Функционирования навигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем в условиях воздействия имитирующих помех


Авторы

Неровный В. В.1, Коратаев П. Д.1, Облов П. С.1, Толстых М. Ю.2, 3*

1. Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Воронеж, Россия
2. Московский государственный лингвистический университет, Москва, Россия
3. Московский университет МВД России им.В.Я. Кикотя, Москва, Россия

*e-mail: marina_lion@mail.ru

Аннотация

Статья тематически относится к области научного обеспечения процессов развития и интеграции беспилотных летательных аппаратов, использующих для навигации сигналы глобальных навигационных спутниковых систем. К основному преимуществу указанных систем относится высокая точность навигации, при этом отмечаются существенные недостатки, заключающиеся в уязвимости навигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем к помехам, имитирующим истинный навигационный сигнал. В результате подобных помех аппаратура принимает ложные сигналы за истинные, что приводит к ошибкам в определении местоположения. Цель данной научной статьи заключается в разработке и анализе методики для оценки вероятности корректного функционирования беспилотных летательных аппаратов в условиях сложной помеховой обстановки. Для конкретного случая рассматривается воздействие на сигнал BPSK, который используется в навигации. При этом на навигационную аппаратуру потребителей глобальных навигационных спутниковых систем могут действовать различные типы имитирующих помех, воспроизводящие ложную навигационную информацию, увеличивающие ошибки измерения псевдодальностей или обладающие случайной структурой. В рамках исследования проведено моделирование воздействия имитирующих помех на приемники BPSK-сигнала с использованием программной среды Matlab/Simulink. Результаты показывают, что вероятность успешной спуфинг-атаки, то есть использования ложного сигнала в качестве истинного, зависит от соотношения мощности помехи к мощности навигационного сигнала, а также от времени функционирования навигационной аппаратуры потребителей. Для моделирования функционирования навигационной аппаратуры потребителей в сложных условиях используются полумарковские процессы, что позволяет учесть различные сценарии переходов между состояниями системы. Предлагаемая методика оценивается как универсальная и адаптированная к любым навигационным сигналам спутниковых радионавигационных систем, поскольку позволяет оценить вероятность корректного функционирования беспилотных летательных аппаратов в условиях сложной помеховой обстановки и определить эффективность применяемых мер защиты. Описанные подходы могут быть использованы для дальнейших исследований в области повышения устойчивости навигационной аппаратуры глобальных навигационных спутниковых систем к воздействию помех.

Ключевые слова:

навигационная аппаратура потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, навигационный сигнал, имитирующие помехи, вероятность обнаружения, методика

Библиографический список

  1. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. - 268 с.
  2. Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. М.: Радиотехника, 2010. - 800 с.
  3. Кирюшкин В.В., Бабусенко С.И., Коратаев П.Д., Неровный В.В., Облов П.С. Вероятностные характеристики системы поиска и обнаружения навигационных сигналов в условиях имитирующих помех // Радиотехника. 2023. № 7. С. 60-66. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202307-07
  4. Иванов В.Ф., Кошкаров А.С. Повышение помехоустойчивости навигационной аппаратуры потребителя ГЛОНАСС за счет комплексирования с инерциальными навигационными датчиками // Труды МАИ. 2017. № 93. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=80455
  5. Романов А.С., Турлыков П.Ю. Исследование влияния имитирующих помех на аппаратуру потребителей навигационной информации // Труды МАИ. 2016. № 86. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=66445
  6. Неровный В.В., Коратаев П.Д., Облов П.С., Толстых М.Ю. Характеристики уязвимости аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем к спуфинг-атакам // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 6. С. 95-100.
  7. Великий А., Филатов С. Солдаты «с ладонь» и «с плеча» // Армейский сборник. 2023. № 1. С. 78-82.
  8. ГЛОНАСС. Модернизация и перспективы развития: монография / Под. ред. Перова А.И. - М.: Радиотехника, 2020. -1072 с.
  9. Кружков Д.М., Пасынков В.В. Отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС: особенности создания, развития и использования. - М: МАИ, 2022. - 111 с.
  10. Dixit S., Nagaria D. LMS adaptive filters for noise cancellation // International Journal of Electrical and Computer Engineering, 2017, vol. 7, no. 5, pp. 2520-2529. DOI: 10.11591/ijece.v7i5.pp2520-2529
  11. Mohinder S. Grewal, Lawernce R. Weill, Angus P. Andrews. Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration, 2001, John Wiley & Sons, Inc. DOI: 10.1002/9780470099728.ch3
  12. Harry L. Van Trees. Optimum Array Processing, New York, Wiley, 2002, 1400 p. DOI: 10.1049/sbew046e_ch3
  13. Голяков А.Д., Ричняк А.М., Фоминов И.В. Исследование точности навигационных параметров космического аппарата с адаптивной системой автономной навигации // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=169009. DOI: 10.34759/trd-2022-126-23
  14. Чистяков В.А. Алгоритм адаптивной фильтрации помех в цифровых антенных решетках спутниковой связи // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=104239
  15. Козирацкий Ю.Л. Модели информационного конфликта средств поиска и обнаружения: монография. - М.: Радиотехника, 2013. - 232 с.
  16. Овакимян Д.Н., Зеленский В.А., Капалин М.В., Ерескин И.С. Исследование методов и разработка алгоритмов комплексирования навигационной информации. Труды МАИ. 2023. № 132. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=176849
  17. Неровный В.В., Облов П.С., Коратаев П.Д. Вероятностные характеристики навигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем в условиях имитирующих помех // XXIX Международная научно-техническая конференция, посвященная 70-летию кафедры радиофизики ВГУ «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 18–20 апреля 2023): сборник трудов. - Воронеж: ВГУ, 2023. С. 47-54.
  18. Alex G Quinchia, Gianluca Falco, Emanuela Falletti, Fabio Dovis. A Comparison between different error modeling of MEMS applied to GPS. INS integrated systems // Italian National Conference on Sensor, 24 July 2013, vol. 13, no. 3, pp. 9549-9588. DOI: 10.3390/s130809549
  19. Алешин Б.С., Афонин А.А., Веремеенко К.К. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии. – М.: Физматлит, 2006. - 421 с.
  20. Зубов Н.П. Особенности применения скоростных ударных беспилотных летательных аппаратов средней дальности // Военная мысль. 2024. № 1. С. 37-44.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход