СПОСОБ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ПРЕДЕЛАХ ЗАЩИЩАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ
METHOD FOR ELECTRONIC JAMMING OF EQUIPMENT OF SATELLITE RADIO NAVIGATION SYSTEM CONSUMERS WITHIN SECURE TERRITORY

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе средств радиоэлектронной борьбы, решающих задачи защиты территории от носителей аппаратуры потребителей (АП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС).
Спутниковые радионавигационные системы широко используются в гражданской и военной сферах. Внедрение АП СРНС в системы наведения оружия и его носителей является в настоящее время одним из перспективных и интенсивно развиваемых направлений. Для повышения помехозащищенности АП обычно используются кодированные навигационные сигналы (НС), адаптивные антенные решетки и алгоритмы оптимальной обработки сигналов. Указанные меры повышают требования к средствам радиоэлектронного подавления АП. Кроме того, АП может использоваться совместно с инерциальными навигационными системами (ИНС), при этом информация от АП используется для коррекции ошибок ИНС, накапливающихся за время движения носителя АП. Поэтому для эффективной защиты от носителей АП СРНС необходимо обеспечить подавления АП заблаговременно. Существующие средства радиоэлектронного подавления АП используют маскирующие радиопомехи и предназначены, как правило, для защиты стационарных объектов. Использование существующих средств для радиоэлектронного подавления АП в пределах больших территорий неприемлемо в связи с ростом необходимых энергетических и аппаратурных затрат. Создание относительно маломощных имитирующих радиопомех затруднено использованием защищенных кодов НС. Таким образом, актуальна задача радиоэлектронного подавления АП СРНС в пределах больших территории при допустимых энергетических и аппаратурных затратах.
Известен способ радиомаскировки стационарных объектов [1], в котором помеховые сигналы маскирующего действия, модулируемые по линейно-частотному закону (ЛЧМ) в полосе частот, равной диапазону изменения доплеровских частот регистрируемого сигнала, формируют в главном лепестке диаграммы направленности навигационного приемника. Для доставки передатчиков помех используют управляемые ракеты или неуправляемые реактивные снаряды. Такой способ имеет практическую значимость только в условиях дуэльной ситуации и непригоден для использования в защищаемой области в условиях длительного противодействия. Современная АП СРНС обладает возможностью работы одновременно по нескольким СРНС (GPS, ГЛОНАСС, GALILEO) с отличающимися сетками рабочих частот, при этом применение забрасываемых передатчиков помех с ЛЧМ сигналом не является эффективным средством радиоэлектронного подавления, так как потребуется создание отдельной помехи на каждой несущей частоте НС.
Известен способ создания преднамеренных помех глобальной спутниковой системе [2]. Для достижения технического результата принимают сигналы с навигационными сообщениями, передаваемые работоспособными спутниками в заданном районе, принятые сообщения запоминают и искажают, после чего формируют суммарный помеховый сигнал в виде совокупности сигналов с искаженными навигационными сообщениями, излучают суммарный помеховый сигнал с мощностью, превышающей мощность легитимных сигналов спутников, причем при длительной работе периодически обновляют ранее запомненные навигационные сообщения. Данный способ радиоподавления реализуем только в условиях штатной работы АП с гражданскими НС и не пригоден для работы с закрытыми НС.
Наиболее близким к заявленному является способ, реализованный в комплексе радиопомех навигационному оборудованию СРНС [3]. Способ заключается в создании пространственно распределенного поля радиопомех, маскирующих НС спутников в зоне расположения защищаемого объекта, путем размещения передатчиков маскирующих радиопомех в этой зоне. Недостатком данного способа является невозможность его применения при решении задач защиты территории в связи с увеличением затрат на реализацию защиты. Кроме того, использование в известном способе передатчиков с высоким энергопотенциалом (сотни Вт) снижает живучесть средств радиоэлектронного подавления в условиях применения оружия, наводящегося на излучение.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность организации радиоэлектронного подавления АП СРНС на больших территориях, уменьшение затрат на реализацию радиоэлектронного подавления и повышение живучести системы в условиях применения оружия, наводящегося на излучение.
б.з
б.з
б.з
Технический результат достигается за счет того, что электромагнитное поле (ЭМП) маскирующих радиопомех создают в барьерной зоне (БЗ) шириной Ш, высотой В и протяженностью П, расположенной вдоль границы защищаемой территории с ее наружной стороны, плотность потока мощности (ППМ) маскирующих радиопомех устанавливают из условия гарантированного срыва слежения за параметрами НС спутников, дополнительно в пределах БЗ создают радиопомехи, имитирующие НС спутников (имитирующие радиопомехи первого типа), с ППМ, достаточной для захвата соответствующих им ложных НС следящими контурами АП, носители которой расположены в БЗ, а внутри защищаемой территории создают ЭМП радиопомех, имитирующих НС спутников (имитирующие радиопомехи второго типа), с ППМ, не превышающей максимальное возможное значение ППМ истинных НС спутников в пределах защищаемой территории.
Конфигурацию и размеры БЗ выбирают из следующих соображений:
1) Барьерную зону создают на участках границы защищаемой территории, где возможно проникновение в ее пределы носителей АП.
б.з
2) Ширина БЗ должна быть такой, что время, затрачиваемое на ее преодоление носителями ΑΠ на наибольшей возможной скорости, превышает время, достаточное для реализации срыва слежения за параметрами НС следящими контурами АП. Согласно этому ширину БЗ Ш устанавливают из соотношения:
б.з
наиб
н.к
необн
Ш≥VΤN,
наиб
н.к
необн
где V - наибольшая возможная скорость носителя АП; Т - время накопления НС в корреляторе АП с целью его обнаружения; N - число необнаружений (пропусков) НС подряд, при достижении которого в АП реализуется срыв слежения за параметрами НС.
б.з
3) Высота БЗ должна превышать наибольшую возможную высоту полета носителей АП. Согласно этому высоту БЗ В устанавливают из соотношения:
б.з.
наиб
B≥B,
наиб
где В - наибольшая возможная высота полета носителей АП.
Электромагнитное поле маскирующих радиопомех в пределах БЗ должно быть сплошным. Плотность потока мощности поля маскирующих радиопомех должна быть достаточной для срыва слежения за параметрами НС в АП за время преодоления БЗ носителем этой АП.
Если параметры БЗ и маскирующих радиопомех выбраны указанным выше образом, то за время, в течение которого носитель АП преодолевает БЗ, гарантированно реализуется срыв слежения за параметрами НС. После «потери» НС в БЗ АП переходит в режим поиска НС с целью его повторного захвата (перезахвата) и возобновления слежения за его параметрами. Однако захват истинных НС в пределах БЗ невозможен, так как этому препятствует действие в БЗ маскирующей радиопомехи. Наиболее вероятно, при попытке перезахвата реализуется захват на слежение ложных НС, присутствующих в БЗ благодаря действию имитирующей радиопомехи первого типа (ИП1). Этому способствует такой выбор энергетических характеристик ИП1, при котором ППМ ИП1 в пределах БЗ достаточна для обнаружения соответствующих ложных НС и их захвата контурами слежения за параметрами НС, имеющимися в составе АП.
Таким образом, попытки перезахвата «потерянных» истинных НС на слежение в пределах БЗ, наиболее вероятно, закончатся захватом на слежение ложных НС. Дальнейшее поведение подавляемой АП будет зависеть от ее способности выявления факта захвата ложного НС.
Предположим, АП неспособна отличить ложные сигналы от истинных. В этом случае после захвата ложных НС будет выполняться слежение за его параметрами. Слежение будет продолжаться до тех пор, пока ППМ ИП1 превышает допустимый пороговый уровень, величина которого определяется мощностью собственного шума приемного тракта АП (чувствительностью приемного тракта). В течение этого времени АП можно считать подавленной.
Предположим теперь, что АП способна отличить ложные сигналы от истинных. Признаком различия может быть превышение мощностью захваченного на слежение НС на входе приемника АП некоторого допустимого уровня, заранее установленного в АП. В этом случае АП прекратит слежение за параметрами ложных НС и возобновит поиск истинных НС. Наиболее вероятно, будут захвачены на слежение ложные НС, присутствующие на защищаемой территории, благодаря созданному там ЭМП имитирующих радиопомех второго типа (ИП2), если число источников ИП2 достаточно велико. Распознавание ложных сигналов, создаваемых источниками ИП2, по признаку уровня их мощности на входе приемника АП маловероятно, так как отличие мощности ИП2 от истинных НС на входе приемника АП не выходит за допустимые пределы. Таким образом, АП СРНС будет подавлена в пределах защищаемой территории.
