Заочные электронные конференции
 
     
Оценка помехозащищённости абонентских устройств спутниковых радионавигационных систем
Мальцев А.Д., Одоевский С.М.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

Мальцев Александр Дмитриевич,

преподаватель ВАС

Одоевский Сергей Михайлович,

профессор ВАС

Оценка помехозащищённости абонентских устройств спутниковых

радионавигационных систем

Своевременное выявление помех спутниковым радионавигационным системам является одной из важных мер по обеспечению надежности навигационного обеспечения потребителей.

Известны основные источники помех: средства УКВ радиосвязи, система ДМЕ, первичные и вторичные радиолокационные станции управления воздушным движением, радиолокационные ответчики, телевизионные передатчики, средства подвижной спутниковой связи. Экспериментально подтверждено влияние излучений перечисленных средств на входные тракты навигационных приемников. Отметим также, что помимо возможности создания помех в диапазоне сигналов самих спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС или GPS нельзя исключать появления помех при передаче поправок в спутниковых системах посадки типа LAAS в диапазоне 112... 117,95 МГц.

В качестве одного из признаков для обнаружения помехи естественно используется отношение сигнал/шум на входе приемника. При этом требуется разработка рациональных алгоритмов для принятия решения об обнаружении сигналов помех. Также потенциально для этого могут использоваться факты потери слежения за кодом или несущей частотой сигна­ла, изменения определяемых навигационных параметров, геометрических факторов, сигналов контроля целостности, а также некоторых составных показателей качества.

Критерии обнаружения для различных спутниковых приемников (одночастотных и двухчастотных) могут быть различными.

Отметим также, что помимо возможности создания помех в диапазоне сигналов самих спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС или GPS нельзя исключать появления помех при передаче поправок в спутниковых системах посадки типа LAAS в диапазоне 112... 117,95 МГц.

Таким образом, актуальна проблема количественной оценки помехозащищенности абонентских навигационных устройств.

Одним из показателей помехозащищенности является вероятность подавления абонентского устройства Рпод или вероятность его нормального функционирования в условиях преднамеренных помех, Рнор = 1 – Рпод.

Для оценки воспользуемся методикой, используемой для оценки ЭМС или помехозащищенности средств связи. Вероятность Рноресть вероятность того, что отношение мощности сигнала Рск суммарной мощности помехи Рпомна входе приемника абонентского устройства будет больше заданной величины q*, обеспечивающей требуемое качество определения местоположения объекта:

(1)

или (2)

Для определения величины Рнорнеобходимо знать величину q*, мощность сигнала и суммарной помехи на входе приемника

(3)

Обе величины (Рси Рпом) определяются уравнением передачи:

(4)

. (5)

Здесь все величины выражены в дБ:

Ризл.п – мощность излучения передатчика помех с учетом потерь в фидере;

Ризл.с – мощность излучения навигационного передатчика;

Gп - коэффициент усиления антенны передатчика помех;

Wпол– поляризационные потери, учитывающие несовпадение поляризаций антенны передатчика помех и приемника абонентского устройства;

Q – выигрыш, обеспечиваемый реализованным методом помехозащищенности по отношению к радиоприемному устройству без специальных мер помехозащищенности;

Gпер.с – коэффициент усиления антенны навигационного передатчика;

Gпрм.с – коэффициент усиления антенны приемника абонентского устройства;

, - суммарные затухания сигнала и помехи на трассе распространения.

В неравенствах 1 и 2 Рси , в общем случае, являются случайными величинами с логарифмически нормальным распределением. Случайность обусловлена флуктуациями коэффициента усиления антенны вокруг среднего значения в зависимости от направления прихода помехи, а следовательно, флуктуациями уровня мощности помехи, соотношением мощности собственных шумов приемника и мощности помехи на входе демодулятора.

Собственные шумы приемника и помеха являются гауссовскими шумами, первые с постоянным средним значением, вторые со случайным средним значением, подчиняющимся логарифмическому нормальному закону.

Известно, что линейное преобразование случайной величины не меняет закона распределения. Поэтому величина

(6)

распределена как и Рп[дБВт] по нормальному закону, а Рп[Вт] – по логарифмическому нормальному закону.

Так как случайные величины Рс.вх и в логарифмическом масштабе распределены нормально, то и разность их также распределена нормально

,

где - коэффициент корреляции.

Если помеха и сигнал не коррелированны, то , а при детерминированном сигнале .

При условии прихода помехи в секторе , вероятность нормального функционирования приемника абонентского устройства:

при (7)

где (8)

Полная вероятность

(9)

Суммарная мощность шума в приемнике определяется линейным преобразователем случайной величины Рп[Вт]. Проведя соответствующие преобразования случайной величины, распределенной по логарифмическому нормальному закону, получим:

(10)

Здесь М = 0,4343. В случае одновременного воздействия нескольких помех различных видов необходимо по формуле (6) рассчитать , добавляя для каждой помехи член, аналогичный второму члену, по формуле (10) - , подставляя в нее вместо , определяем уАизвестными вероятностными методами, затем определяется Рнор.

При последовательном воздействии различных r помех в оцениваемый промежуток времени вероятность успешного функционирования приемника абонентского устройства

, (11)

где рпi - вероятность воздействия i-й помехи.

В выражениях (4) и (5) суммарные затухания равны

, (12)

где Wсв– затухания сигнала в свободном пространстве;

Wp– затухания сигнала, вносимое рельефом местности и местными предметами на трассах связи и помех.

Наиболее трудоемкая задача вычисление Wp. В общем случае Wp является функцией нескольких параметров, поэтому при ее вычислении надо учитывать профиль рельефа местности, прежде всего, в направлении передатчика помех. Сложность здесь заключается в том, что при полете передатчика помех на летно-подъемном средстве направление на передатчик помех непрерывно меняется, а вместе с ним может существенно измениться и величина Wp. Эти изменения значительны, поэтому не учитывать их нельзя. При расчетах целесообразно весь сектор обзора разбить на К участков , для каждого участка найти е величину Wpi, а затем определить минимальное значение Wpimin в секторе приема и использовать его в дальнейших расчетах.

Возможны и другие решения. По вычисленным значениям Wpi находим среднее значении этих величин:

Здесь Wрср и Wpiданы в разах и их используют в дальнейших расчетах.

Из вышеизложенного можем определить следующий порядок расчета помехозащищенности абонентского устройства:

  1. Из характеристик радионавигационной системы находим мощность сигнала на входе приемника абонентского устройства для околоземного и пригоризонтного расположения передатчика навигационных сигналов. Если таких данных нет, то вычисляем значение Рспо параметрам излучаемого передатчиком радиосигнала, предварительно рассчитав наклонную дальность, а затем величину .

  2. По характеристикам передатчика помех и тактике применения передатчиков помех рассчитываем вначале величину , а затем Рном.

  3. По характеристикам приемника абонентского устройства находим q*. Необходимо помнить, что в выражение (8) надо подставлять значение сигнал/помеха, которое будет со знаком минус.

  4. Вычисляем значение величины по формуле (10). В этой формуле величины Рши Рп выражение в Вт, а обычно принимают равным 1-4 дБ. Если Рш

    Библиографическая ссылка

    Мальцев А.Д., Одоевский С.М. Оценка помехозащищённости абонентских устройств спутниковых радионавигационных систем // Научный электронный архив.
    URL: http://econf.rae.ru/article/7548 (дата обращения: 14.08.2022).



    Сертификат Получить сертификат