СПОСОБ БОРЬБЫ С ИСТОЧНИКАМИ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ РАДИОСИГНАЛОВ
METHOD FOR FIGHTING AGAINST UNAUTHORISED RADIO SIGNAL SOURCES

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи и ретрансляции.
В настоящее время известны различные способы и устройства (см. патенты и заявки на изобретения Российской Федерации №№2419252, 2007052, 2004114289) предотвращения несанкционированного доступа в системах связи. Предлагаемые способы используют устройства формирования помех или шумоподобного сигнала с целью "маскировки" полезного сообщения для предотвращения несанкционированного доступа.
Известен способ (патент RU 2007052 С1) уменьшения вероятности несанкционированного доступа к сетям платного кабельного телевидения, сущность изобретения заключается в применении устройства формирования сигнала помехи, которое включает источник сигнала, антенну, видеомагнитофон, магистральный кабель, магистральный ответвитель, усилитель, усилитель-распределитель, блок формирования помех, управляемый частотно-селективный модулятор, блок памяти. Достигаемым техническим результатом является уменьшение вероятности несанкционированного доступа.
Недостатком данного способа является использование только в каналах платного телевизионного канала, кроме того, данный способ уменьшения вероятности несанкционированного доступа не способен увеличить помехозащиту по отношению к "паразитным" (несанкционированным) сигналам, которые могут использовать ресурсы бортового ретранслятора космического аппарата в собственных целях.
Также известен способ (заявка на изобретение RU 2004114289 А) защиты информации от несанкционированного доступа с использованием шумоподобных сигналов. Данный способ защиты информации от несанкционированного доступа заключается в том, что при передаче формируют информационный сигнал, закон изменения которого функционально связан с передаваемой информацией, а также опережающий и задержанный шумоподобные сигналы, величину задержки между задержанным и опережающим шумоподобными сигналами формируют по закону изменения информационного сигнала, при этом передаваемую информацию предварительно подвергают аналоговому скремблированию методом частотной инверсии.
Недостатком данного способа является достаточно сложная организация сигнально кодовой конструкции, которая заключается в формировании опережающего и задерживающего шумоподобного сигнала. Кроме того, использование данного метода в системах спутниковой связи не решает задачу предотвращения использования ресурсов бортового ретранслятора, при этом "паразитные" (несанкционированные) сигналы оказывают негативное воздействие на полезный сигнал, ухудшая работу канала связи.
Анализ источников информации, патентной и научно-технической литературы показал, что наиболее близким является способ (Патент RU 2419252 С2) предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи, основанный на согласованной цифровой фильтрации входного "паразитного" сигнала для исключения его из обработки, который выбран в качестве прототипа.
Принцип работы предложенного метода заключается в следующем. Входной сигнал подвергают первичной обработке, которая реализуется в первом блоке, в нем сигнал подвергают быстрому вейвлет-преобразованию (БВП) и быстрому преобразованию Фурье. С помощью быстрого вейвлет-преобразования определяют структуру сигнала, а алгоритмы быстрого преобразования Фурье (БПФ) позволяют оценить спектральные характеристики принятого сигнала. В ходе первичной обработки набирают статистику структурных параметров входного сигнала, тем самым устанавливают наличие и оценивают изменения фаз, амплитуд или частот.
Тем не менее, указанный способ имеет ряд недостатков, а именно:
- не обеспечивает решение задачи определения местоположения "несанкционированного" сигнала для предъявления ему установленных международным союзом электросвязи (МСЭ) санкций;
- невозможно увеличить помехозащищенность по отношению к несанкционированным сигналам;
- использование сложной сигнально-кодовой конструкции, которая не решает задачу предотвращения несанкционированного доступа.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа.
Поставленная задача решена следующим образом.
Входной сигнал подвергают быстрым вейвлет- и фурье-преобразованиям и определяют структурные параметры и спектральные характеристики входного сигнала. Затем продолжают обработку в модифицированной нейронной сети Кохонена, за счет чего более точно определяют структурные параметры входного сигнала, после чего по полученной статистике строят созвездие входного сигнала и сравнивают его с эталонным созвездием полезного сигнала, если созвездия не совпали, то производят согласованную фильтрацию "лишних" скачков фаз, амплитуд или частот. После чего повторно сравнивают созвездия входного и эталонного сигналов, затем проводят сравнение по символьной скорости, в случае несовпадения символьных скоростей, накладывают временную маску эталонного сигнала и пропускают только те отсчеты, которые соответствуют символьной скорости полезного сигнала, сравнивают полученный сигнал с синхропосылкой, в случае несовпадения - повторяют проделанные операции, подвергая входной сигнал согласованной фильтрации в режиме реального времени.
