуры потребителей ГНСС GPS, ГЛОНАСС, «Галилео» и «Бейдоу» [Левин А. Проверка боем / А. Левин // Региональная Россия. - 2012. - №8. - С.17]. Данная станция радиопомех излучает фазово-кодоманипулированные (ФКМн) радиопомехи для подавления НАП ГНСС противника во всех поддиапазонах частот, используемых в спутниковой радионавигации, с использованием ВОС - технологии для расширения спектра радиопомех.

Положительными свойствами передающих устройств станции радиопомех Р-340РП с позиции компенсации помех в отечественной НАП ГНСС являются:

- формирование синтезаторами, размещенными на различных радиопередающих устройствах, ФКМн помеховых сигналов, взаимно некоррелированных между собой и с сигналами НКА;

- использование в составе передающих устройств малогабаритных модулей цифровых синтезаторов радиопомех, допускающих неограниченное тиражирование копий синтезаторов для последующего включения в состав компенсаторов помех.

Каждой станции помех Р-340РП выделяется своя последовательность модулирующих импульсов, закон формирования которой заведомо не известен противнику и известен только изготовителю станции и не используется для обеспечения ЭМС СП Р-340РП отечественной НАП ГНСС.

Недостатком данной станции радиопомех является то, что подавление происходит с одинаковой эффективностью одновременно и в одной и той же пространственной зоне не только НАП ГНСС противника, но и отечественной НАП ГНСС.

Известна система обеспечения электромагнитной совместимости НАП ГНСС со средствами радиоподавления, использующая пространственную фильтрацию полезного сигнала адаптивной антенной решеткой, формирующей провалы в диаграмме направленности в направлении на источники помеховых сигналов [Р.А. Монзинго, Т.У. Миллер. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. Перевод с английского под ред. В.А. Лексаченко. - М.: Изд. «Радио и связь», 1986, с. 78, рис 3.3].

Данная система электромагнитной совместимости НАП ГНСС не позволяет получить потенциально достижимую эффективность подавления радиопомех, поскольку ориентирована на подавление радиопомех с навесной структурой, создаваемых передатчиками противника.

Известна аппаратура навигационная (приемник) GL8088s и ML8088s [Аппаратура навигационная потребителей глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS GL8088s и ML8088s. Руководство по эксплуатации. Редакция 2.1, Санкт-Петербург, 2011], которая имеет встроенные средства подавления помех, что позволяет ему работать в условиях сложной помеховой обстановки.

Недостатком данного встроенного средства подавления помех является то, что в качестве средства подавления помех используется режекторный фильтр [Осадчий В. ГЛОНАСС/GPS-модули НАВИА GL8088s и ML8088s / Осадчий В. // презентация - С. 9. - URL: http://www.myshared.ru/slide/109662 (дата обращения 15.10.2013)], который одновременно подавляет спектральные составляющие как помеховых, так и полезных сигналов. Отсутствует устройство, использующее копию заведомо известного помехового сигнала, передаваемого отечественной аппаратурой радиоподавления НАП ГНСС. Вследствие указанного недостатка адаптивный режекторный фильтр может быть использован только для подавления узкополосных помех по сравнению с полосой частот, занимаемой полезным сигналом, и не может рассматриваться в качестве адаптивного компенсатора преднамеренных радиопомех.

Система радиоподавления НАП ГНСС противника, совместимая с отечественной НАП ГНСС, работающая с компенсатором радиопомех, в основу которых положено использование скрытой от противника информации о тонкой структуре помеховых сигналов, излучаемых отечественными передающими устройствами радиопомех, в открытой и доступной публикации не найдена.

Целью настоящего изобретения является улучшение совместимости отечественной навигационной аппаратуры потребителей ГНСС с отечественными передатчиками радиопомех НАП ГНСС без снижения эффективности радиоподавления НАП ГНСС противника.

Поставленная цель достигается посредством использования в отечественной навигационной аппаратуре компенсаторов радиопомех, в основу которых положено использование скрытой от противника информации о тонкой структуре помеховых сигналов, излучаемых отечественными передающими устройствами радиопомех.

