RU2707878C1 - Method and device for active radio ranging of earth station location - Google Patents

Method and device for active radio ranging of earth station location Download PDF

Info

Publication number
RU2707878C1
RU2707878C1 RU2019118512A RU2019118512A RU2707878C1 RU 2707878 C1 RU2707878 C1 RU 2707878C1 RU 2019118512 A RU2019118512 A RU 2019118512A RU 2019118512 A RU2019118512 A RU 2019118512A RU 2707878 C1 RU2707878 C1 RU 2707878C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
unit
block
radio
masking
Prior art date
Application number
RU2019118512A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Александрович Кистанов
Геннадий Владимирович Мандрика
Александр Сергеевич Наумов
Михаил Петрович Сагалаев
Павел Леонидович Смирнов
Александр Анатольевич Титов
Олег Владимирович Царик
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр"
Priority to RU2019118512A priority Critical patent/RU2707878C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707878C1 publication Critical patent/RU2707878C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/02Details of the space or ground control segments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/14Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/18Military applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/021Auxiliary means for detecting or identifying radar signals or the like, e.g. radar jamming signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/38Jamming means, e.g. producing false echoes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40Means for monitoring or calibrating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04KSECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00Jamming of communication; Counter-measures

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: inventions relate to radio engineering and can be used for protection against air and space radio monitoring equipment. Said result is achieved by selecting I satellites relay adjacent to the used (RS) having similar characteristics, determining the coordinates of the earth station (ES) and the I selected RSs, the direction of these RSs, calculating the distance between the ES and the RS, the value of the interference signal required for emitting power in the direction of each RS, I additional antennas are oriented in the direction of the corresponding RS, and as active masking interference there used are different delayed pseudorandom law and ES-optimized signals. Device for active radio ranging of ES location comprises splitter, unit of buffer stages, I-channel radio transmitter, unit of directed antennae, a pseudorandom sequence generator, a unit for calculating signal power, a communication distance calculation unit and four input buses with corresponding links.
EFFECT: provision of difficulty of determining the earth station (ES) location.
3 cl, 10 dwg

Description

Заявляемые объекты объединены одним изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и могут быть использованы для защиты от средств воздушного и космического радиомониторинга.The inventive objects are united by one inventive concept, relate to radio engineering and can be used to protect against airborne and space radio monitoring.

Известны устройства на основе способа активной радиомаскировки (см. Пат. РФ №№2170493, 2224376), основанный на создании наведенных маскирующих шумовых помех во всей полосе используемых частот. Способ обеспечивает защиту информации от доступа к ней посторонних лиц. Основной недостаток способа состоит в невозможности скрыть местоположение защищаемого источника радиоизлучения (ИРИ).Known devices based on the method of active radio masking (see Pat. RF No. 2170493, 2224376), based on the creation of induced masking noise interference in the entire frequency band used. The method protects information from unauthorized access to it. The main disadvantage of this method is the inability to hide the location of the protected source of radio emission (IRI).

Известен способ активной радиомаскировки (см. Пат. РФ №№2495527, 2525299, 2543078 и др.), основанный на искажении навигационного поля, формируемого глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС). Способ позволяет затруднить определение координат защищаемого объекта. Однако действие аналога не распространяется на ИРИ. Местоположение последних определяется известными способами и устройствами (см., например, Пат. РФ №2659808).A known method of active radio masking (see Pat. RF No. 2495527, 2525299, 2543078 and others), based on the distortion of the navigation field formed by the global navigation satellite system (GNSS). The method makes it difficult to determine the coordinates of the protected object. However, the effect of the analog does not apply to Iran. The location of the latter is determined by known methods and devices (see, for example, Pat. RF No. 2659808).

Наиболее близким по технической сущности является способ активной радиомаскировки радиоэлектронных средств станциями активных помех (см. Пат. РФ №2632219, МПК H04K, опубл. 03.10.2017, бюл. №28). В прототипе активную маскировку осуществляют путем излучения, ретрансляции шумовых помех или имитирующих и ложных сигналов, сопряженных и синхронизированных с сигналами маскируемого радиоэлектронного средства (РЭС) таким образом чтобы активные помехи были максимально близкими к параметрам радиоэлектронного средства, формируют активную помеху в виде аддитивной смеси сигналов станции активных помех (САП) и РЭС путем одновременного и синхронного излучения информационных и помеховых сигналов РЭС и САП с возможностью обеспечения как радиомаскировки РЭС станций активных помех, так и радиомаскировки САП радиоэлектронным средством, причем электромагнитную совместимость САП и приемного устройства РЭС обеспечивают соблюдением норм их территориального разноса за счет использования направленной антенны на САП и ориентации диаграммы направленности антенны САП относительно диаграммы направленности антенны радиоприемного устройства РЭС.The closest in technical essence is the method of active radio masking of electronic equipment by active jamming stations (see Pat. RF No. 2632219, IPC H04K, publ. 03.10.2017, bulletin No. 28). In the prototype, active masking is carried out by emission, relaying of noise interference or imitating and false signals, coupled and synchronized with the signals of the masked electronic means (RES) so that the active interference is as close as possible to the parameters of the electronic means, form an active interference in the form of an additive mixture of station signals active interference (SAP) and RES by simultaneous and synchronous emission of information and interference signals RES and SAP with the ability to provide both iomaskirovki RES jamming stations and radio camouflage SAP radio electronic means, wherein the electromagnetic compatibility of SAP and a receiving device RES ensure compliance with their spatial separation through the use of a directional antenna on EPS and EPS orientation antenna directivity pattern with respect to the antenna pattern RES radio receiving apparatus.

Прототип обеспечивает повышение эффективности активной радиомаскировки электромагнитных излучений РЭС за счет сопряжения и синхронизации работы САП и РЭС, затрудняя их анализ и прием средствами космической Р и РТР. Однако, современное развитие методов геолокации в этих условиях позволяет получить раздельные координаты на САП и РЭС (см. Волков Р.В., Севидов В.В. Точность геолокации разностно-дальномерным методом с использованием спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», №9, 2014, стр. 12-18; Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Алгоритм определения координат земных станций по сигналам спутников-ретрансляторов // Теория и практика современной науки, №10 (16), 2016. Электронный научный журнал).The prototype provides an increase in the effectiveness of active radio masking of electromagnetic radiation from RESs by pairing and synchronizing the operation of SAP and RES, making it difficult to analyze and receive them by means of space R and RTR. However, the modern development of geolocation methods in these conditions allows us to obtain separate coordinates on the SAP and RES (see Volkov R.V., Sevidov V.V. Geolocation accuracy by the difference-ranging method using satellite transponders in geostationary orbit // Izvestiya SPbGETU " LETI ”, No. 9, 2014, pp. 12-18; Volkov RV, Sayapin VN, Sevidov VV Algorithm for determining the coordinates of earth stations from signals from satellite transponders // Theory and Practice of Modern Science, No. 10 (16), 2016. Electronic scientific journal).

Целью является разработка способа активной радиомаскировки, обеспечивающего затруднение определения местоположения (ОМП) земной станции (ЗС).The aim is to develop a method of active radio masking, which makes it difficult to determine the location (WMD) of an earth station (AP).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе активной радиомаскировки местоположения ЗС, заключающемся в излучении, ретрансляции шумовых помех или имитирующих и ложных сигналов, сопряженных и синхронизированных с сигналами земной станции, на подготовительном этапе на ЗС выделяют I соседних с используемым спутников-ретрансляторов (CP), i=2, 3, … I, имеющих одинаковые частоты восходящих линий связи, поляризацию антенной системы и зону покрытия, определяют координаты ЗС [X,Y,Z)ЗС и выбранных CP (X,Y,Z)i, направление (θ, β)i на выбранные CP, рассчитывают расстояние между ЗС и спутниками-ретрансляторами, определяют значения

Figure 00000001
необходимой для излучения мощности помехового сигнала в направлении каждого из выбранных i-тых спутников-ретрансляторов, i=2, 3, … I, а ЗС ССС дополнительно оборудуют I направленными антеннами, которые ориентируют в направлении соответствующих спутников-ретрансляторов, и I-канальным когерентным радиопередатчиком, а в качестве активной маскирующей помехи в I дополнительных каналах радиопередатчик - направленная антенна используют отличные между собой задержанные по псевдослучайному закону и оптимизированные по мощности
Figure 00000001
сигналы ЗС.This goal is achieved by the fact that in the known method of active radio masking of the location of the AP, consisting in radiation, relaying of noise interference or imitating and false signals, coupled and synchronized with the signals of the earth station, at the preparatory stage, I isolate I adjacent to the used satellite transponders (CP ), i = 2, 3, ... I, having the same frequencies of the uplink, the polarization of the antenna system and the coverage area, determine the coordinates of the AP [X, Y, Z) of the AP and the selected CP (X, Y, Z) i , direction ( θ, β) i to the selected CP , calculate the distance between the AP and the relay satellites, determine the values
Figure 00000001
required for radiation power of the interfering signal in the direction of each of the selected i-th satellite transponders, i = 2, 3, ... I, and the CCC CCS are additionally equipped with I directional antennas, which are oriented in the direction of the corresponding satellite transponders, and I-channel coherent radio transmitter, and as an active masking noise in I additional channels, the radio transmitter - directional antenna uses excellent interconnected pseudo-random law and optimized in power
Figure 00000001
AP signals.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что совместно с излучениями ЗС синхронно с основным сигналом излучают сдвинутые по времени его копии на соседние (выбранные) спутники-ретрансляторы (CP) позволяет достичь цели изобретения. Взаимнокорреляционная функция (ВКФ) совокупности таких сигналов представляет набор как истинных, так и ложных корреляционных пиков. В результате затрудняется определение местоположения ЗС, а, следовательно, достигается цель изобретения: предлагаемый способ не скрывает истинную позицию ЗС, а «маскирует» ее в группе других, ложных позиций.The above-mentioned new set of essential features due to the fact that, together with the emissions of the pollutants, synchronized with the main signal, it emits time-shifted copies of it to neighboring (selected) relay satellites (CP), which allows achieving the purpose of the invention. The cross-correlation function (CCF) of the aggregate of such signals represents a set of both true and false correlation peaks. As a result, it is difficult to determine the location of the AP, and, therefore, the objective of the invention is achieved: the proposed method does not hide the true position of the AP, but “disguises” it in the group of other, false positions.

