RU2660140C1 - Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system - Google Patents

Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system Download PDF

Info

Publication number
RU2660140C1
RU2660140C1 RU2017122281A RU2017122281A RU2660140C1 RU 2660140 C1 RU2660140 C1 RU 2660140C1 RU 2017122281 A RU2017122281 A RU 2017122281A RU 2017122281 A RU2017122281 A RU 2017122281A RU 2660140 C1 RU2660140 C1 RU 2660140C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interference
signals
directions
navigation
values
Prior art date
Application number
RU2017122281A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Григорьевич Маркин
Александр Викторович Журавлев
Владимир Андреевич Шуваев
Евгений Михайлович Красов
Валентин Матвеевич Безмага
Original Assignee
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" filed Critical Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Priority to RU2017122281A priority Critical patent/RU2660140C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2660140C1 publication Critical patent/RU2660140C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and is intended to receive a navigation signal against intentional interference, and can be used in the navigation equipment of the consumer (NAC) of the global navigation satellite system (GNSS). In the interference compensator for the navigation equipment of the consumer of the global navigation satellite system, receiving elements 1.1, 1.2, … 1.K of antenna array 1 receives navigation signals and interference and transmit them to blocks of weight coefficients 2.1, 2.2, …, 2.K of diagram-forming circuit 2 and in direction finder 4, which determines the directions of the arrival of navigation signals and interference and transmits them to the block for setting the value of the directional pattern in the directions to the sources of the signals of the NAC and interference 5, which sets the values of the directivity pattern (DP) in the direction of arrival of signals equal to K, and in the other directions zeros, passes these values to the block for calculating weight coefficients 6, which calculates the vector of the weight coefficients and transfers the values of the vector to the corresponding blocks of weight coefficients 2.1, 2.2, …, 2.K of beam-forming arrangement 2, which form the weighted signals and transmit them to adder 3, where they accumulate and transmit the resulting signal to the NAC and interference analyzer 7, which performs a primary and secondary analysis that detects whether the incoming signal belongs to a navigation signal or interference, generates information about the directions of navigation signals, transmitting it to the block of setting the values of the directional pattern in the directions to the sources of signals of NAC and interference 5 to set the values of DP in the directions of navigation signals equal to K, and in the direction of arrival of interference – equal to zero, skips the navigation signals to the GNSS NAC.
EFFECT: improved reception of the navigation signal against the background of deliberate interference.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для улучшения приема навигационного сигнала на фоне преднамеренных помех, и может быть использовано в навигационной аппаратуре потребителя (НАП) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС).The invention relates to radio engineering and is intended to improve the reception of a navigation signal against a background of intentional interference, and can be used in consumer navigation equipment (NAP) of a global navigation satellite system (GNSS).

Известен Обнаружитель с компенсатором помех [1], состоящий из вычитающего устройства, обнаружителя навигационного сигнала, i каналов формирования помехи, где

Figure 00000001
, имеющих первый перемножитель, второй перемножитель, измерителя амплитуды, системы слежения за фазой формирователя копии, в каждый канал формирования копии помехи введены третий перемножитель, обнаружитель помехи, система слежения за задержкой, формирователь копии помехи.Known Detector with noise compensation [1], consisting of a subtractor, a detector of a navigation signal, i channels of formation of interference, where
Figure 00000001
having a first multiplier, a second multiplier, an amplitude meter, a phase tracking system for the copy driver, a third multiplier, an interference detector, a delay tracking system, an interference copy driver are introduced into each interference copy generating channel.

Недостатком данного устройства является то, что для его функционирования необходимо иметь копии компенсируемых помех, что не всегда представляется возможным.The disadvantage of this device is that for its operation it is necessary to have copies of compensated interference, which is not always possible.

Наиболее близкой по технической сущности является Многофункциональная адаптивная антенная решетка [2]. Она содержит N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, общий сумматор и адаптивный процессор, содержащий соответствующие блоки формирования и обращения ковариационной матрицы, блок формирования управляющего вектора, отвечающий за фазирование антенной решетки в направлении прихода полезного сигнала и форму главного максимума диаграммы направленности, блок формирования вектора весовых коэффициентов, а также необходимые связи между упомянутыми элементами.The closest in technical essence is a multifunctional adaptive antenna array [2]. It contains N antenna elements, N blocks of complex signal weighting, a common adder and an adaptive processor containing the corresponding blocks for generating and reversing the covariance matrix, a control vector generating unit responsible for phasing the antenna array in the direction of arrival of the useful signal and the shape of the main maximum of the radiation pattern, block the formation of the vector of weights, as well as the necessary connections between the mentioned elements.

