RU2586076C1 - Способ обнаружения несанкционированного воздействия на точностные характеристики космических навигационных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано в комплексах, определяющих параметры движения беззапросным методом, а также в системах, использующих сигналы спутниковых радионавигационных систем. Достигаемый технический результат изобретения - обнаружение несанкционированного искажения навигационного сигнала от космических аппаратов глобальной навигационной космической системы, которое не может быть автономно обнаружено алгоритмами контроля достоверности, имеющимися в навигационной аппаратуре высокоточного оружия. Указанный результат достигается тем, что способ обнаружения несанкционированного воздействия на точностные характеристики космических навигационных систем в навигационной аппаратуре потребителя, установленной на борту движущегося объекта, заключается в фильтрации и отбраковке аномальных выбросов, осуществлении на заданном временном интервале формирования массива достоверных измерений с последующим расчетом по ним коэффициентов аппроксимирующего полинома, затем на основании полученных коэффициентов полинома производят экстраполяцию измерений на заданный интервал времени, текущие измерения сравнивают с экстраполированными значениями, на основании принятого критерия принимают решение о наличии несанкционированного воздействия, при наличии несанкционированного воздействия фиксируют момент времени, на котором это воздействие обнаружено, и при невозможности компенсировать это воздействие, текущее измерение исключают из обработки, при отсутствии несанкционированного воздействия интервал интерполяции сдвигают по времени и повторяют операции по новому массиву достоверных измерений.

Description

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано в комплексах, определяющих параметры движения (ПД) беззапросным методом, а также в системах, использующих сигналы спутниковых радионавигационных систем (СРНС).

Его использование позволяет повысить точность и достоверность определения ПД путем новой технологии измерений и применения новых методов обработки.

В навигационной аппаратуре потребителя осуществляется прием сигналов навигационного космического аппарата (НКА) и дополнений, измерение временных задержек по кодам и фазам несущих и их приращений, определение на этой основе псевдодальностей и псевдоскоростей, ввод необходимых поправок, расчет координат, времени, составляющих скоростей и скорости ухода местной шкалы времени, а также характеристик точности навигационных определений.

С учетом всех этих данных производится определение навигационных параметров потребителя - его местоположение, скорость, направление движения. Рассчитываются также точностные характеристики полученных навигационных параметров.

Контроль целостности сигналов космических навигационных систем ГЛОНАСС/GPS осуществляется использованием внутренних возможностей аппаратуры НКА и возможностей сегмента управления.

Индикация работоспособности и исправности НКА для потребителей осуществляется посредством передачи в навигационном сообщении соответствующей цифровой информации.

Известен способ обнаружения некачественного сигнала (аномалии) непосредственно в навигационной аппаратуре потребителя, установленной на борту движущегося объекта (RAIM), заключающийся в том, что в случае наличия в зоне видимости пяти и более НКА обнаружение аномального измерения производится выполнением следующих операций.

1. В обработку берутся все псевдодальности, полученные по измерениям со всех НКА и определяется местоположение объекта.

2. Затем поочередно из всей группы измерений исключается один НКА и решается задача определения местоположения объекта по оставшейся группировке.

4. Если отклонения координат объекта невелики и все решения находятся в пределах заданного ограничения, которое является функцией точности навигационных определений, то делается вывод о том, что в навигационных измерениях аномалии отсутствуют.

4. Если при выполнении процедуры перебора, обнаруживается значительное отклонение, то это свидетельствует о том, что в измерениях присутствуют аномальные отклонения. Факт обнаружения устанавливается на основе вычисления меры рассеивания (например, суммы квадратов расстояний между отдельными решениями) и сопоставления ее с некоторым заранее заданным порогом.

После установления факта обнаружения отказа вырабатывается сигнал об исключении измерений конкретного НКА из обработки.

Недостатками известного способа являются необходимость наличия избыточного количества НКА и невозможность определения незначительных отклонений, которые имеют систематический или медленноменяющийся характер, что может заставить приемник СРНС осуществить привязку к ложным сигналам, похожим на штатные, и медленно сойти с заданного направления так, чтобы прошел достаточно большой отрезок времени до обнаружения постороннего вмешательства.

Решение задачи контроля достоверности навигационного поля глобальных навигационных космических систем непосредственно связано с проблемой обеспечения достоверной навигационной информацией систем высокоточного оружия в условиях информационного противоборства.

Предпринятые в настоящее время меры по защите информации в навигационной системе ГЛОНАСС не в полной мере обеспечивают ее защищенность от возможных деструктивных воздействий, что создает для противника возможность навязывания высокоточному оружию РФ ложного навигационного поля с целью модификации передаваемых системой ГЛОНАСС навигационных параметров. В конечном счете это приводит к искажению траектории движения высокоточного оружия.

Технический результат изобретения заключается в обнаружении такого несанкционированного искажения навигационного сигнала от космических аппаратов глобальной навигационной космической системы, которое не может быть автономно обнаружено алгоритмами контроля достоверности, имеющимися в навигационной аппаратуре высокоточного оружия.

Сущность изобретения заключается в том, что на основании Байесовского критерия минимального среднего риска происходит сравнение текущих результатов навигационных измерений с расчетными значениями, полученными экстраполированием некоторого участка, где измерения можно считать достоверными.

Технический результат достигается тем, что при определении несанкционированного воздействия вводят новые операции, заключающиеся в том, что производят накопление массива измерений за заданный промежуток времени, осуществляют расчет рабочего массива отклонений измеренных характеристик от их расчетных значений, с помощью системы ортогональных полиномов осуществляют аппроксимацию полученных отклонений и рассчитывают числовые характеристики случайных величин (математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение), по этим данным производят корректировку рабочего массива измерений путем исключения из него аномальных выбросов, в соответствии с откорректированным рабочим массивом измерений производят формирование интерполяционного полинома Лагранжа, по полученному интерполяционному полиному осуществляют расчет интервала времени экстраполяции измерений, текущие измерения сравнивают с экстраполированными значениями, на основании выбранного критерия принимают решение: является ли отклонение оцениваемой точки от расчетной результатом ошибок измерений или результатом искажений параметров навигационного поля

Claims (1)

1. Способ обнаружения преднамеренного воздействия на точностные характеристики спутниковых радионавигационных систем (СРНС) в навигационной аппаратуре потребителя (НАП), установленной на борту движущегося объекта, заключающийся в фильтрации и отбраковке аномальных выбросов (RAIM), отличающийся тем, что производят на заданном временном интервале формирование массива достоверных измерений с последующим расчетом по ним коэффициентов аппроксимирующего полинома, на основании полученных коэффициентов полинома производят экстраполяцию измерений на заданный интервал времени, текущие измерения сравнивают с экстраполированными значениями, на основании принятого критерия принимают решение о наличии несанкционированного воздействия, при наличии несанкционированного воздействия фиксируют момент времени, на котором это воздействие обнаружено, и при невозможности компенсировать это воздействие, текущее измерение исключают из обработки, при отсутствии несанкционированного воздействия интервал интерполяции сдвигают по времени и повторяют операции по новому массиву достоверных измерений.