Известно устройство радиомаскировки (см. Пат. РФ №2170493, МПК H04K 3/00, опубл. 10.07.2001, бюл. №19). Оно содержит генератор шума, выполненный в виде системы связанных двух генераторов, активный антенный контур в виде магнитного диполя, регулируемую линию задержки, источник низкочастотного шума. Устройство обеспечивает повышение стабильности процесса радиомаскировки передаваемой информации во всей полосе используемых частот. Однако аналог не позволяет скрыть местоположение источника радиоизлучения, что ограничивает область его применения.A device for radio masking is known (see Pat. RF No. 2170493, IPC H04K 3/00, publ. 10.07.2001, bull. No. 19). It contains a noise generator made in the form of a system of coupled two generators, an active antenna circuit in the form of a magnetic dipole, an adjustable delay line, and a source of low-frequency noise. The device provides increased stability of the process of radio masking of transmitted information in the entire band of used frequencies. However, the analogue does not allow you to hide the location of the source of radio emission, which limits the scope of its application.

Известно устройство активной радиомаскировки радиоэлектронных средств станциями активных помех (см. Пат. РФ №2632219, МПК H04K 3/00, опубл. 03.10.2017, бюл. №28). Аналог содержит станцию активных помех, маскируемое радиоэлектронное средство, два устройства сопряжения и синхронизации, соединенные между собой каналами служебной связи. Устройство обеспечивает повышение эффективности активной радиомаскировки РЭС, исключение или значительное затруднение обнаружения излучений как маскируемого РЭС, так и станции активных помех, затруднение определения их местоположения. Однако скрыть местоположение защищаемого РЭС и САП невозможно от современных систем геолокации (см. Пат. 55700 US, GO IS 003/16. TDOA/FDOA technique for locating a transmitter / Desjardins G.A., №138154; Filed Oct. 15, 1993; et al. Oct. 29, 1996). В настоящее время находят широкое применение следующие стандарты и нейм-серверы: ISO 3166, FIPS, INSEE, GtoNames и др.A device is known for the active radio masking of radio electronic means by active jamming stations (see Pat. RF No. 2632219, IPC H04K 3/00, publ. 03.10.2017, bull. No. 28). The analogue contains an active jamming station, a camouflaged electronic device, two interface and synchronization devices interconnected by intercom channels. The device provides an increase in the effectiveness of active radio masking of RES, elimination or significant difficulty in detecting emissions of both a masked RES and active jamming station, difficulty in determining their location. However, it is impossible to hide the location of the protected RES and EPS from modern geolocation systems (see Pat. 55700 US, GO IS 003/16. TDOA / FDOA technique for locating a transmitter / Desjardins GA, No. 138154; Filed Oct. 15, 1993; et al Oct. 29, 1996). Currently, the following standards and name servers are widely used: ISO 3166, FIPS, INSEE, GtoNames, etc.

Наиболее близким по технической сущности является устройство радиомаскировки (см. Пат. РФ №2224376, МПК H04K 3/00, Н03В 29/00, опубл. 20.02.2004, бюл. №5). Устройство радиомаскировки содержит последовательно соединенные генератор шума, разветвитель на I, I буферных каскадов, I-канальный радиопередатчик и блок из I антенн.The closest in technical essence is a radio masking device (see Pat. RF №2224376, IPC H04K 3/00, Н03В 29/00, publ. 02.20.2004, bull. No. 5). The radio masking device comprises a noise generator in series, a splitter into I, I buffer stages, an I-channel radio transmitter and a block of I antennas.

Устройство обеспечивает повышение эффективности радиомаскировки путем создания наведенных маскирующих шумовых помех и формирование электромагнитного поля в пространства. Однако прототипу, так же как и аналогам, присущ общий недостаток: обеспечивает защиту только передаваемой на объекте информации. При этом определение координат объекта по источникам радиоизлучения трудностей не вызывает.The device provides an increase in the effectiveness of radio masking by creating induced masking noise interference and the formation of an electromagnetic field in space. However, the prototype, as well as its analogues, has a common drawback: it protects only the information transmitted at the object. In this case, the determination of the coordinates of the object from the sources of radio emission does not cause difficulties.

