Способ создания ретранслированных помех

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено для нарушения штатной работы средств, в которых используются широкополосные многобазовые радиосигналы, путем воздействия на них помехами ретрансляционного типа. Техническим результатом изобретения является насыщение навигационных или других информационных каналов потребителей потоком ложных сообщений, маскирующих истинные. Способ состоит в осуществлении двумерного с независимой статистикой тепловых шумов синхронного поиска по частоте широкополосных радиосигналов, непрерывной взаимной корреляционной и фильтровой обработок двух процессов, образующихся в результате поиска, и фиксировании факта появления максимального отклика взаимной корреляционной и фильтровой обработок. По данному факту прекращают поиск и далее на остановленной частоте поиска f принимают все широкополосные радиосигналы от видимого созвездия навигационных искусственных спутников Земли, формируя случайную последовательность копий смеси принятых радиосигналов (в том числе принимаемых с уровнем ниже уровня тепловых шумов приемного тракта) с частотой повторения копий, априорно превышающей частоту повторения навигационного сигнала, и излучают сформированные копии смеси радиосигналов на частоте f изотропно и одновременно в различных точках пространства, внося в значение несущей частоты излучения f случайные сдвиги. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено для нарушения штатной работы (подавления, дезориентации) средств, в которых используются широкополосные многобазовые радиосигналы, прежде всего потребителей навигационной космической информации (ПНКИ), путем воздействия на них мешающими электромагнитными колебаниями - помехами ретрансляционного типа.

Известен способ решения задачи воздействия дополнительными сигналами на работу информационных каналов в космических радионавигационных системах (КРНС) второго поколения. Характерной чертой современного этапа развития КРНС второго поколения является их интеграция в более сложные информационные системы и комплексы. Примером могут служить дифференциальные системы с входящими в них сетями опорных (контрольно-корректирующих) станций, рассматриваемыми как функциональное дополнение (ФД) КРНС.

Перспективным вариантом ФД КРНС становятся системы, использующие принцип ретрансляции (переизлучения) сигналов навигационных искусственных спутников Земли [1]. Такой способ воздействия заключается в том, что ретранслятор (Р) осуществляет прием сигналов навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ) и их излучение с полным или частичным сохранением информации. Сигналы, излучаемые Р, могут использоваться потребителем для навигационно-временных определений как наряду с сигналами, принятыми непосредственно от НИСЗ, так и независимо от последних. При этом Р может играть роль "псевдоспутника". Сеть таких Р позволяет дополнять (или даже в значительной степени заменять) в локальной зоне орбитальную группировку НИСЗ.

Известный способ представлен как принцип воздействия на информационные каналы, но в нем предусмотрены состав и последовательность выполнения операций, направленных на достижение контрольно-корректирующего эффекта, не приводящего к дезориентирующему результату.

Известен [2] способ создания ретранслированных помех, заключающийся в усилении принятого широкополосного сигнала (ШПС) с длительностью τ элементарного символа псевдослучайной последовательности (ПСП), запоминании реализации длительностью Т с последующим многократным переизлучением. После усиления ШПС запомненную реализацию искажают по закону низкочастотной ПСП. Длительность элементарного символа низкочастотной ПСП и длительность запоминаемой реализации определяют по заданным алгоритмам. Излучение искаженного широкополосного сигнала осуществляют с различными задержками.

Представленный способ-аналог обеспечивает насыщение ложными сигналами информационных каналов узкого класса, ограниченного задачей радиосвязи. Организованная по способу-аналогу помеха не имеет целевого направления по существенному искажению параметра "задержка". Ретранслируемый сигнал после искажения по закону низкочастотной ПСП приобретает отличительный признак помехового, что, в принципе, может быть использовано подавляемой стороной для снижения эффективности помехи методами корреляционной фильтрации истинного сообщения. Кроме того, применение способа ограничено необходимостью знания основных параметров искажаемого ШПС.

В известных способах отсутствуют операции определения значения несущей частоты ШПС, знание которого необходимо для приема, запоминания и переизлучения реализации. При создании помех информационным радиотехническим системам, использующим многобазовые ШПС, такое определение является специфическим, так как уровень принимаемого сигнала может быть значительно меньше уровня собственных тепловых шумов приемного устройства. В этом случае обычные способы обработки сигналов становятся неэффективными, что обусловливает необходимость применения методов, основанных на новых принципах.

Известен [3] способ, используемый для обнаружения псевдослучайных и фазокодоманипулированных (ФКМ) сигналов, использующих бинарные фазовые коды. В основе его положен принцип удвоения частоты после преобразования в промежуточную. В результате удвоения частоты ШПС преобразуется в узкополосный, что упрощает существенно его дальнейшую обработку. Далее посредством деления частоты сигнал с удвоенной частотой восстанавливается в первоначальный вид и используется как когерентный опорный сигнал для декодирования ФКМ сигнала. В случае применения N-фазных кодов формирование сигналов производится соответственно с использованием умножения и деления на N. Этот способ применим к непрерывным и импульсным ФКМ сигналам.

Ограниченность применения этого способа по классам обрабатываемых ШПС состоит в необходимости перебора значений N (количества градаций фазы) и невозможности применения способа при широкополосности (большой базе) сигнала, организованной без использования ФКМ.

Наиболее близким по технической сущности в части формирования помехового сигнала является способ [4] радиоэлектронного подавления корреляционных радиолокационных станций, целью которого является нарушение работы корреляционных следящих систем и/или образование многочисленных пиков в корреляционных функциях, вычисляемых коррелятором. Поскольку корреляционные устройства производят селектирование сигналов оценивая фазу сигнала от импульса к импульсу, реализация способа не должна нарушать когерентности всех ретранслируемых импульсов. Это достигается выполнением операций ретрансляции с периодическим излучением задержанной выборки сигнала подавляемой РЛС.

Прототип ориентирован на радиоэлектронное подавление объектов радиолокационного назначения, а также может быть использован для создания помех системам связи. Однако в нем не предусмотрено выполнение операций, позволяющих включить в состав подавляемых объектов потребителей сигналов КРНС.

Для устранения этого недостатка необходимо посредством дополнительных операций обеспечить искажение всех навигационных параметров (как-то: временная задержка сигнала, фаза несущей частоты, доплеровский сдвиг) и создать условия для срыва автосопровождения навигационных сигналов или перехода на автосопровождение помехи. Целесообразно также обеспечить заградительный характер помехового воздействия по количеству поставщиков навигационной информации.

Задачей заявляемого способа создания ретранслированных помех является расширение номенклатуры объектов радиоподавления за счет включения в нее потребителей космической навигационной информации (ПКНИ), что достигается исполнением оригинальной обработки принимаемого сигнала и формированием помехи.

Техническим результатом изобретения является насыщение навигационных или других информационных каналов потребителей потоком ложных сообщений, маскирующих истинное. Достижение такого эффекта целесообразно, например, при организации защиты наземных объектов от атаки высокоточным оружием воздушного (или морского) базирования типа крылатых ракет. Фактором такой защиты будет дезориентация бортовых электронных координаторов наведения, работающих по сигналам космических радионавигационных систем (КРНС).

Технический результат достигается тем, что осуществляют двумерный с независимой статистикой тепловых шумов синхронный поиск по частоте широкополосных радиосигналов, непрерывные взаимную корреляционную и фильтровую обработки двух процессов, образующихся в результате поиска, фиксацию факта появления максимального отклика взаимной корреляционной и фильтровой обработок; по данному факту прекращают поиск и далее на остановленной частоте поиска f принимают все широкополосные радиосигналы от видимого созвездия навигационных искусственных спутников Земли, формируют случайную последовательность копий смеси принятых радиосигналов (в том числе принимаемых с уровнем ниже уровня тепловых шумов приемного тракта) с частотой повторения копий, априорно превышающей частоту повторения навигационного сигнала, и осуществляют излучение сформированных копий смеси радиосигналов на частоте f изотропно и одновременно в различных точках пространства, при этом в значение несущей частоты излучения f вносят случайные сдвиги.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ.

Заявляемый способ выполняют в следующей последовательности.

1. Осуществляют двумерный синхронный поиск сигналов по частоте. Двумерность поиска необходима для осуществления обработки когерентных сигналов, маскируемых тепловыми шумами с независимой статистикой.

2. Проводят непрерывную взаимную корреляционную и фильтровую обработки двух выходных процессов, образующихся в результате поиска. Взаимная корреляционная обработка выходных процессов необходима для преобразования ШПС в узкополосный (операция сжатия сигнала с большой базой по спектру). Посредством фильтровой обработки ослабляется влияние боковых лепестков взаимной корреляционной функции совпадающих сигналов, продуктов взаимной корреляционной обработки разных сигналов, а также сужается полоса частот тепловых шумов.