Одновременно с этим выполняют определение координат "паразитного" сигнала, для чего выбирают метод определения координат, после чего производят оценку полученных результатов по критерию наибольшей точности, затем результаты оценок поступают в подсистему принятия оптимального решения, которая выполняет накопление информации о паразитных сигналах и оценивает эффективность работы подсистем согласованной фильтрации и определения местоположения для подстройки весовых коэффициентов в соответствующих подсистемах.
На фиг.1 изображена блок схема комплексной обработки входного сигнала. В первом блоке выполняют обнаружение "паразитного" сигнала для последующей согласованной фильтрации. После обнаружения сигнал поступает во второй блок - подсистему определения местоположения источника сигнала (ИС), в котором осуществляется вычисление координат ИС. Далее результаты оценок поступают в подсистему принятия оптимального решения, которая выполняет накопление информации о паразитных сигналах и оценивает эффективность работы подсистемы согласованной фильтрации и подсистемы определения местоположения для подстройки весовых коэффициентов в подсистеме обнаружения, фильтрации и оптимизации используемых алгоритмов для определения местоположения паразитных сигналов.
Принцип согласованной фильтрации аналогичен прототипу и включает первичную обработку сигнала, которая реализуется в первом блоке, в нем сигнал подвергают цифровой согласованной фильтрации. В ходе первичной обработки набирают статистику структурных параметров входного сигнала, тем самым устанавливают наличие и оценивают изменения фаз, амплитуд или частот.
На фиг.2 изображена блок схема согласованной фильтрации. Из блока 1 аналогового тракта входной сигнал поступает в блок 2 аналого-цифрового преобразователя (АЦП), далее оцифрованный сигнал поступает на вход блоков 3-5, в которых происходит обработка подсистемой цифрового сигнального процессора (ЦСП). По полученной статистике определяют вид манипуляции и строят созвездие принимаемого сигнала. Далее определяют энергию сигнала в полосе. Если энергия находится вне допустимых пределов, то принимают решение, что в принятом сигнале есть "паразитный", несанкционированный сигнал. Блоки 6-10 образуют подсистему программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), в которой производят сравнение созвездия принятого сигнала с созвездиями сигналов, которые должны лежать в исследуемой полосе. Если созвездия не совпали, то выносится решение о том, что в принятом сигнале есть посторонний сигнал и производят согласованную фильтрацию "лишних" скачков фаз, амплитуд или частот. Если же созвездия совпали, то производят сравнение сигналов по символьной скорости. Если символьная скорость не совпала, то накладывают временную маску эталонного сигнала и пропускают только те отсчеты, которые соответствуют символьной скорости полезного сигнала. Дальше анализируемый сигнал сравнивают с соответствующей синхропосылкой, в случае несовпадения - повторяют проделанные операции, тем самым подвергают входной сигнал согласованной фильтрации в режиме реального времени. Формирование тактовых импульсов для синхронизации работы осуществляется в блоке 11. Блок 12 является постоянно-запоминающим устройством (ПЗУ) ПЛИС. Блок 13 - оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) ПЛИС. Блок 15 - это ПЗУ ЦСП для хранения конфигурации ЦСП блоков 3-5. Блок 16 - это энергонезависимое ОЗУ, необходимое для резервного хранения особо важных данных в случае пропадания питания.
На фиг.3 изображена блок схема подсистемы определения местоположения источника сигнала. Входной сигнал поступает в 1 блок, в котором производится проверка условий приема сигнала, количество спутников в группировке и метод местоопределения координат источника радиосигнала. Всего используется четыре метода: определение координат с помощью виртуальной антенной решетки (ВАР), фазовым методом; определение координат с помощью антенной решетки (АР), фазовым методом, определение координат двумя искусственными спутниками Земли (ИСЗ) на геостационарной орбите (ГСО), разностно-частотным (доплеровским) методом; определение координат разностно-дальномерным методом при использовании группировки космических аппаратов (КА) из трех спутников.
После определения координат ИС в следующем блоке происходит оценка полученных результатов по критерию наибольшей точности.
Предложен способ предотвращения несанкционированного доступа в системах спутниковой связи, основанный на комплексной обработке входного сигнала. Достигаемым техническим результатом является повышение вероятности предотвращения несанкционированного доступа за счет совместного использования метода согласованной фильтрации "паразитного" сигнала и методов определения координат ИС.