Целью является разработка устройства активной радиомаскировки местоположения ЗС, обеспечивающего затруднение определения ее координат.The goal is to develop an active radio masking device for the location of the AP, making it difficult to determine its coordinates.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве активной радиомаскировки местоположения земной станции, содержащем последовательно соединенными разветвитель, блок буферных каскадов, I-канальный радиопередатчик, i=2, 3, …, I, и блок из I антенн, в блоке антенн используют направленные антенны, каждую из которых соединяют с соответствующим выходом I-канального радиопередатчика, а группа управляющих входов блока направленных антенн является первой входной шиной устройства, предназначена для ориентации I направленных антенн на соответствующие спутники-ретрансляторы, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), выходы которого соединены с соответствующими входами управления блока буферных каскадов, предназначенного для задержки сигналов ЗС на заданную ГПСП каждому каскаду величину Δτi, вход управления ГПСП является третьей входной шиной устройства, предназначена для задания закона следования псевдослучайной последовательности, информационный вход разветвителя объединен с I+1-м информационным входом I-канального радиопередатчика и является второй входной шиной устройства, по которой поступает значение рабочей полосы частот ΔF и собственно сигналы ЗС S(t), последовательно соединенные блок расчета дистанции связи Ri и блок расчета мощности сигнала

Figure 00000001
, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами I-канального радиопередатчика, I+1-ый информационный вход которого объединен с вторым информационным входом блока расчета мощности сигнала
Figure 00000001
, а группа входов блока расчета дистанции связи Ri является четвертой входной шиной устройства, предназначенной для задания координат ЗС (X,Y,Z)ЗС и соседних выбранных спутников-ретрансляторов (X,Y,Z)i.This goal is achieved by the fact that in the device of the active radio masking of the location of the earth station, containing a splitter, a block of buffer stages, an I-channel radio transmitter, i = 2, 3, ..., I, and a block of I antennas, directional antennas are used in the antenna block , each of which is connected to the corresponding output of the I-channel radio transmitter, and the group of control inputs of the directional antenna unit is the first input bus of the device, designed to orient the I directional antennas to the corresponding Suitable relay satellites, the pseudo-random sequence (CST), the outputs of which are connected to respective buffer stages control unit inputs intended for the delay of AP signals at predetermined CSTs each cascade quantity Δτ i, control input CST is the third input bus device intended for setting the law of following a pseudo-random sequence, the information input of the splitter is combined with the I + 1-m information input of the I-channel radio transmitter and is the second input bus oh device, which receives the value of the working frequency band ΔF and the actual signals of the AP S (t), connected in series to the unit for calculating the communication distance R i and the unit for calculating the signal power
Figure 00000001
the outputs of which are connected to the corresponding control inputs of the I-channel radio transmitter, I + the 1st information input of which is combined with the second information input of the signal power calculation unit
Figure 00000001
and the group of inputs of the unit for calculating the communication distance R i is the fourth input bus of the device, designed to set the coordinates of the AP (X, Y, Z) of the AP and neighboring selected satellite transponders (X, Y, Z) i .

При этом блок буферных каскадов содержит I параллельных каскадов из последовательно соединенных дешифратора и управляемой линии задержки, информационные входы которых являются информационными входами блока буферных каскадов, входы управления которого соединены с информационными входами соответствующих дешифраторов.Moreover, the buffer cascade block contains I parallel cascades of sequentially connected decoder and controlled delay line, the information inputs of which are information inputs of the buffer cascade block, the control inputs of which are connected to the information inputs of the corresponding decoders.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет введения новых элементов и связей позволяет достичь цели изобретения: разработать устройство активной радиомаскировки местоположения земной станции, обеспечивающего затруднение определения ее координат.The listed new set of essential features due to the introduction of new elements and relationships allows us to achieve the purpose of the invention: to develop a device for active radio masking of the location of the earth station, which makes it difficult to determine its coordinates.

Заявляемые объекты поясняются чертежами, на которых показаны:The inventive objects are illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - схема мультиспутниковой системы спутниковой геолокации (МССГ) при приеме сигналов трех CP;in FIG. 1 is a diagram of a multisatellite satellite geolocation system (MSSG) when receiving signals of three CPs;

на фиг. 2 - вид взаимнокорреляционной функции, полученный при обработке сигналов основного и смежного (выбранного) CP;in FIG. 2 is a view of the cross-correlation function obtained by processing the signals of the main and adjacent (selected) CP;

на фиг. 3 - вид взаимнокорреляционной функции, полученный при обработке основного сигнала (защищаемой ЗС) и нескольких сдвинутых его копий;in FIG. 3 is a view of the cross-correlation function obtained by processing the main signal (protected by the AP) and several shifted copies thereof;

на фиг. 4 - линии положения, полученные по результатам корреляционного анализа;in FIG. 4 - position lines obtained from the results of correlation analysis;

на фиг. 5 - алгоритм формирования сигналов в направлении смежного спутника;in FIG. 5 is an algorithm for generating signals in the direction of an adjacent satellite;