Недостатком этой решетки является то, что она позволяет формировать главный лепесток диаграммы направленности в направлении только на один источник сигнала, в то время как в системе спутниковой навигации необходимо принимать сигналы от нескольких космических аппаратов. Кроме того, в этом устройстве нет возможности оценивать направления на источники сигналов и проводить анализ принадлежности сигналов (помех) к группировке навигационных космических аппаратов.The disadvantage of this array is that it allows you to form the main lobe of the radiation pattern in the direction of only one signal source, while in the satellite navigation system it is necessary to receive signals from several spacecraft. In addition, in this device it is not possible to evaluate directions to signal sources and analyze the belonging of signals (interference) to a grouping of navigation spacecraft.

Целью изобретения является устранение вышеизложенных недостатков и компенсация преднамеренных помех, создаваемых для НАП ГНСС, источниками которых могут быть генераторы навигационных сигналов, расположенные в воздушном пространстве или на Земле, полностью копирующие формат полезных спутниковых навигационных сигналов, использующие системную шкалу времени ГЛОНАСС и изменяющие задержки кодовой (дальномерной) псевдослучайной последовательности и доплеровский сдвиг частоты навигационных сигналов от нескольких виртуальных навигационных космических аппаратов (НКА), приводящие к неправильной информации о местоположении НКА, что отрицательно скажется на оценке координат НАП ГНСС.The aim of the invention is to eliminate the above drawbacks and compensate for deliberate interference with GNSS NAP, the sources of which can be navigation signal generators located in airspace or on the Earth, completely copying the format of useful satellite navigation signals using the GLONASS system time scale and changing the code delay ( rangefinder) pseudo-random sequence and Doppler frequency shift of navigation signals from several virtual navigation GOVERNMENTAL spacecraft (NCA), resulting in incorrect information about the location of the NCA, which has a negative impact on the assessment of GNSS coordinates NAP.

Поставленная цель достигается тем, что к антенным элементам К-элементной антенной решетки, диаграммообразующей схемы, имеющей блоки весовых коэффициентов и сумматор дополнительно добавлены пеленгатор, блок задания значений диаграммы направленности в направлениях сигналов НКА и помех, блок расчета весовых коэффициентов, анализатор сигналов НКА и помех, имеющие связи между собой, выходы антенных элементов антенной решетки, соединены с соответствующими входами пеленгатора и входами блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, выход пеленгатора соединен с одним из входов блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, выход которого соединен с входом блока расчета весовых коэффициентов, имеющего выходы, соединенные с входами соответствующих блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, выходы блока весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом анализатора сигналов НКА и помех, имеющего два выхода, один из которых соединен с другим входом блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, второй соединен с НАП ГНСС, при этом антенные элементы антенной решетки принимают навигационные сигналы и помехи и передают их в блоки весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы и в пеленгатор, определяющий направления прихода навигационных сигналов и помех и передающий их в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, задающий значения диаграммы направленности (ДН) в направлениях прихода сигналов равными К, а в остальных направлениях - нули, блок задания значений диаграммы направленности передает эти значения в блок расчета весовых коэффициентов, который рассчитывает вектор весовых коэффициентов и передает значения вектора в блоки весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, которые формируют взвешенные сигналы и передают их в сумматор, где происходит их сложение и передача результирующего сигнала в анализатор сигналов НКА и помех, который проводит первичный и вторичный анализ, выявляет принадлежность поступившего сигнала к навигационному сигналу или помехе, формирует информацию о навигационных сигналах, передает ее в НАП ГНСС и формирует информацию о навигационных сигналах и помехах, передавая ее в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех для задания значения ДН в направлениях навигационных сигналов, равными К, а в направлениях прихода помех, равными нулю.This goal is achieved by the fact that to the antenna elements of the K-element antenna array, a beam-forming circuit, having blocks of weight coefficients and an adder, a direction finder, a block for setting the values of the radiation pattern in the directions of the NCA and interference signals, a block for calculating the weight coefficients, an analyzer of signals of the NCA and interference are added having interconnected outputs of the antenna elements of the antenna array are connected to the corresponding inputs of the direction finder and the inputs of the blocks of weight coefficients of the diagram-forming circuit we, the output of the direction finder is connected to one of the inputs of the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the NKA signals and interference, the output of which is connected to the input of the block for calculating weight coefficients, which has outputs connected to the inputs of the corresponding blocks of weight coefficients of the beam-forming circuit, the outputs of the block of weight coefficients diagram-forming circuits are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the signal analyzer NKA and interference, having two outputs, one of which s is connected to another input of the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference, the second one is connected to the NAP GNSS, while the antenna elements of the antenna array receive navigation signals and interference and transmit them to the blocks of weight coefficients of the beam-forming circuit and to the direction finder, which determines directions of arrival of navigation signals and interference, and transmitting them to the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of signals of the satellite and interference, setting the values of the directional diagram the number of signals in the directions of arrival of the signals equal to K, and in the remaining directions - zeros, the block for setting the values of the radiation pattern transfers these values to the block for calculating the weight coefficients, which calculates the vector of weight coefficients and transfers the values of the vector to the blocks of weight coefficients of the beam-forming circuit, which form weighted signals and transmit them to the adder, where they are added and the resulting signal is transmitted to the analyzer of the NKA signals and interference, which conducts the primary and secondary analysis, reveals the belonging of the received signal to the navigation signal or interference, generates information about the navigation signals, transmits it to the GNSS NAP and generates information about the navigation signals and interference, passing it to the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the NCA and interference for setting the value of the NAM in directions of navigation signals equal to K, and in directions of arrival of interference equal to zero.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана принципиальная схема компенсатора помех для навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы, на фиг. 2 показана Таблица 1 «Направления на источники излучения и значения ДН», в которой для примера приведены направления на источники излучения в виде двух вариантов значений диаграммы направленности, на фиг. 3 показаны диаграммы направленности 10-элементной кольцевой антенной решетки радиусом 70 см на частоте 300 мГц: а) при формировании значения ДН, равного K=10 в направлении на один источник излучения, и формировании нулей в направлениях на оставшиеся источники; б) при формировании значений ДН, равных K=10 в направлениях на 4 источника излучения навигационного сигнала при одновременном формировании нулей в направлениях оставшихся источников, которые могут быть источниками помех.In FIG. 1 shows a schematic diagram of an interference compensator for navigation equipment of a consumer of a global navigation satellite system; FIG. 2 shows Table 1 “Directions to radiation sources and DN values”, which shows, for example, directions to radiation sources in the form of two variants of radiation pattern values, FIG. Figure 3 shows the radiation patterns of a 10-element annular antenna array with a radius of 70 cm at a frequency of 300 MHz: a) when generating a beam value equal to K = 10 in the direction to one radiation source, and forming zeros in the directions to the remaining sources; b) when generating the values of ND equal to K = 10 in the directions to 4 radiation sources of the navigation signal while simultaneously generating zeros in the directions of the remaining sources, which may be sources of interference.

Компенсатор помех для навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы состоит из антенной решетки 1 имеющей антенные элементы 1.1, 1.2, … 1.К, диаграммообразующей схемы 2 имеющей блоки весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К, сумматора 3, пеленгатора 4, блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5, блок расчета весовых коэффициентов 6, анализатора сигналов НКА и помех 7.The jammer for the navigation equipment of the consumer of the global navigation satellite system consists of an antenna array 1 having antenna elements 1.1, 1.2, ... 1.K, a beam-forming circuit 2 having blocks of weight coefficients 2.1, 2.2, ..., 2.K, adder 3, direction finder 4, unit for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the NKA signals and interference 5, the block for calculating the weight coefficients 6, the analyzer of signals of the NKA and interference 7.

Все элементы компенсатора помех для навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы имеют связи между собой.All elements of the interference canceller for the navigation equipment of the consumer of the global navigation satellite system are interconnected.

Выходы антенных элементов 1.1, 1.2, … 1.К антенной решетки 1, соединены с соответствующими входами пеленгатора 4 и с входами блока весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2. Выход пеленгатора 4 соединен с одним из входов блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5, выход которого, соединен с входом блока расчета весовых коэффициентов 6. Каждый выход блока расчета весовых коэффициентов 6 соединен с входом соответствующего блока весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2. Выход каждого блока весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2 соединен с соответствующим входом сумматора 3, выход которого, соединен с входом анализатора сигналов НКА и помех 7. Анализатор сигналов НКА и помех 7 имеет два выхода, один выход соединен с одним из входов блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5, другой выход соединен с НАП ГНСС (на фиг. не показано).The outputs of the antenna elements 1.1, 1.2, ... 1. To the antenna array 1, are connected to the corresponding inputs of the direction finder 4 and to the inputs of the block of weights 2.1, 2.2, ..., 2. To the beam-forming circuit 2. The output of the direction finder 4 is connected to one of the inputs of the task unit the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the NCA and interference 5, the output of which is connected to the input of the block for calculating the weight coefficients 6. Each output of the block for calculating the weight coefficients 6 is connected to the input of the corresponding block of weight coefficients 2.1, 2.2, ..., 2. To the diagram stripping circuit 2. The output of each block of weighting coefficients 2.1, 2.2, ..., 2. To the diagram-forming circuit 2 is connected to the corresponding input of the adder 3, the output of which is connected to the input of the signal analyzer NKA and interference 7. The analyzer of signals NKA and interference 7 has two outputs , one output is connected to one of the inputs of the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference 5, the other output is connected to the NAP GNSS (in FIG. not shown).

Компенсатор помех для навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы работает следующим образом. Навигационные сигналы и помехи поступают на антенные элементы 1.1, 1.2, …, 1.К антенной решетки 1 и с выходов передаются в блоки весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2 и в пеленгатор 4.The jammer for navigation equipment of the consumer of the global navigation satellite system operates as follows. Navigation signals and interference arrive at the antenna elements 1.1, 1.2, ..., 1. To the antenna array 1 and from the outputs are transmitted to the blocks of weight coefficients 2.1, 2.2, ..., 2. To the beam-forming circuit 2 and to the direction finder 4.

