Навигационная аппаратура санкционированного потребителя с возможностью локальной навигации по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем
NAVIGATION EQUIPMENT OF AN AUTHORIZED CONSUMER WITH THE POSSIBILITY OF LOCAL NAVIGATION ON THE SIGNALS OF NON-SYNCHRONIZED DOMESTIC MEANS OF ELECTRONIC JAMMING OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS

Изобретение относится к областям радиоэлектронной борьбы и радионавигации и может быть использовано при разработке системы локальной радионавигации (ЛРН) по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).
Известна навигационная аппаратура санкционированного потребителя (НАСП), используемая в пространственно-распределенной системе радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей (НАП) ГНСС с функцией альтернативного координатно-временного обеспечения для санкционированных потребителей (СП), состоящей из станций создания преднамеренных радиопомех, имеющих устройство создания радиопомех с функцией формирования координатно-временного сигнала, и санкционированных потребителей, имеющих НАСП, обеспечивающую прием сигнала ГНСС и альтернативного координатно-временного сигнала от станций создания преднамеренных радиопомех [1]. Приемоизмеритель НАСП с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого пространственно-распределенной системой радиопомех, на основе полученных в результате обработки каждого из принятых сигналов, содержащих данные о привязанных к шкале единого времени, декларированном кодограммой навигационного сообщения, моменте начала передачи, измеренном моменте начала приема кодограммы навигационного сообщения и координатах источника - средства создания радиопомех с функцией формирования и передачи альтернативного навигационного сигнала, излучаемых станциями, определяет с использованием канонического дальномерного метода позиционирования (достаточно двух источников альтернативных навигационных сигналов) или разностно-дальномерного метода позиционирования (необходимо не менее трех источников альтернативных навигационных сигналов) планарные координаты объекта - носителя комплексной многоканальной аппаратуры потребителей, а по двум смежным навигационным определениям - курсовой угол и модуль вектора скорости объекта носителя.
Входящая в состав этой системы НАСП, обеспечивающая прием сигнала ГНСС и альтернативного координатно-временного сигнала от станций создания преднамеренных радиопомех, состоит из приемной антенны, малошумящего усилителя, блока компенсаторов помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями преднамеренных радиопомех, блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех, приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС, блока селекторов альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех, приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех, блока комплексной обработки результатов навигационных измерений, устройства отображения навигационных определений, при этом выход приемной антенны соединен с входом малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом блока компенсаторов помеховых сигналов, выход которого соединен с входом блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов и с входом блока селекторов альтернативных навигационных сигналов, выход блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов соединен с входом приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС, выход которого соединен с одним из входов блока комплексной обработки результатов навигационных измерений, выход блока селекторов альтернативных навигационных сигналов соединен с входом приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех, выход которого соединен с другим входом блока комплексной обработки результатов навигационных измерений, выход которого соединен с входом устройства отображения навигационных определений.
Недостатком этой НАСП, является то, что для реализации функции альтернативного координатно-временного обеспечения СП необходимо обеспечить привязку к шкале единого времени моментов начала передачи кодограмм навигационных сообщений от станций создания преднамеренных радиопомех и моментов начала приема НАСП кодограмм навигационных сообщений от станций создания преднамеренных радиопомех, т.е. обеспечить привязку шкал времени станций создания преднамеренных радиопомех и шкалы времени НАСП к шкале единого времени, что само по себе является сложной технической задачей, требующей для ее решения отдельных каналов связи для передачи сигналов синхронизации.
Целью изобретения является реализация в НАСП функции альтернативного координатно-временного обеспечения по сигналам не синхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления ГНСС.