3. Фиксируют факт появления максимального пика отклика взаимной корреляционной обработки процессов. В структуру отклика вносят вклад все сигналы, излучаемые на одной несущей частоте каждым из одновременно наблюдаемых НИСЗ.

4. Соотносят текущее значение частоты поиска с моментом появления максимального пика. Значение частоты поиска, совпавшее с моментом появления максимального отклика взаимной корреляционной обработки, равно значению несущей частоты f принимаемых сигналов.

5. Осуществляют прием совокупности радиосигналов на частоте f, усиливают ее и далее формируют смесь копий совокупности радиосигналов в виде случайной последовательности с частотой повторения, априорно превышающей частоту повторения навигационного сигнала. Такая структура помехового сигнала обеспечит перегрузку информационного канала и заградительный характер дезориентации ПКНИ в диапазоне реальных значений навигационного параметра, содержащихся в задержках сигнала.

6. Вносят в значение несущей частоты f случайные сдвиги, с помощью которых обеспечивается срыв нормальной работы канала фазовой автоподстройки частоты (парализующим измерение навигационного параметра по точной шкале) у ПКНИ.

7. Сформированный помеховый сигнал излучают изотропно одновременно в различных пространственных точках.

Распределенное таким образом в пространстве помеховое поле обеспечит инвариантность действия помехи к пространственному положению ПКНИ.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:

- осуществление двумерного синхронного поиска сигналов по частоте одновременно с непрерывными взаимной корреляционной и фильтровой обработками двух выходных процессов, образующихся в результате поиска;

- соотнесение текущего значения частоты поиска к моменту появления максимального отклика взаимной корреляционной и фильтровой обработок и восприятие этого значения в качестве несущей частоты f принимаемых радиосигналов;

- осуществление одновременного приема на частоте f радиосигналов от наблюдаемых НИСЗ, в том числе сигналов с уровнями ниже уровня тепловых шумов;

- формирование смеси копий совокупности принимаемых на частоте f радиосигналов в виде случайной последовательности копий с частотой повторения, априорно превышающей частоту повторения навигационного сигнала;

- внесение в значение несущей частоты f случайных сдвигов;

- совокупность операций изотропного и одновременного в различных точках пространства излучения помехи.

Перечисленные отличительные признаки предположительно свидетельствуют о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна", так как не выявлены в известных технических решениях.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не следуют явным образом из известных технических решений и, следовательно, предположительно обеспечивают соответствие критерию "изобретательский уровень".

Для физической реализации предлагаемого способа применительно к парциальному излучению помеховых сигналов может быть использовано устройство, структурная схема которого представлена на чертеже. Направления основных функциональных процессов в устройстве определены стрелками, а функциональные элементы устройства обозначены:

1, 2, 17 - антенны;

3, 4, 13 - усилители высокой частоты (УВЧ);

5 - синтезатор частот (СЧ);

6, 7, 11 - смесители (См);

8 - устройство управления (УУ);

9, 10 - усилители промежуточной частоты (УПЧ);

12 - устройство корреляционно-фильтровой обработки (УКФО);

14 - решающее устройство (РУ);

15 - высокочастотный процессор-формирователь (Пр);

16 - усилитель мощности (УМ).

Входной поток радиосигналов одновременно принимается антеннами 1, 2, усиливается в УВЧ 3, 4, преобразуется по частоте посредством См 6, 7, на входы которых поступают входной поток радиосигналов и гетеродинный сигнал, синтезируемый СЧ 5. Потоки радиосигналов на промежуточной частоте усиливаются в УПЧ 9, 10 и поступают на входы УКФО 12 и См 11. Радиоприемные тракты 1, 3, 6, 9 и 2, 4, 7, 10 идентичны по своим амплитудным, фазовым и временным характеристикам. Такая идентичность обеспечивает жесткую когерентность сигнальных составляющих процессов, поступающих на входы УКФО 12. Отсутствие взаимной корреляции между стохастическими составляющими этих процессов, обусловленными шумовой температурой трактов приема, обеспечивается независимостью последних.

Режим синхронного поиска по частоте широкополосных радиосигналов реализуется программной перестройкой СЧ 5; программируемым элементом является УУ 8.

В УКФО 12 производится взаимная корреляционная и фильтровая обработки входных процессов, образующихся в результате синхронного поиска. Отклик обработок поступает на РУ 14, которое по выбранным критериям устанавливает факт обнаружения широкополосного радиосигнала и формирует команду, по которой прекращается поиск и инициируется процедура формирования помеховых сигналов на несущей частоте f.