на фиг. 6 - обобщенная структурная схема устройства активной радиомаскировки местоположения земной станции;in FIG. 6 is a generalized block diagram of an active radio masking device for the location of an earth station;

на фиг. 7 - структурная схема блока буферных каскадов;in FIG. 7 is a block diagram of a block of buffer cascades;

на фиг. 8 - обобщенная структурная схема земной станции;in FIG. 8 is a generalized block diagram of an earth station;

на фиг. 9 - вариант диаграммы направленности в горизонтальной (вертикальной) плоскости для антенны ЗС VSAT;in FIG. 9 - a variant of the radiation pattern in the horizontal (vertical) plane for the antenna VS VSAT;

на фиг. 10 - структурная схема цифровой реализации основных элементов устройства активной радиомаскировки местоположения земной станции.in FIG. 10 is a block diagram of a digital implementation of the main elements of an active radio masking device for the location of an earth station.

В настоящее время широкое распространение получили мультиспутниковые системы геолокации, использующие два или более CP при определении местоположения ЗС (см. фиг. 1). Для их функционирования необходимо выполнение ряда требований. К последним относятся: наличие как минимум двух дополнительных CP, которые имеют одинаковые частоты восходящей линии связи, поляризацию антенной системы и зону покрытия. Кроме того, МССГ требуют знания точного положения всех задействованных в позиционировании CP (см. Elbert В. Radio Frequency Interference in Communications System. New York: Artech House Publishers, 2016. - 229 p.).At present, multisatellite geolocation systems using two or more CPs to determine the location of APs are widely used (see Fig. 1). For their functioning it is necessary to fulfill a number of requirements. The latter include: the presence of at least two additional CPs that have the same uplink frequencies, polarization of the antenna system and coverage area. In addition, the MSSGs require knowledge of the exact position of all CPs involved in positioning (see Elbert B. Radio Frequency Interference in Communications System. New York: Artech House Publishers, 2016 .-- 229 p.).

Мультиспутниковая архитектура ССГ определения местоположения ЗС предполагает использование разностно-дальномерного, разностно-доплеровского способов или их комбинаций (см. Chan М. Application of a dual satellite geolocation system on locating sweeping interference // World Academy of Science, Engineering Technology. - 2012. T. 6, №9. - p. 1029-1034). В этом случае CP1 (фиг. 1) будет являться «основным» CP, так как он обеспечивает ретрансляцию сигнала по основному лепестку диаграммы направленности (ДН). Второй и третий CP являются смежными, находятся на некотором удалении от CP1 и способны передавать то же излучение, полученное по боковым лепесткам ДН ЗС, но с большим затуханием и с другой частотой переноса. В результате корреляционной обработки определяют разность хода трасс прохождения сигнала через основной и смежных CP и соответствующую ей временную задержку сигнала ΔtThe multi-satellite architecture of the GPS for determining the location of APs involves the use of differential-ranging, differential-Doppler methods or their combinations (see Chan M. Application of a dual satellite geolocation system on locating sweeping interference // World Academy of Science, Engineering Technology. - 2012. T 6, No. 9. - p. 1029-1034). In this case, CP1 (Fig. 1) will be the “main” CP, since it provides relaying of the signal along the main lobe of the radiation pattern. The second and third CPs are adjacent, are located at some distance from CP1 and are capable of transmitting the same radiation received from the side lobes of the CS LC, but with a large attenuation and with a different transfer frequency. As a result of correlation processing, the difference between the paths of signal paths through the main and adjacent CPs and the corresponding time delay of the signal Δt

Figure 00000002
Figure 00000002

где с - скорость света.where c is the speed of light.

Иначе выражение (1) может быть записано через координаты местоположения ЗС, CP и МССГOtherwise, the expression (1) can be written through the coordinates of the location of the AP, CP and MSSG

Figure 00000003
Figure 00000003

где (хЗС, уЗС, zЗС), (хСР1, уСР1, zСР1), (хМССГ, уМССГ, zМССГ) - соответственно координаты ЗС, СР1, СР2 и МССГ. По уравнениям (1) или (2) на поверхности Земли строят линию положения (гиперболу), проходящую через координаты ЗС. На фиг. 2 приведено значение ВКФ сигналов основного и смежных CP, а величину времени задержки определяют по положению максимума представленной функции. Для определения местоположения ЗС необходимо и достаточно использовать еще один CP на геостационарной орбите, с помощью которого получают еще одну линию положения. Точка пересечения линий положения дает координаты местоположения ЗС.where (x AP, AP y, z ES) (x CP1, CP1 y, z CP1), (x MSSG, MSSG y, z MSSG) - AP coordinates, respectively, CP1, CP2 and MSSG. According to equations (1) or (2), a position line (hyperbola) is drawn on the Earth’s surface, passing through the coordinates of the Earth. In FIG. 2 shows the value of the VKF of the signals of the main and adjacent CPs, and the value of the delay time is determined by the position of the maximum of the presented function. To determine the location of the satellite, it is necessary and sufficient to use another CP in the geostationary orbit, with the help of which one more line of position is obtained. The intersection point of the position lines gives the location coordinates of the AP.

