Экспериментальная проверка помехозащищенности американской спутниковой навигационной системы GPS. Канд. биологических наук М.П.Иванов, д-р техн. наук В.В.Кашинов
    Экспериментальная проверка помехозащищенности навигационной системы, использующая фазоманипулированные (ФМ) сигналы показала, что GPS подвержена элементарной организованной помехе. В качестве помехи используется моночастотный сигнал по частоте близкий к несущей ФМ-сигнала. В результате между несущей сигнала и помехой возникают биения, что приводит к искажениям суммарного сигнала, делающего невозможным его прием коррелятором.
    В американскойспутниковойнавигационнойсистемеGPS NAVSTARиспользуются фазоманипулированные (ФМ) сигналы [1], считавшиеся наиболее помехозащищенными [2].Вовремени ФМ сигнал представляет собой синусоиду, фаза которой в заданные моменты времени меняется на противоположную. В приемнике GPS осуществляется приемпосылки,когда1битпередается с помощью1024элементарныхФМ-посылок, т.е.применяется коррелятор,сворачивающийимеющуюсявприемнике копию с принимаемым сигналом, т.е. осуществляетсяприем1024 элементов в целом [3].
    В статье [4] рассматривается несколькодругой вариант- помехоустойчивость поэлементного приема фазоманипулированных сигналов на фоне наиболее неблагоприятных помех. Другими словами, вариационными методами синтезирована оптимальная помеха поэлементному приему фазоманипулированного сигнала. В этойжестатье показано, что активная помеха в виде расстроенной несущей при определенных условиях практически (разница менее 1%) эквивалентна оптимальной помехе. Этот факт можно объяснить возникновением биений между несущей ФМ-сигнала и несущей активной помехи. Формула (1) является формулой суммы синусов
    Asinw t + Asin(w +D w )t = 2Acos(D w /2)tсos(w +D w /2)t, (1)
    где A v амплитуда сигнала; w - частота несущей ФМ-сигнала; D w - расстройка несущей активной помехи относительно частоты сигнала. Поскольку проще немодулированнойнесущей активную помеху представить себе трудно, то представляется важным исследовать эффективность приема ФМ-сигнала в целом при наличии активной помехи в виде расстроенной несущей, аналогично предложению статьи [3].
    Полоса пропускания входных цепей коррелятора не может быть уже величины примерно 1/t , где t - длительность элементарной посылки ФМ-сигнала. А для увеличения точности измерения времени прихода полоса пропускания должна быть больше. Если в пределах полосы пропускания входных цепей коррелятора GPS окажется помеха в виде немодулированной несущей, между ФМ-сигналом и помехой возникнут биения (1), представляющие собой несущую частоту, расположенную между частотой ФМ-сигнала и частотой помехи. Эта несущая оказывается промодулированной по амплитуде частотой, равной разности частот ФМ-сигнала и помехи, а фаза в соседних максимумах биений сдвинута на 180 градусов (Рис.1). При расстройке частоты на величину порядка 1/t фаза меняется примерно так, как у исходного ФМ-сигнала. В результате сложения ФМ-сигнала и помехи получится сигнал, далекий от исходного ФМ-сигнала, поэтому на выходе коррелятора сигнальная компонента будет значительно подавлена. В результате работа GPS в радиусе действия станции помех (примерно прямая видимость) нарушится. Для проверки данного теоретического предположения был проведен эксперимент.
    
    Сигнал манипуляции
    
    Фазоманипулированный сигнал
    
    Суперпозиция сигнала и помехи
    Рис.1 Методика эксперимента
    Для проведения эксперимента был взят серийный приемник фирмы ?ASHTECH¦ типа OEM ?Sensor¦ (12 канальный, одночастотный F0 =1575,42 МГц с открытым C/A кодом), программное обеспечение ver.1E11DRP. ............