Технический результат изобретения достигается тем, что в пространственно-распределенной системе радиоподавления НАП ГНСС с функцией альтернативного координатно-временного обеспечения для санкционированных потребителей станции создания преднамеренных радиопомех не синхронизированы между собой и не синхронизированы с НАСП, а для решения задачи локальной радионавигации по сигналам несинхронизированных станций создания преднамеренных радиопомех в НАСП введены блок начальной синхронизации, индикатор синхронизации, съемный защищенный машинный носитель информации, разъемом Х1 обеспечивающего подключение съемного защищенного машинного носителя информации с НАСП, три ключа К1, К2 и К3, обеспечивающие работу НАСП в одном из трех режимов: «Подготовка», «Синхронизация», «Навигация»:
- в режиме «Подготовка», в точке начальной синхронизации с известными координатами, из съемного защищенного машинного носителя информации в блок начальной синхронизации вводятся информация о структуре альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех, их координаты, координаты точки начальной синхронизации, а также заданное значение максимальной ошибки при определении местоположения НАСП;
- в режиме «Синхронизация» в точке начальной синхронизации НАСП осуществляет раздельный прием альтернативных навигационных сигналов всех станций создания преднамеренных радиопомех, измерение значений задержек моментов приема альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех относительно шкалы времени НАСП, расчет временных поправок, учитывающих рассинхронизм в работе станций создания преднамеренных радиопомех и НАСП с использованием информации о местоположении станций создания преднамеренных радиопомех и точки начальной синхронизации НАСП, расчет собственных координат НАСП в точке начальной синхронизации с использованием измеренных значений задержек принятых альтернативных навигационных сигналов и вычисленных временных поправок, оценку качества начальной синхронизации; критерием успешной синхронизации является совпадение вычисленных собственных координат НАСП в точке начальной синхронизации с известными координатами точки начальной синхронизации в пределах заданного значения максимальной ошибки при определении местоположения НАСП, о чем сигнализирует индикатор синхронизации;
- в режиме «Навигация» в произвольной точке в пределах зоны действия пространственно-распределенной системы радиоподавления ГНСС НАСП осуществляет раздельный прием альтернативных навигационных сигналов всех станций создания преднамеренных радиопомех, измерение значений задержек моментов приема альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех относительно шкалы времени НАСП и расчет текущих собственных координат НАСП с использованием текущих измеренных значений задержек принятых альтернативных навигационных сигналов и вычисленных в режиме «Синхронизация» временных поправок с выдачей результатов расчета координат НАСП в блок комплексной обработки результатов навигационных измерений и далее на устройство отображения навигационных определений.
Сущность изобретения поясняется рисунком. На фиг. 1 представлена структурная схема НАСП в режиме «Навигация» с возможностью локальной навигации по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем.
Навигационная аппаратура санкционированного потребителя с возможностью локальной навигации по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем состоит из приемной антенны 1, малошумящего усилителя 2, блока компенсаторов помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех 3, блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех 4, приемоизмерителя, обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС 5, блока селекторов альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех 6, приемоизмерителя, обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7, блока комплексной обработки результатов навигационных измерений 8, устройства отображения навигационных определений 9, блока начальной синхронизации 10, индикатора синхронизации 11 на котором размещены светодиоды (на фиг. не показано), съемный защищенный машинный носитель информации 12, разъемом Х1 обеспечивающего подключение съемного защищенного машинного носителя информации 12 с НАСП, три ключа К1, К2 и К3, обеспечивающие работу НАСП в одном из трех режимов: «Подготовка», «Синхронизация», «Навигация».
При этом выход приемной антенны 1 соединен с входом малошумящего усилителя 2, выход которого соединен с входом блока компенсаторов помеховых сигналов 3, выход которого соединен с входом блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов 4 и с входом блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6. Выход блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов 4 соединен с входом приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС 5, выход которого соединен с одним из входов блока комплексной обработки результатов навигационных измерений 8. Выход блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6 соединен с входом приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 и с контактом К2.3 ключа К2. Выход приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 соединен с контактом К3.3 ключа К3. Контакт К3.1 ключа К3 соединен со вторым входом блока комплексной обработки результатов навигационных измерений 8, выход которого соединен с входом устройства отображения навигационных определений 9. Контакт К2.1 ключа 2 остается неподключенным, а контакт К2.2 соединен с входом блока начальной синхронизации 10. Контакт К3.2 ключа К3 соединен со вторым входом блока начальной синхронизации 10. Выход блока начальной синхронизации 10 соединен с индикатором синхронизации 11. Третий вход блока начальной синхронизации 10 соединен с контактом К1.3 ключа К1. Контакт К1.1 ключа 1 остается неподключенным, а контакт К1.2 ключа К1 соединен с контактом Х1.1 разъема Х1, обеспечивающего подключение контакта Х1.2 съемного защищенного машинного носителя информации 12.
В условиях воздействия преднамеренных помех, формируемых и излучаемых как отечественными станциями создания преднамеренных радиопомех, так и станциями создания преднамеренных радиопомех противника, функционирование НАСП по сигналам ГНСС будет невозможно и задача определения координат будет решаться с использованием локальной радионавигации по альтернативным навигационным сигналам, формируемым и излучаемым отечественными несинхронизированными станциями создания преднамеренных радиопомех. Для этого перед использованием НАСП помещается в точку начальной синхронизации с точно известными координатами и включается режим «Подготовка».