На фиг. 2 приведены результаты обработки записей сигналов, полученных в результате сеанса связи ЗС с известными координатами с основного (Ямал 202) и одного смежного (Экспресс АМ7) CP на частоте 3936 МГц. По оси Y представлено значение нормированного коэффициента корреляции к среднему уровню шума в полосе излучения, а по оси X - взаимная временная задержка сигналов. Корреляционная функция имеет один максимум, соответствующий разности хода сигнала ЗС.In FIG. Figure 2 shows the results of processing the records of signals obtained as a result of a communication session with the known coordinates of the main (Yamal 202) and one adjacent (Express AM7) CP at a frequency of 3936 MHz. The Y axis represents the value of the normalized correlation coefficient to the average noise level in the emission band, and the X axis represents the mutual time delay of the signals. The correlation function has one maximum corresponding to the difference in the signal path of the ES.

Сущность заявляемого способа состоит в том, чтобы в ВКФ, полученной на МССГ сформировать совокупность дополнительных (ложных) равнозначных максимумов, затрудняющих выбор истинного. Для этого предлагается одновременно с основным сигналом ЗС излучать в направлении выбранных (смежных) спутников сдвинутые по времени копии этого сигнала согласованной по дистанции до CP мощности. Последняя должна быть ограниченной по сравнению с основным сигналом ЗС, так как они имитируют побочные излучения. С другой стороны, они должны превышать уровень собственно побочных излучений ЗС.The essence of the proposed method consists in the fact that in the VKF obtained at the MSSG to form a set of additional (false) equivalent maxima that make it difficult to choose the true one. To do this, it is proposed to simultaneously emit time-shifted copies of this signal, coordinated in distance to the CP power, in the direction of the selected (adjacent) satellites along with the main signal of the ES. The latter should be limited in comparison with the main signal of the ES, since they simulate spurious emissions. On the other hand, they should exceed the level of the spurious emissions of the ES itself.

Информация о координатах ЗС (X,Y,Z)ЗС и i-го CP [X,Y,Z)i позволяет определить направление (азимут θi и угол места βi) с земной станции на i-й CP в локальной касательной системе координат (ENU - East north up), где ось X направлена на восток, ось Y на север, а ось Z - вверх. Полагают, что координаты ЗС в ней равны (0,0,0)ЗС, а i-го CP находят из выраженияInformation about the coordinates of the ES (X, Y, Z) of the AP and the i-th CP [X, Y, Z) i allows you to determine the direction (azimuth θ i and elevation angle β i ) from the earth station to the i-th CP in the local tangent system coordinate (ENU - East north up), where the X axis is east, the Y axis is north and the Z axis is up. It is believed that the coordinates of the AP in it are equal to (0,0,0) AP , and the ith CP is found from the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

где α - геоцентрическая или геодезическая долгота (они равны) ЗС, которую определяют какwhere α is the geocentric or geodetic longitude (they are equal) ZS, which is defined as

Figure 00000005
Figure 00000005

а ϕ - геодезическая широта ЗС, которая отличается от геоцентрической широты ϕ'.and ϕ is the geodesic latitude of the ES, which differs from the geocentric latitude ϕ '.

Геоцентрическая и геодезическая широты связаны следующим выражениемGeocentric and geodetic latitudes are related by the following expression

Figure 00000006
Figure 00000006

где М(ϕ) - радиус кривизны первого вертикала

Figure 00000007
, ƒ - сжатие земного эллипсоида
Figure 00000008
е - эксцентриситет земного эллипсоида
Figure 00000009
а - большая полуось земного эллипсоида,
Figure 00000010
- геодезическая высота. Для вычисления геодезических координат CP используют итеративный метод Боуринга. После нахождения координат i-го CP в локальной касательной системе координат определяют на него направление с земной станцииwhere M (ϕ) is the radius of curvature of the first vertical
Figure 00000007
, ƒ - compression of the earth ellipsoid
Figure 00000008
e - eccentricity of the earth ellipsoid
Figure 00000009
and - the semimajor axis of the earth's ellipsoid,
Figure 00000010
- geodetic height. To calculate the geodetic coordinates of CP, the iterative Bowring method is used. After finding the coordinates of the ith CP in the local tangent coordinate system, the direction from the earth station is determined on it

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Необходимую для излучения мощность сигнала, излучаемую в направлении соседних (выбранных) CP определяют из выраженияThe signal power required for radiation emitted in the direction of neighboring (selected) CPs is determined from the expression