Поставленная цель достигается тем, что состоящая из нескольких передатчиков преднамеренных помех с известной, но скрытой от противника структурой излучаемого помехового сигнала, предназначенного для радиоподавления НАП ГНСС противника и отечественной НАП ГНСС, содержащей между приемной антенной и отечественной НАП ГНСС блок компенсаторов с последовательно установленными компенсаторами, состоящими из генератора копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, коррелятора, решающего устройства, управляемого элемента задержки, управляемого аттенюатора, вычитающего устройства и имеющими вход, на который поступает выходное напряжение приемной антенны или предшествующего компенсатора, и выход, с которого выходное напряжение поступает на вход последующего компенсатора или отечественной НАП ГНСС, внутри компенсатора входное напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства и на первый вход коррелятора, а на второй вход - копия компенсируемого сигнала, сформированная генератором копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, решающее устройство, на вход которого поступает с выхода коррелятора числовая матрица, характеризующая зависимость коэффициента взаимной корреляции компенсируемого сигнала и его копии, формируемой генератором опорного сигнала, от ошибок совмещения компенсируемого сигнала и его копии по времени и по доплеровской частоте, определяющее положение глобального максимума коэффициента взаимной корреляции по осям времени и частоты и на основе полученных результатов формирование и выдачу команд управления на генератор опорного сигнала для совмещения компенсируемого сигнала с его копией по частоте Доплера, на управляемый элемент задержки для совмещения принятого сигнала с его копией по времени задержки и на управляемый аттенюатор для совмещения принятого сигнала с его копией по амплитуде, вычитающее устройство для исключения из поступающей на один из его входов из приемной антенны или с выхода предшествующего компенсатора аддитивной смеси принятых полезных и помеховых радиосигналов копии компенсируемого сигнала.

На фиг. 1 показана структурная схема системы радиоподавления НАП ГНСС противника, совместимая с отечественной НАП ГНСС, на фиг. 2 показана структурная схема блока компенсаторов, находящегося между антенной и НАП ГНСС.

Система радиоподавления НАП ГНСС противника, совместимая с отечественной НАП ГНСС, состоит из нескольких отечественных передатчиков преднамеренных помех П₁, П₂, …, П_n, …, П_N (поставщики радиопомех) и отечественной НАП ГНСС ПР₁, ПР₂, …, ПР_n, …, ПР_N.

Все отечественные НАП ГНСС ПР₁, ПР₂, …, ПР_n, …, ПР_N состоят из приемной антенны 1, НАП ГНСС 2 и установленного между ними блока компенсаторов 3, состоящего из последовательно соединенных компенсаторов Кc₁, Кс₂, …, Кс_n, …, Кc_N.

Каждый компенсатор Кc₁, Кс₂, …, Кс_n, …, Кc_N (Кс) содержит коррелятор К, решающее устройство РУ, управляемый элемент задержки УЗ, управляемый аттенюатор УА, генератор копии помехового сигнала ГК, вычитающее устройство В и имеет вход 1 и выход 2.

Выход генератора копии помехового сигнала ГК соединен со вторым входом коррелятора К и со вторым входом управляемого элемента задержки УЗ, а вход соединен с третьим выходом решающего устройства РУ.

Выход коррелятора соединен с входом решающего устройства РУ, а первый вход соединен с первым входом в компенсатор Кс, второй вход соединен с выходом генератора копии помехового сигнала ГК.

Первый выход решающего устройства РУ соединен с первым входом управляемого аттенюатора УА, второй выход соединен с первым входом управляемого элемента задержки УЗ, третий выход соединен с входом генератора копии помехового сигнала ГК, а вход соединен с выходом коррелятора К.

Выход управляемого элемента задержки УЗ соединен со вторым входом управляемого аттенюатора УА, а первый вход соединен со вторым выходом решающего устройства РУ, второй вход соединен с выходом генератора копии помехового сигнала ГК.

Выход управляемого аттенюатора УА соединен со вторым входом вычитающего устройства В, а первый вход соединен с первым выходом решающего устройства, второй вход соединен с управляемым элементом задержки УЗ.

Выход вычитающего устройства В соединен со вторым выходом компенсатора КС, а первый вход соединен с первым входом в компенсатор КС, второй вход соединен с выходом управляемого аттенюатора УА.