Включение режима «Подготовка» осуществляется установкой ключей К1, К2 и К3 в положения, при которых замкнуты следующие контакты: К1.3-К1.2, К2.3-К2.1, К3.3-К3.1. Съемный защищенный машинный носитель информации 12 контактом Х1.2 подключается к контакту Х1.1 разъема Х1. Через замкнутые контакты Х1.2 и Х1.2 разъема Х1 и через замкнутые контакты К1.3-К1.2 ключа К1 в блок начальной синхронизации 10 из съемного защищенного машинного носителя информации 12 вводится информация о структуре альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех, координаты станций создания преднамеренных радиопомех, координаты точки начальной синхронизации и заданное значение максимальной ошибки при определении местоположения НАСП. По окончании ввода информации на втором выходе блока начальной синхронизации 10 формируется сигнал «Загрузка завершена», который поступает на индикатор синхронизации 11 и вызывает загорание на нем соответствующего светодиода «Загрузка завершена».
После этого НАСП переводится в режим «Синхронизация» установкой ключей К1, К2 и К3 в положения, при которых замкнуты следующие контакты: К1.3-К1.1, К2.3-К2.2, К3.3-К3.2. Это приводит к погасанию светодиода «Загрузка завершена» на индикаторе синхронизации 11 и отключению съемного защищенного машинного носителя информации 12 от блока начальной синхронизации 10. Съемный защищенный машинный носитель информации 12 извлекается из разъема Х1.
В режиме «Синхронизация» альтернативные навигационные сигналы всех станций создания преднамеренных радиопомех с выхода блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6 через замкнутые контакты К2.3-К2.2 поступают на первый вход блока начальной синхронизации 10, в котором осуществляется их прием, измерение задержки моментов их приема относительно шкалы времени НАСП, и расчет временных поправок, учитывающих рассинхронизм в работе станций создания преднамеренных радиопомех и НАСП, с использованием информации, введенной в режиме «Подготовка». Вычисленные временные поправки совместно с информацией о структуре альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех и координатах станций создания преднамеренных радиопомех с первого выхода блока начальной синхронизации 10 поступают на второй вход приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7, на первый вход которого поступают альтернативные навигационные сигналы всех станций создания преднамеренных радиопомех с выхода блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6. В приемоизмерителе обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 осуществляется прием альтернативных навигационных сигналов всех станций создания преднамеренных радиопомех, измерение задержки моментов их приема относительно шкалы времени НАСП, и с использованием вычисленных временных поправок одним из канонических методов рассчитываются оценки собственных координат НАСП в точке начальной синхронизации. Полученные оценки с выхода приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 через замкнутые контакты К3.3-К3.2 ключа К3 поступают на второй вход блока начальной синхронизации 10, в котором сравниваются с известными координатами точки начальной синхронизации с определением радиального отклонения полученной оценки положения точки начальной синхронизации от ее истинного положения. Синхронизация считается успешной, если полученное значение радиального отклонения не превышает заданного значения максимальной ошибки при определении местоположения НАСП. При этом на втором выходе блока начальной синхронизации 10 вырабатывается сигнал «Синхронизация», который подается на индикатор синхронизации 11 и вызывает загорание на нем соответствующего светодиода «Синхронизация». В противном случае процесс начальной синхронизации повторяется до выполнения условия успешной синхронизации.
После выполнения условия успешной синхронизации НАСП переводится в режим «Навигация» установкой ключей К1, К2 и К3 в положения, при которых замкнуты следующие контакты: К1.3-К1.1, К2.3-К2.1, К3.3-К3.1. Это приводит к погасанию светодиода «Синхронизация» на индикаторе синхронизации 11, отключению первого входа блока начальной синхронизации 10 от выхода блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6, отключению выхода приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 от второго входа блока начальной синхронизации 10 и подключение его ко второму входу блока комплексной обработки результатов навигационных измерений 8.
В режиме «Навигация» НАСП находится в рабочем положении для определения собственных координат и принимает на приемную антенну 1 входную аддитивную смесь, состоящую из:
- известных помеховых сигналов, формируемых и излучаемых несинхронизированными станциями создания преднамеренных радиопомех, структура которых известна санкционированному пользователю;
- альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых несинхронизированными станциями создания преднамеренных радиопомех, структура которых известна санкционированному пользователю;
- непреднамеренных шумовых помех;
- неизвестных помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями преднамеренных радиопомех противника, структура которых неизвестна санкционированному пользователю.