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
- коэффициент усиления передающей антенны; Pt - коэффициент усиления приемной антенны;
Figure 00000015
- мощность сигнала в передающей антенне (Вт) без учета потерь; Gt - мощность сигнала, принимаемая антенной (Вт) без учета потерь; R - расстояние между антеннами ЗС и CP в метрах; λ - длина волны сигнала в метрах. Зная
Figure 00000014
, Pt, λ, R, заданное значение
Figure 00000016
можно определить необходимую излучаемую мощность сигнала
Figure 00000015
на каждый соседний i-тый CPWhere
Figure 00000014
- gain of the transmitting antenna; P t is the gain of the receiving antenna;
Figure 00000015
- signal power in the transmitting antenna (W) without taking into account losses; G t is the signal power received by the antenna (W) without taking into account losses; R is the distance between the AP and CP antennas in meters; λ is the wavelength of the signal in meters. Knowing
Figure 00000014
, P t , λ, R, setpoint
Figure 00000016
you can determine the required radiated signal power
Figure 00000015
for each neighboring i-th CP

Figure 00000017
Figure 00000017

Для этого расстояние между ЗС и i-тым CP определяют с помощью известного выраженияTo do this, the distance between the AP and the i-th CP is determined using the well-known expression

Figure 00000018
Figure 00000018

В настоящее время широкое применение находят малогабаритные ЗС, например в ССС VSAT (Very Small Aperture Terminal) (см. Овчаренко К.Л., Еремеев И.Ю., Сазонов К.В. и др. Разностно-дальномерный метод определения местоположения земных станций спутниковых систем связи с применением ретранслятора на беспилотном летательном аппарате // Труды СПИИРАН. - 2018. - Т. 18, №1. - С. 176-201). Для них характерны сравнительно небольшие габариты антенны (до 1,8 м) и узкие диаграммы направленности (ДН), ширина основного лепестка которых не превышает нескольких градусов. Уровень боковых лепестков ДН существенно ограничен и определяется следующим выражениемAt present, small-sized APs are widely used, for example, in the VSAT (Very Small Aperture Terminal) CCC (see Ovcharenko K.L., Eremeev I.Yu., Sazonov K.V. et al. Difference-ranging method for determining the location of earth stations satellite communication systems using a repeater on an unmanned aerial vehicle // Transactions of SPIIRAS. - 2018. - T. 18, No. 1. - P. 176-201). They are characterized by relatively small antenna dimensions (up to 1.8 m) and narrow radiation patterns (LH), the width of the main lobe of which does not exceed several degrees. The level of the side lobes of the DN is significantly limited and is determined by the following expression

Figure 00000019
Figure 00000019

Вариант ДН в горизонтальной (вертикальной) плоскостях для антенны ЗС VSAT приведен на фиг. 9.A variant of the MD in the horizontal (vertical) planes for the AP VSAT antenna is shown in FIG. nine.

В результате приема на МССГ совокупности излучений от основного и смежных CP их взаимнокорреляционная функция принимает вид, представленный на фиг. 3. По измеренным временным задержкам на основе корреляционной обработки строят линии положения (фиг. 4).As a result of receiving a combination of emissions from the main and adjacent CPs on the MSSG, their cross-correlation function takes the form shown in FIG. 3. Based on the measured time delays, position lines are constructed based on correlation processing (Fig. 4).

Использование случайной задержки между копиями основного сигнала в качестве формируемой радиопомехи приводит к получению случайных разностей хода между сигналами, принятыми с СР2 и СР3, а соответственно, к смещениям линий положения относительно истинных. В результате получают набор координат местоположения ЗС, который существенно снижает эффективность работы МССГ. Проведенный эксперимент подтвердил эффективность предлагаемого способа маскировки координат ЗС.Using a random delay between copies of the main signal as the generated interference leads to random path differences between the signals received from CP2 and CP3, and, accordingly, to displacement of the position lines relative to the true ones. The result is a set of coordinates of the location of the AP, which significantly reduces the efficiency of the MSSG. The experiment confirmed the effectiveness of the proposed method of masking the coordinates of the AP.

Исходя из вышесказанного можно выделить следующую очередность выполняемых операций. На подготовительном этапе:Based on the foregoing, we can distinguish the following sequence of operations. At the preparatory stage:

1. Выделяют CP, соседние с используемым ЗС, которые могут быть использованы МССГ в процессе геолокации ЗС.1. Allocate CP adjacent to the used AP, which can be used by the MSSG in the process of geolocation of the AP.

2. Определяют направление с ЗС на I выбранных CP (θ,β)i, θ=1°, 2°, …, 360°; β=1°, 2°, …, 180°; i=2, 3, …, I. Ориентируют дополнительные антенны в направлении соответствующих CP (выражения 6 и 7).2. Determine the direction from ES to I selected CP (θ, β) i , θ = 1 °, 2 °, ..., 360 °; β = 1 °, 2 °, ..., 180 °; i = 2, 3, ..., I. Orient the additional antennas in the direction of the corresponding CPs (expressions 6 and 7).

3. Вычисляют удаление выбранных CP от ЗС в соответствии с (10).3. Calculate the removal of the selected CP from the ES in accordance with (10).