В пеленгаторе 4 происходит оценка ковариационной матрицы сигналовIn the direction finder 4, the covariance matrix of the signals is evaluated

R=E[X(t)X(t)H]/Т,R = E [X (t) X (t) H ] / T,

где Е[⋅] - оператор математического ожидания, Т - время усреднения, X(t)=[x1(t), x2(t), …, xK(t)]T - вектор сигналов в каналах антенной решетки, верхний индекс «Н» означает комплексное сопряжение и транспонирование, «Т» - транспонирование.where E [⋅] is the mathematical expectation operator, T is the averaging time, X (t) = [x 1 (t), x 2 (t), ..., x K (t)] T is the vector of signals in the channels of the antenna array, superscript " H " means complex conjugation and transposition, " T " means transposition.

Далее с использованием ковариационной матрицы с помощью одного из распространенных ковариационных алгоритмов [3] рассчитывается пространственный спектр, по максимумам которого определяются направления прихода навигационных сигналов и помех от источников радиоизлучений. Измеренные направления поступают в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5.Then, using the covariance matrix, using one of the common covariance algorithms [3], the spatial spectrum is calculated, the maxima of which determine the directions of arrival of navigation signals and interference from radio emission sources. The measured directions enter the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference 5.

В связи с тем, что в начальный момент в анализаторе сигналов НКА и помех 7 отсутствует информация о направлениях прихода навигационных сигналов и помех, то передача в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5 информации направлениях не происходит. После определения пеленгатором 4 направлений на источники излучения блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5 в направлении прихода сигнала от первого источника задает значение ДН, равное b(θ1)=К, а в остальных направлениях - нули b(θn)=0, где n=2, …, N, эти значения передаются в блок расчета весовых коэффициентов 6. В качестве примера, характер постановки задачи приведен в табл. 1, вариант 1, фиг. 2.Due to the fact that at the initial moment in the analyzer of the signals of the satellite and interference 7 there is no information about the directions of arrival of the navigation signals and interference, the transmission to the block of setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of signals of the satellite and interference 5 information does not occur. After the direction finder determines 4 directions to the radiation sources, the block for setting the radiation pattern values in the directions to the NSA signal sources and interference 5 in the direction of the signal arrival from the first source sets the DN value equal to b (θ 1 ) = K, and in the remaining directions, zeros b ( θ n ) = 0, where n = 2, ..., N, these values are transferred to the block for calculating the weight coefficients 6. As an example, the nature of the problem statement is given in Table. 1, option 1, FIG. 2.

Блок расчета весовых коэффициентов 6 рассчитывает вектор весовых коэффициентов W=[w1, w2, …, wK]T, удовлетворяющий этим ограничениям из системы уравнений (1).The weighting coefficient calculation unit 6 calculates the weighting vector W = [w 1 , w 2 , ..., w K ] T , satisfying these restrictions from the system of equations (1).

Figure 00000002
Figure 00000002

где ρk и ϕk - полярные координаты k-го антенного элемента 1.1, 1.2, …, 1.К, N - общее число заданных значений ДН, индекс «т» означает транспонирование.where ρ k and ϕ k are the polar coordinates of the k-th antenna element 1.1, 1.2, ..., 1.K, N is the total number of given DN values, the index "t" means transposition.

Перепишем систему (1) в матричном видеWe rewrite system (1) in matrix form

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
Where
Figure 00000004

А - матрица размерностью K×N, В - вектор столбец размерностью N×1.A is a matrix of dimension K × N, B is a column vector of dimension N × 1.

Здесь

Figure 00000005
, k=1, 2, …, К, n=1, 2, …, N.Here
Figure 00000005
, k = 1, 2, ..., K, n = 1, 2, ..., N.

Система (3) содержит N уравнений с K неизвестными. Как правило, N≠K. При N≠K система не может быть решена с применением обратной матрицы, поскольку обратная матрица существует только лишь для квадратных матриц. Решение такой задачи может быть найдено с помощью метода наименьших квадратов [4]. В этом методе решение отыскивается с применением аппарата псевдообратных матриц в следующем видеSystem (3) contains N equations with K unknowns. As a rule, N ≠ K. For N ≠ K, the system cannot be solved using the inverse matrix, since the inverse matrix exists only for square matrices. A solution to this problem can be found using the least squares method [4]. In this method, the solution is found using the apparatus of pseudoinverse matrices in the following form

Figure 00000006
Figure 00000006

Если матрица А не вырождена, т.е. имеет полный ранг (в данном случае ранг, равный K), то псевдообратная матрица определяется по формулеIf the matrix A is not degenerate, i.e. has a full rank (in this case, a rank equal to K), then the pseudoinverse matrix is determined by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

и система (3) имеет единственное решение, определяемое с помощью (4).and system (3) has a unique solution defined using (4).