Компенсатор Кc₁ входом 1 соединен с приемной антенной 1, а выходом 2 - с входом 1 компенсатора Кс₂.

Компенсатор Кc_n, n=2, N входом 1 соединен с компенсатором Кc_n-1, a выходом 2 - с входом компенсатора Кc_n+1.

Компенсатор Кc_N входом 1 соединен с компенсатором Кc_N-1, а выходом 2 - с НАП ГНСС 2.

Система радиоподавления НАП ГНСС противника, совместимая с отечественной НАП ГНСС, работает следующим образом.

Передатчики преднамеренных помех П₁, П₂, …, П_n, …, П_N, установленные на различных носителях, излучают прицельные радиопомехи, взаимно некоррелированные между собой и сигналами навигационных космических аппаратов (НКА). Каждая радиопомеха формируется в виде несущей, ФКМн псевдослучайной последовательностью (ПСП) импульсов с априорно известным, но скрытым от противника законом формирования.

Прием навигационных сигналов и радиопомех осуществляет приемная антенна 1, которая преобразует их в напряжение x[k] (где k - номер такта отсчета) и передает на блок компенсаторов 3.

Напряжение x[k] определяется выражением (с целью упрощения будем пренебрегать собственными (тепловыми) шумами аппаратуры и некомпенсированными остатками)

где g(θn) - значение комплексной диаграммы направленности антенны 1 в направлении n-го передатчика радиопомех θ_n;

ν_n[k] - радиосигнал от n-го передатчика радиопомех в геометрическом центре антенны;

N - количество передатчиков радиопомех;

g(θ_r) - значение комплексной диаграммы направленности антенны в направлении r-го навигационного космического аппарата θ_r;

s_r[k] - радиосигнал, от r-го космического аппарата в геометрическом центре антенны;

R - количество космических аппаратов в пределах горизонта.

В блоке компенсаторов 3 напряжение x[k] поступает на первый вход компенсатора Кc₁, которое направляется на первый вход коррелятора К и первый вход вычитающего устройства В.

С выхода генератора копии помехового сигнала ГК на второй вход коррелятора К и на второй вход управляемого элемента задержки поступает напряжение y₁[k]. Напряжение y₁[k] представляет собой копию помехового сигнала ν₁[k], излучаемого постановщиком радиопомех П₁. Копия помехового сигнала y₁[k] и принятый сигнал ν₁[k] смещены друг относительно друга во времени и по частоте Доплера, а также различаются по амплитуде. На выходе коррелятора К формируется в цифровом виде двумерная зависимость коэффициента взаимной корреляции напряжений y₁[k] и ν₁[k] от сдвига во времени и по частоте и передается на решающее устройство РУ.

Решающее устройство РУ анализирует зависимость коэффициента взаимной корреляции напряжений y₁[k] и ν₁[k] от сдвига во времени и по частоте, определяет положение глобального максимума зависимости по осям времени и частоты и на основе полученных результатов вырабатывает и подает команды управления:

- с третьего выхода на вход генератора копии помехового сигнала ГК для совмещения принятого сигнала с его копией по частоте Доплера;

- со второго выхода на первый вход по временной задержки на управляемый элемент задержки УЗ для совмещения принятого сигнала с его копией по времени задержки;

- с первого выхода на первый вход управляемого аттенюатора УА для совмещения принятого сигнала с его копией по амплитуде.

Генератор копии помехового сигнала ГК совместно с управляемым элементом задержки УЗ и управляемым аттенюатором УА последовательно отрабатывают поступившие на них команды, и на второй вход вычитающего устройства В поступает копия помехового сигнала, совмещенная с принятым помеховым сигналом по времени, частоте и амплитуде.

На выходе вычитающего устройства В компенсатора помех Кc₁ образуется напряжение

со скомпенсированным сигналом ν₁[k], принимаемым от постановщика радиопомех П₁.

Аналогично осуществляется компенсация напряжений ν₂[k], …, ν_n[k], …, ν_N[k] компенсаторами К₂, …, К_n, …, К_N. На выходе вычитающего устройства В компенсатора помех К_N образуется напряжение

Это напряжение, не содержащее сигналы преднамеренных помех, поступает с выхода 2 блока компенсаторов 3 на вход НАП ГНСС 2.