Предлагаемый способ позволяет реализовать подавление АП СРНС в пределах большой территории (региона) при относительно небольших энергетических и материальных затратах. Достижение такого эффекта обеспечивается за счет использования на защищаемой территории относительно маломощных, технически простых и дешевых устройств-имитаторов НС. Малые уровни мощности излучения имитаторов, их относительная дешевизна, а также их размещение в пределах большой территории затрудняют применение против них оружия, наводящегося на излучение.
Совокупность отличительных признаков не следует явным образом из уровня техники, что позволяет считать заявленный способ радиоэлектронного подавления АП СРНС в пределах защищаемой территории новым и имеющим «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен вариант осуществления заявляемого способа радиоэлектронного подавления АП в пределах защищаемой территории, где отмечено следующее: 1 - защищаемая территория; 2 - барьерная зона; 3 - излучатель ИП1; 4 - излучатель ИП2; 5 - источник излучения маскирующей радиопомехи; 6 - приемник НС; 7 - средство передачи принятых НС от приемника НС (6) к излучателям ИП1 и ИП2 (3), (4); 8 - носители АП СРНС; 9 - граница защищаемой территории (1); 10 - направление проникновения АП (8) в пределы защищаемой территории (1).
Заявленный способ может быть реализован следующим образом:
б.з
б.з.
б.з
1. Создают ЭМП маскирующих радиопомех в БЗ с параметрами Ш, В и П на границе защищаемой территории (региона) с ее наружной стороны с помощью источников излучения маскирующих радиопомех. Источники излучения маскирующих радиопомех могут быть выполнены на основе модулей радиопомех, используемых в способе-прототипе. Плотность размещения источников маскирующих радиопомех в пределах БЗ определяется исходя из ППМ маскирующих радиопомех требуемой для срыва слежения за параметрами НС в АП за время преодоления БЗ носителями АП [4]. Расстояние между соседними источниками излучения маскирующих радиопомех не должно превышать расстояние прямой видимости между ними. Для повышения живучести источников излучения маскирующих радиопомех в БЗ можно размещать их попарно на определенном расстоянии друг от друга с организацией мерцаний или «подсвета» подстилающей поверхности.
2. Создают в БЗ ЭМП имитирующих радиопомех первого типа с помощью имитаторов НС. Средства создания ИП1 могут быть либо генераторного типа (для гражданских сигналов), либо ретрансляторами НС, которые усиливают и переизлучают НС спутников, полученные, например, по кабелю от приемников НС, расположенных в местах, отличных от местоположения излучателей ИП1. Территориальное размещение излучателей ИП1, например, совпадает с размещением источников излучения маскирующих радиопомех, при этом ППМ ИП1 в БЗ должна быть достаточной для захвата на слежение ИП1 контурами слежения в АП, преодолевающей БЗ. Методика расчета требуемой мощности содержится, например, в [4].
3. Создают внутри защищаемой территории, как показано на фигуре 1, пространственно распределенную систему имитаторов НС второго типа. Плотность территориального размещения излучателей ИП2 и их мощность определяются из следующих соображений. Во-первых, ППМ ИП2 в пределах защищаемой территории не превышает ППМ истинных НС спутников. Во-вторых, в поле зрения АП СРНС (на прямой видимости), при расположении ее носителя в пределах защищаемой территории, должны одновременно присутствовать несколько (например, не менее 3-4) излучателей ИП2. Методика расчета требуемой мощности помех содержится, например, в [4].
Источники информации
1. Способ радиомаскировки стационарных объектов, патент РФ №2513985, МПК: G01S 19/18, G01S 7/38, опублик. 27.04.2014 г.
2. Способ и устройство создания преднамеренных помех, патент РФ №2495527, МПК: Н04К 3/00, опублик. 10.10.2013 г.
3. «Оптима-3.2» - комплекс помех навигационному оборудованию систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo, http://www.kbradar.by/text/pages-view-22.html, опублик. 03.11.2008 г.
4. Драгалин М.И. Прогнозирование критических ситуаций при функционировании аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем в условиях действия преднамеренных помех, диссертация, 2003 г., http://www.dissercat.com/content/prognozirovanie-kriticheskikh-sitoatsii-pri-fünktsionirovanii-apparature-potrebitelei-sputni