При N≤K вектор (4) является точным решением системы (3). При выполнении условия N>K вектор (4) представляет приближенное решение, минимизирующее среднеквадратическое отклонение заданных значений диаграммы направленности В(θ) от значений синтезируемой ДН.For N≤K, vector (4) is an exact solution to system (3). Under the condition N> K, vector (4) represents an approximate solution that minimizes the standard deviation of the given values of the radiation pattern B (θ) from the values of the synthesized beam pattern.

Полученные значения вектора весовых коэффициентов W=[w1, w2, …, wK]T передаются в соответствующий блок весовых коэффициента 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2.The obtained values of the vector of weight coefficients W = [w 1 , w 2 , ..., w K ] T are transferred to the corresponding block of weight coefficients 2.1, 2.2, ..., 2. To the diagram-forming circuit 2.

Блоки весовых коэффициентов 2.1, 2.2, …, 2.К диаграммообразующей схемы 2, получив векторы весовых коэффициентов W=[w1, w2, …, wK]T от блока расчета весовых коэффициентов 6 и сигналы с приемных элементов 1.1, 1.2, …, 1.К антенной решетки 1, управляя фазой и амплитудой сигналов, формируют взвешенные сигналы. Сформированные сигналы поступают на сумматор 3, где происходит их сложение и подача результирующего сигнала в анализатор сигналов НКА и помех 7. В качестве примера для этой ситуации на фиг. 3а) приведен график ДН антенной системы.Blocks of weights 2.1, 2.2, ..., 2. To the diagram-forming circuit 2, having received vectors of weights W = [w 1 , w 2 , ..., w K ] T from the block for calculating weights 6 and signals from receiving elements 1.1, 1.2, ..., 1.K to the antenna array 1, by controlling the phase and amplitude of the signals, weighted signals are generated. The generated signals are fed to the adder 3, where they are added and the resulting signal is fed to the analyzer of the NKA signals and interference 7. As an example for this situation in FIG. 3a) shows a graph of the antenna system bottom.

Анализатор сигналов НКА и помех 7 производит первичный и вторичный анализ полученного сигнала, определяя, является данный сигнал навигационным или помехой.The analyzer signals NKA and interference 7 performs the primary and secondary analysis of the received signal, determining whether this signal is navigation or interference.

Первичный анализ включает:Initial analysis includes:

- анализ срыва приема сигналов от НКА отечественной группировки;- analysis of the failure to receive signals from the NKA of the domestic group;

- анализ направлений на источники навигационных сигналов;- analysis of directions to sources of navigation signals;

- анализ амплитуды (уровня) навигационных сигналов.- analysis of the amplitude (level) of navigation signals.

Если отсутствует срыв приема сигналов, направление на источник сигнала совпадает с направлением на один из НКА или уровень сигнала не превышает заданный уровень, то анализатор сигналов НКА и помех 7 переходит к вторичному анализу. В противном случае он помечает анализируемое направление как направление на источник помехи.If there is no disruption in the reception of signals, the direction to the signal source coincides with the direction to one of the NKA or the signal level does not exceed a predetermined level, then the analyzer of NKA signals and interference 7 proceeds to the secondary analysis. Otherwise, it marks the analyzed direction as the direction to the source of interference.

Вторичный анализ обеспечивает анализ содержания навигационного сообщения. По своему содержанию навигационное сообщение подразделяется на оперативную и неоперативную информацию [5].Secondary analysis provides an analysis of the contents of the navigation message. The content of the navigation message is divided into operational and non-operational information [5].

Оперативная информация относится к тому НКА, с борта которого передается данный навигационный радиосигнал и содержит:Operational information refers to the NKA from which this navigation radio signal is transmitted and contains:

- оцифровку меток времени НКА;- digitization of time stamps of the NCA;

- сдвиг шкалы времени НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС;- shift of the time scale of the NCA relative to the time scale of the GLONASS system;

- относительное отличие несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала от номинального значения;- the relative difference between the carrier frequency of the emitted navigation radio signal from the nominal value;

- эфемериды НКА и другие параметры.- Ephemeris NKA and other parameters.

Неоперативная информация или, иначе альманах системы, включает в себя:Non-operational information or, otherwise, an almanac of the system, includes:

- данные о состоянии всех НКА системы (альманах состояния);- data on the state of all NKA systems (state almanacs);

- данные о шкале времени системы;- data on the system timeline;

- данные о шкале времени каждого НКА;- data on the time scale of each NCA;

- параметры орбит всех НКА системы (альманах орбит).- parameters of the orbits of all the spacecraft of the system (almanac of orbits).