Техническое решение позволяет создавать эффективные радиопомехи НАП ГНСС противника, не затрудняющие функционирование отечественных НАП ГНСС.

Изобретение относится к технике радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и может быть использовано для радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей глобальной навигационной спутниковой системы (НАП ГНСС) противника. Система радиоподавления НАП ГНСС противника, совместимая с отечественной аппаратурой потребителей ГНСС, состоит из нескольких передатчиков преднамеренных помех с известной, но скрытой от противника структурой излучаемого помехового сигнала, предназначенного для радиоподавления НАП ГНСС противника и отечественной НАП ГНСС, содержащей между приемной антенной и отечественной НАП ГНСС блок компенсаторов с последовательно установленными компенсаторами. Каждый компенсатор состоит из генератора копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, коррелятора, решающего устройства, управляемого элемента задержки, управляемого аттенюатора, вычитающего устройства и имеет вход, на который поступает выходное напряжение приемной антенны или предшествующего компенсатора, и выход, с которого выходное напряжение поступает на вход последующего компенсатора или отечественной НАП ГНСС. Внутри компенсатора входное напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства и на первый вход коррелятора, а на второй вход - копия компенсируемого сигнала, сформированная генератором копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, решающее устройство, на вход которого поступает с выхода коррелятора числовая матрица, характеризующая зависимость коэффициента взаимной корреляции компенсируемого сигнала и его копии, формируемой генератором опорного сигнала, от ошибок совмещения компенсируемого сигнала и его копии по времени и по доплеровской частоте, определяющее положение глобального максимума коэффициента взаимной корреляции по осям времени и частоты и на основе полученных результатов формирование и подачу команд управления на генератор опорного сигнала для совмещения компенсируемого сигнала с его копией по частоте Доплера, на управляемый элемент задержки для совмещения принятого сигнала с его копией по времени задержки и на управляемый аттенюатор для совмещения принятого сигнала с его копией по амплитуде. Вычитающее устройство исключает из поступающей на один из его входов из приемной антенны или с выхода предшествующего компенсатора аддитивную смесь принятых полезных и помеховых радиосигналов копии компенсируемого сигнала. Технический результат - улучшение совместимости отечественной НАП ГНСС с отечественными передатчиками радиопомех НАП ГНСС без снижения эффективности радиоподавления НАП ГНСС противника. 2 ил.

Система радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей ГНСС противника, совместимая с отечественной аппаратурой потребителей ГНСС, состоящая из нескольких передатчиков преднамеренных помех с известной, но скрытой от противника структурой излучаемого помехового сигнала, предназначенного для радиоподавления НАП ГНСС противника и отечественной НАП ГНСС, содержащей между приемной антенной и отечественной НАП ГНСС блок компенсаторов с последовательно установленными компенсаторами, состоящими из генератора копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, коррелятора, решающего устройства, управляемого элемента задержки, управляемого аттенюатора, вычитающего устройства и имеющими вход, на который поступает выходное напряжение приемной антенны или предшествующего компенсатора, и выход, с которого выходное напряжение поступает на вход последующего компенсатора или отечественной НАП ГНСС, внутри компенсатора входное напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства и на первый вход коррелятора, а на второй вход - копия компенсируемого сигнала, сформированная генератором копии помехового сигнала, излучаемого постановщиком помех, решающее устройство, на вход которого поступает с выхода коррелятора числовая матрица, характеризующая зависимость коэффициента взаимной корреляции компенсируемого сигнала и его копии, формируемой генератором опорного сигнала, от ошибок совмещения компенсируемого сигнала и его копии по времени и по доплеровской частоте, определяющее положение глобального максимума коэффициента взаимной корреляции по осям времени и частоты и на основе полученных результатов формирование и подачу команд управления на генератор опорного сигнала для совмещения компенсируемого сигнала с его копией по частоте Доплера, на управляемый элемент задержки для совмещения принятого сигнала с его копией по времени задержки и на управляемый аттенюатор для совмещения принятого сигнала с его копией по амплитуде, вычитающее устройство для исключения из поступающей на один из его входов из приемной антенны или с выхода предшествующего компенсатора аддитивной смеси принятых полезных и помеховых радиосигналов копии компенсируемого сигнала.