Принятая приемной антенной 1 входная аддитивная смесь передается на вход малошумящего усилителя 2 в виде аддитивной смеси электрических сигналов, где усиливается и передается на вход блока компенсаторов помеховых сигналов 3.
Блок компенсаторов помеховых сигналов 3 является полным структурно функциональным аналогом [2] с использованием скрытой от противника, но известной санкционированным потребителям информации о структуре и параметрах помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех. В блоке компенсаторов помеховых сигналов 3 происходит удаление известных помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех, из входной аддитивной смеси, а оставшаяся аддитивная смесь передается на вход блока компенсаторов альтернативных навигационных сигналов 4 и на вход блока селекторов альтернативных навигационных сигналов 6.
Блок компенсаторов альтернативных навигационных сигналов 4 является структурно-функциональным аналогом [2] и отличается только опорным сигналом, в качестве которого применен альтернативный навигационный сигнал с использованием скрытой от противника, но известной санкционированным потребителям информации о структуре и параметрах альтернативных навигационных сигналов. В блоке компенсаторов альтернативных навигационных сигналов 4 происходит удаление альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех, из оставшейся аддитивной смеси, а полученная результирующая аддитивная смесь подается на вход приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС 5. Поскольку в составе результирующей аддитивной смеси уровень неизвестных помеховых сигналов, формируемых и излучаемых станциями преднамеренных радиопомех противника, значительно превышает уровень радиосигнала от спутников ГНСС, то функционирование приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС 5 будет заблокировано. Координаты санкционированного потребителя по сигналам ГНСС не будут определены. Данный канал перестает работать.
Блок селекторов альтернативных навигационных сигналов 6 выполняет функцию выделения альтернативных навигационных сигналов, формируемых и излучаемых станциями создания преднамеренных радиопомех, из оставшейся аддитивной смеси, поступающей с выхода блока компенсаторов помеховых сигналов 3. С выхода блока селекторов 6 альтернативные навигационные сигналы всех станций создания преднамеренных радиопомех поступают на первый вход приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7. Вычисленные в режиме «Синхронизация» временные поправки совместно с информацией о структуре альтернативных навигационных сигналов станций создания преднамеренных радиопомех и координатах станций создания преднамеренных радиопомех с первого выхода блока начальной синхронизации 10 поступают на второй вход приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7. В приемоизмерителе обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 осуществляется прием альтернативных навигационных сигналов всех станций создания преднамеренных радиопомех, измерение задержки текущих моментов их приема относительно шкалы времени НАСП, и с использованием вычисленных в режиме «Синхронизация» временных поправок и информации о координатах станций создания преднамеренных радиопомех одним из канонических методов рассчитываются оценки собственных координат НАСП в текущей точке в пределах зоны действия пространственно-распределенной системы радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей ГНСС.
Полученные оценки с выхода приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7 через замкнутые контакты К3.3-К3.1 ключа К3 поступают на второй вход блока комплексной обработки результатов навигационных измерений 8.
Блок комплексной обработки результатов навигационных измерений 8 при отсутствии координатной информации от приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием координатно-временного обеспечения, реализуемого ГНСС 5, передает оценки собственных координат НАСП в текущей точке, полученные от приемоизмерителя обеспечивающего решение задачи навигационных определений с использованием альтернативного координатно-временного обеспечения, реализуемого станциями создания преднамеренных радиопомех 7, на вход устройства отображения навигационных определений 9. Устройство отображения навигационных определений 9 осуществляет визуализацию результатов навигационных определений.
Литература
1. Патент RU № 2649407, С1, МПК H04К 3/00, опубл. 03.04.2018 г. Пространственно-распределенная система радиоподавления НАП ГНСС с функцией альтернативного координатно-временного обеспечения для санкционированных потребителей / А.В. Журавлев, В.М. Безмага, В.Г. Маркин, В.А. Шуваев, Е.М. Красов, А.В. Смолин, №2017102808; заявл. 27.01.2017; опубл. 03.04.2018, Бюл. № 10.
2. Патент 2563973 РФ, МПК G01S 7/36. Компенсатор радиопомех для обеспечения электромагнитной совместимости отечественной НАП ГНСС с отечественным средством радиоподавления НАП противника при работе на совпадающих частотах /А.В. Журавлев [и др.] (РФ). -№2014126320/07; заявл. 27.06.2014; опубл. 27.09.2015, Бюл. №27. -10с.: ил.