Если поступивший сигнал является навигационным, он передается в НАП ГНСС, а в блок задания значений диаграммы направленности (5) поступает команда, что в этом направлении значение диаграммы направленности должно быть равным К, если определяется, что полученный сигнал является помехой, то в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5 поступает команда, что в этих направлениях значения ДН должны быть заданы равными нулю.If the received signal is a navigation signal, it is transmitted to the GNSS NAP, and the command is sent to the directional value setting unit (5) that the directional value in this direction should be equal to K, if it is determined that the received signal is an interference, then to the task unit the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the NCA and interference 5, a command is received that in these directions the values of the radiation path should be set equal to zero.

Так пройдя по кругу, принимаемые сигналы с разных направлений обрабатываются и проходят через анализатор сигналов НКА и помех 7, где выявляются направления, с которых приходят навигационные сигналы и с которых приходят помеховые сигналы. Полученная информация о направлениях прихода сигналов и помех передается в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5, в котором в направлениях прихода навигационных сигналов значение ДН задается, равное К, а в направлениях прихода помех - нули, и эти значения передаются в блок расчета весовых коэффициентов 6. В качестве примера в Таблице 1, вариант 2, (фиг. 2) показаны значения ДН в направлениях на навигационные сигналы и помехи, а на фиг. 3 б) приведен график соответствующей диаграммы направленности.So, walking in a circle, the received signals from different directions are processed and passed through the analyzer of the signals of the spacecraft and interference 7, where the directions from which the navigation signals come from and from which the interference signals come from are detected. The obtained information about the directions of arrival of signals and interference is transmitted to the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference 5, in which in the directions of arrival of navigation signals the value of the beam is set equal to K, and in the directions of arrival of interference - zeros, and these values transmitted to the calculation unit of the weight coefficients 6. As an example, in Table 1, option 2, (Fig. 2) the values of the ND in the directions to the navigation signals and interference are shown, and in FIG. 3 b) a graph of the corresponding radiation pattern is shown.

Таким образом, путем последовательного формирования главного лепестка ДН адаптивной антенной решетки в каждом из имеющихся направлений на источники сигналов и помех с дальнейшим анализом характеристик сигналов на принадлежность отечественной группировке НКА осуществляется поиск навигационных сигналов на фоне помех. После определения направлений на все источники навигационных сигналов и на источники помех блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех 5 выдает направления и соответствующие им значения ДН в блок расчета весовых коэффициентов 6. В результате формируется ДН адаптивной антенной решетки, значения которой в направлениях на источники навигационного сигнала равны 1, а в направлениях на источники помех - нули.Thus, by sequentially forming the main lobe of the antenna beam of an adaptive antenna array in each of the available directions to sources of signals and interference, with further analysis of the characteristics of the signals belonging to the domestic constellation of the spacecraft, navigation signals are searched against interference. After determining the directions to all sources of navigation signals and to interference sources, the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference 5 gives directions and the corresponding values of the antenna beam to the unit for calculating the weight coefficients 6. As a result, a beam of the adaptive antenna array is formed, the values of which in the directions to the sources of the navigation signal are equal to 1, and in the directions to the sources of interference - zeros.

Источники информацииInformation sources

1. Патент №2574860 РФ, МПК Н04В 1/10. Обнаружитель с компенсатором помех / А.В. Журавлев [и др.] (РФ). Открытое акционерное общество научно-производственное предприятие «ПРОТЕК» (РФ). - №2014152662/07; заявлено 24.12.2014; опублик. 10.02.2016, БИ 4. - 6 с., 1 ил.1. Patent No. 2574860 of the Russian Federation, IPC Н04В 1/10. Detector with noise compensation / A.V. Zhuravlev [et al.] (RF). Open Joint-Stock Company Scientific-Production Enterprise "PROTEK" (RF). - No. 2014152662/07; stated 12/24/2014; published. 02/10/2016, BI 4. - 6 p., 1 ill.

2. Патент №2579996 РФ, МПК H01Q 21/00. Многофункциональная адаптивная антенная решетка / Д.С. Махо, А.Н. Новиков (РФ); Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МОРФ (РФ). - №2014101145/08; заявлено 16.01.2014; опублик. 10.04.2016, БИ 10. - 6 с., 1 ил.2. Patent No. 2579996 of the Russian Federation, IPC H01Q 21/00. Multifunctional adaptive antenna array / D.S. Maho, A.N. Novikov (RF); Peter the Great Military Academy of Strategic Missile Forces MORF (RF). - No. 2014101145/08; claimed January 16, 2014; published. 04/10/2016, BI 10. - 6 p., 1 ill.

3. Журавлев А.В., Безмага В.М., Маркин В.Г. Ковариационные методы определения направлений прихода сигналов. Научно-технический журнал «Теория и техника радиосвязи», Выпуск 4, 2016 г., с. 33-39.3. Zhuravlev A.V., Bezmaga V.M., Markin V.G. Covariance methods for determining the directions of arrival of signals. Scientific and Technical Journal "Theory and Technique of Radio Communication", Issue 4, 2016, p. 33-39.