В См 11 происходит восстановление радиосигнала на частоте f с помощью гетеродинного сигнала, поступающего на соответствующий вход См 11 от СЧ 5. В значение частоты гетеродинного сигнала, используемого для восстановления, вносятся случайные сдвиги программируемым УУ 8. Восстановленные радиосигналы после усиления в УВЧ 13 поступают на вход Пр 15, в котором они используются для формирования случайной последовательности копии смеси. Сформированный помеховый сигнал после усиления в УМ 16 излучается в пространство посредством передающей антенны 17.

Совокупность подобных устройств, распределенных в пространстве, в сочетании с изотропными излучениями создают распределенное в пространстве поле помех и, тем самым, реализуют принцип инвариантности помеховых воздействий к случайному положению потребителей информации.

Принцип заградительности помехи по количеству поставщиков навигационной информации реализуется включением в смесь всех навигационных сигналов, принимаемых на одной несущей частоте f.

Возможность физической реализации каждого из функциональных элементов, входящих в устройство, не вызывает сомнений. Следует только привести некоторые пояснения.

Изотропность приема подразумевает использование антенн 1, 2, каждая из которых имеет диаграмму направленности, обеспечивающую прием радиосигналов от источников, находящихся в полусфере. Изотропность излучения подразумевает использование антенны 17 с широкой диаграммой направленности, ориентация которой определяется тактикой применения устройств, формирующих помеховое поле.

Устройство корреляционно-фильтровой обработки реализуется на основе совокупности перемножителя и интегратора по известным техническим решениям, используемым в корреляционных оптимальных приемниках сложных сигналов с большой базой. Но здесь отличительной особенностью является то, что вместо опорного сигнала используется выходной процесс симметричного канала поиска.

В решающем устройстве 14 процедура принятия решения может определяться задаваемой статистикой обнаружения по пороговым алгоритмам, оптимизируемым, например, критерием Неймана-Пирсона.

Реализация высокочастотного процессора-формирователя 15 может быть осуществлена с использованием различных технологий (цифровой, аналоговой). Представляется целесообразным, руководствуясь желательным сохранением тонкой фазовой структуры обрабатываемых процессов, использовать, например, технические решения, содержащиеся в [5].

Поставленная цель достигается тем, что каждый потребитель в результате помехового воздействия имеет дело с хаотической структурой входного информационного потока, в котором отдельные сигналы, несущие истинную информацию и большое количество сигналов с ложной информацией, идентичны по параметрам слежения. Предлагаемая последовательность действий обеспечивает возможность организации насыщения информационных каналов потребителей потоком ложных сообщений, маскирующих истинные при неизвестных характеристиках последних.

Источники информации

1. Власов И.Б., Пудловский В.Б. Локальная дифференциальная подсистема СРНС на базе ретрансляторов // Труды IX MHTK "Радиолокация, навигация, связь", т.3 - Воронеж, 2003.

2. Способ создания ретранслированных помех // RU, патент, 2123238, кл. H04K 3/00, 1998.

3. Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. - М.: "Радиотехника", - 2003. - с.338, 339.

4. Способ создания помех на основе ретрансляции с периодическим излучением задержанной выборки сигнала подавляемого средства / Leroy В. Ian Brunt. Applied ECM. Справочник по методам радиоэлектронного подавления и помехозащиты систем с радиолокационным управлением. EW Engineering Inc., USA, 1978, т.1, гл.4, раздел "Радиоэлектронное подавление корреляционных систем".

5. Волоконно-оптическое устройство формирования копий высокочастотного сигнала // RU, патент, 2089046, кл. H04B 10/00, 1992.

Способ создания ретранслированных помех, заключающийся в усилении принятого широкополосного радиосигнала, запоминании и последующем многократном переизлучении его с различными задержками, отличающийся тем, что осуществляют двумерный с независимой статистикой тепловых шумов синхронный поиск по частоте широкополосных радиосигналов с последующими непрерывными взаимной корреляционной и фильтровой обработками двух процессов, фиксируя факт появления максимального отклика, прекращают поиск по данному факту и далее на остановленной частоте f принимают все широкополосные радиосигналы от видимого созвездия навигационных искусственных спутников Земли, формируют случайную последовательность копий смеси принятых радиосигналов (в том числе с уровнем ниже уровня тепловых шумов) с частотой повторения копий, априорно превышающей частоту повторения навигационного сигнала, и излучают сформированные копии смеси радиосигналов на частоте f изотропно и одновременно в различных точках пространства, при этом в значение несущей частоты излучения f вносят случайные сдвиги.