4. Беклемишев Д.В. Дополнительные главы линейной алгебры. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 336 с.4. Beklemishev D.V. Additional chapters of linear algebra. - M .: Science. The main edition of the physical and mathematical literature, 1983. - 336 p.

5. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал диапазонах L1, L2. (редакция 5.1). М., 2008 г., 74 с.5. Interface control document. Radio navigation signal ranges L1, L2. (revision 5.1). M., 2008, 74 p.

Claims (1)

Компенсатор помех для навигационной аппаратуры потребителя глобальной навигационной спутниковой системы, состоящий из K-элементной антенной решетки, диаграммообразующей схемы, имеющей блоки весовых коэффициентов, сумматора, отличающийся тем, что в него добавлены пеленгатор, блок задания значений диаграммы направленности в направлениях сигналов навигационной космической аппаратуры (НКА) и помех, блок расчета весовых коэффициентов, анализатор сигналов НКА и помех, выходы антенных элементов антенной решетки соединены с соответствующими входами пеленгатора и входами блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, выход пеленгатора соединен с одним из входов блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, выход которого соединен с входом блока расчета весовых коэффициентов, имеющего выходы, соединенные с соответствующими входами блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, выходы блоков весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входом анализатора сигналов НКА и помех, имеющего два выхода, один из которых соединен с другим входом блока задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, второй соединен с навигационной аппаратурой потребителя (НАП) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), при этом приемные элементы антенной решетки принимают навигационные сигналы и помехи и передают их в блоки весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы и в пеленгатор, определяющий направления прихода навигационных сигналов и помех и передающий их в блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех, который задает значения диаграммы направленности (ДН) в направлениях прихода сигналов, равными К, а в остальных направлениях - нули, передает эти значения в блок расчета весовых коэффициентов, который рассчитывает вектор весовых коэффициентов и передает значения вектора в соответствующие блоки весовых коэффициентов диаграммообразующей схемы, которые формируют взвешенные сигналы и передают их в сумматор, где происходит их сложение и передача результирующего сигнала в анализатор сигналов НКА и помех, который проводит анализ, выявляющий принадлежность поступившего сигнала к навигационным сигналам или помехам, и передает информацию о принадлежности в блок задания значений ДН в направлениях на источники сигналов НКА и помех, после определения направлений на все источники навигационных сигналов и на источники помех блок задания значений диаграммы направленности в направлениях на источники сигналов НКА и помех выдает в блок расчета весовых коэффициентов значения ДН, равные К в направлениях прихода навигационных сигналов и нулю - в направлениях прихода помех; в результате формируется ДН адаптивной антенной решетки, значения которой в направлениях на источники навигационного сигнала равны К, а в направлениях на источники помех - нули; полученные навигационные сигналы анализатор сигналов НКА и помех пропускает в НАП ГНСС.An interference compensator for the navigation equipment of the consumer of the global navigation satellite system, consisting of a K-element antenna array, a beam-forming circuit, having blocks of weight coefficients, an adder, characterized in that a direction finder is added to it, a block for setting the radiation pattern values in the directions of the signals of the navigation space equipment ( NKA) and interference, a unit for calculating weighting coefficients, an analyzer of NKA signals and interference, the outputs of the antenna elements of the antenna array are connected to the corresponding and the inputs of the direction finder and the inputs of the blocks of weight coefficients of the beam-forming circuit, the output of the direction finder is connected to one of the inputs of the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of signals of the satellite and the noise, the output of which is connected to the input of the block for calculating the weight coefficients having outputs connected to the corresponding inputs of the blocks the weighting coefficients of the diagram-forming circuit, the outputs of the blocks of the weighting coefficients of the diagram-forming circuit are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which the second is connected to the input of the analyzer of the signals of the satellite and interference, having two outputs, one of which is connected to the other input of the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and the noise, the second is connected to the navigation equipment of the consumer (NAP) of the global navigation satellite system (GNSS ), while the receiving elements of the antenna array receive navigation signals and interference and transmit them to the blocks of weight coefficients of the diagram-forming circuit and to the direction finder, which determines the direction of arrival of the Navi signals and interference and transmitting them to the block for setting the values of the radiation pattern in the directions to the sources of the signals of the satellite and interference, which sets the values of the radiation pattern in the directions of arrival of the signals equal to K, and in the remaining directions - zeros, transfers these values to the block calculation of weighting coefficients, which calculates the vector of weighting coefficients and transfers the vector values to the corresponding blocks of weighting coefficients of the diagram-forming circuit, which form weighted signals and transmit them to umator, where they are added and the resultant signal is transmitted to the analyzer of the NKA signals and interference, which analyzes which identifies the belonging of the received signal to navigation signals or interference, and transmits information about the membership to the unit for setting DN values in the directions to the sources of the signals of the NCA and interference, after determining the directions to all sources of navigation signals and to interference sources, the unit for setting the radiation pattern values in directions to the sources of signals of the NKA and interference gives the calculation to the block and weighting factors, the values of ND equal to K in the directions of arrival of navigation signals and zero in the directions of arrival of interference; as a result, an AD of the adaptive antenna array is formed, the values of which in the directions to the sources of the navigation signal are equal to K, and in the directions to the sources of interference - zeros; The received signal from the navigation analyzer signals the NCA and interference into the NAP GNSS.
RU2017122281A 2017-06-23 2017-06-23 Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system RU2660140C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122281A RU2660140C1 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122281A RU2660140C1 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660140C1 true RU2660140C1 (en) 2018-07-05

Family

ID=62815643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017122281A RU2660140C1 (en) 2017-06-23 2017-06-23 Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660140C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788820C1 (en) * 2022-06-20 2023-01-24 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method for spatial interference compensation using information about the direction to the signal source

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298267C1 (en) * 2005-10-19 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multibeam active phased antenna array
RU2360472C1 (en) * 2007-10-31 2009-07-10 Олег Иванович Квасенков Method of producing preserves "marinated stew with lard salt pork"
RU2382379C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Method for multi-signal location of radio-frequency radiation sources at one frequency
US20130322505A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Astrium Gmbh Method of Detecting a Direction of Arrival of at Least One Interference Signal and System to Carry Out Said Method
US20140035783A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Vincent M. Contarino Multi-beam antenna array for protecting GPS receivers from jamming and spoofing signals
RU2563973C1 (en) * 2014-06-27 2015-09-27 Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Radio interference canceller for providing electromagnetic compatibility of local gnss consumer navigation equipment with local means for radio suppression of enemy consumer navigation equipment when operating at same frequencies

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298267C1 (en) * 2005-10-19 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Multibeam active phased antenna array
RU2360472C1 (en) * 2007-10-31 2009-07-10 Олег Иванович Квасенков Method of producing preserves "marinated stew with lard salt pork"
RU2382379C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Method for multi-signal location of radio-frequency radiation sources at one frequency
US20130322505A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Astrium Gmbh Method of Detecting a Direction of Arrival of at Least One Interference Signal and System to Carry Out Said Method
US20140035783A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Vincent M. Contarino Multi-beam antenna array for protecting GPS receivers from jamming and spoofing signals
RU2563973C1 (en) * 2014-06-27 2015-09-27 Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Radio interference canceller for providing electromagnetic compatibility of local gnss consumer navigation equipment with local means for radio suppression of enemy consumer navigation equipment when operating at same frequencies

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788820C1 (en) * 2022-06-20 2023-01-24 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Method for spatial interference compensation using information about the direction to the signal source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11927678B2 (en) Systems and methods for providing anti-spoofing capability to a global navigation satellite system receiver
US7277045B2 (en) System and method for adaptive broadcast radar system
EP2801838B1 (en) Evaluating the position of an aerial vehicle
US7358892B2 (en) System and method for coherently combining a plurality of radars
US6784831B1 (en) Method and apparatus for GPS signal receiving that employs a frequency-division-multiplexed phased array communication mechanism
AU2014288997B2 (en) Interference nulling of multipath signals in stacked beam pulse radar
US10705176B2 (en) Signal direction processing for an antenna array
Jia et al. Adaptive blind anti-jamming algorithm using acquisition information to reduce the carrier phase bias
JP6716352B2 (en) Radar system and radar signal processing method thereof
KR101498613B1 (en) Compact array antenna apparatus and method for anti jamming
US20050088337A1 (en) Vertically stacked turnstile array
RU2660140C1 (en) Compensator of interference for navigation equipment of consumer of global navigation satellite system
AU2009237438B2 (en) A process for minimising jammer noise in receiver systems
WO2020261834A1 (en) Receiver, and radar apparatus, vehicle, and communication system provided with receiver
Schmid et al. Microwave wireless coordination technologies for coherent distributed maritime radar
Perez-Marcos et al. CRPA and Array Receivers for Civil GNSS Applications
RU2677931C1 (en) Device of spatial selection of signals with compensation of intentional interference
RU2677929C1 (en) Device for detection of gncs une spurious navigation signals sources
Schoenbrod et al. Resilient Methods for Position and Attitude Determination in a Spoofed Environment Using an Uncalibrated Multi-Antenna-System
RU2774403C1 (en) Multifunctional compensator for navigation equipment of consumers of the global navigation satellite system with the possibility of local navigation according to the signals of domestic radio suppression equipment
Schmid et al. Mutual coupling and compensation in FMCW MIMO radar systems
Wu et al. Spoofing Countermeasure Techniques
RU2774402C1 (en) Multifunctional compensator for navigation equipment of consumers of the global navigation satellite system with the possibility of local navigation according to the signals of domestic radio suppression equipment
RU2788820C1 (en) Method for spatial interference compensation using information about the direction to the signal source
Drenkhahn et al. A Hardware-Efficient Hybrid Approach for Suppression of Multiple Jammers in GNSS Receivers