4. Задают уровень побочных излучений антенны ЗС в направлении соответствующих CP

Figure 00000020
4. Set the level of spurious emissions of the AP antenna in the direction of the corresponding CP
Figure 00000020

5. Определяют необходимую мощность помехового сигнала

Figure 00000021
в направлении каждого i-го CP в соответствии с (9),
Figure 00000022
5. Determine the required power of the interfering signal
Figure 00000021
in the direction of each i-th CP in accordance with (9),
Figure 00000022

6. Определяют граничные значения задержки сигнала ЗС Δtmin и Δtmax при формировании маскирующих помех и величину временной дискреты δt.6. Determine the boundary values of the delay signal ZS Δt min and Δt max during the formation of masking interference and the value of the time samples δ t .

В процессе работы:In progress:

1. Формируют ПСП, определяющую задержку сигнала ЗС для каждого i-го CP в заданных граничных пределах.1. Form the SRP, which determines the delay of the signal of the AP for each i-th CP within the specified boundary limits.

2. Формируют индивидуальный помеховый сигнал для каждого i-го CP на основе излучений ЗС, который задерживают по псевдослучайному закону с адаптированной под каждый CP мощностью.2. An individual interfering signal is generated for each i-th CP on the basis of ES emissions, which is delayed according to the pseudo-random law with power adapted for each CP.

Устройство активной радиомаскировки местоположения земной станции (см. фиг. 6 и 7) включает в свой состав последовательно соединенные разветвитель 2, блок буферных каскадов 3, предназначенный для задержки сигналов ЗС на заданную величину Δτi, I-канальный радиопередатчик 4, блок направленных антенн 5, каждая из антенн которого соединена с соответствующим выходом I-канального радиопередатчика 4, а группа управляющих входов блока направленных антенн 5 является первой входной шиной 1 устройства, предназначенной для ориентации I направленных антенн 5 на соответствующие спутники-ретрансляторы, генератор псевдослучайной последовательности 7, выходы которого соединены с соответствующими входами управления блока буферных каскадов 3, вход управления ГПСП 7 является третьей входной шиной 10 устройства, предназначенной для задания закона следования псевдослучайной последовательности, информационный вход разветвителя 2 объединен с I+1-м информационным входом I-канального радиопередатчика 4 и является второй входной шиной 6 устройства, по которой поступает значение рабочей полосы частот ΔF и собственно сигналы ЗС S(t), последовательно соединенные блок расчета дистанции связи Ri 9 и блок расчета мощности сигнала

Figure 00000021
8, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами I-канального радиопередатчика 4, I+1-й информационный вход которого объединен со вторым информационным входом блока расчета мощности сигнала
Figure 00000021
8, а группа входов блока расчета дистанции связи Ri 9 является четвертой входной шиной 11 устройства, предназначенной для задания координат ЗС (X,Y,Z)ЗС и соседних выбранных спутников-ретрансляторов (X,Y,Z)i. При этом блок буферных каскадов 3 содержит I-параллельных каскадов из последовательно соединенных дешифратора 12.i и управляемой линии задержки 13.i, информационные входы которых являются информационными входами блока буферных каскадов 3, входы управления которого соединены с информационными входами соответствующих дешифраторов 12.i.The device for active radio masking of the location of the earth station (see Figs. 6 and 7) includes a coupler splitter 2, a block of buffer cascades 3, designed to delay the ES signals by a given value Δτ i , I-channel radio transmitter 4, block of directional antennas 5 , each of the antennas of which is connected to the corresponding output of the I-channel radio transmitter 4, and the group of control inputs of the block of directional antennas 5 is the first input bus 1 of the device intended for orientation of I directional antennas nn 5 to the respective relay satellites, a pseudo-random sequence generator 7, the outputs of which are connected to the corresponding control inputs of the buffer cascade unit 3, the GPS control input 7 is the third input bus 10 of the device, designed to set the pseudo-random sequence, the information input of the splitter 2 is combined with I + 1-m information input of the I-channel radio transmitter 4 and is the second input bus 6 of the device, which often receives the value of the working band ΔF and the actual S (t) signals LC serially connected communication distance calculation unit 9 R i and signal power calculation unit
Figure 00000021
8, the outputs of which are connected to the corresponding control inputs of the I-channel radio transmitter 4, I + the 1st information input of which is combined with the second information input of the signal power calculation unit
Figure 00000021
8, and the group of inputs of the unit for calculating the communication distance R i 9 is the fourth input bus 11 of the device, designed to set the coordinates of the AP (X, Y, Z) of the AP and neighboring selected satellite transponders (X, Y, Z) i . At the same time, the buffer cascade block 3 contains I-parallel cascades of sequentially connected decoder 12.i and a controlled delay line 13.i, the information inputs of which are information inputs of the buffer cascade block 3, the control inputs of which are connected to the information inputs of the corresponding decoders 12.i.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. На подготовительном этапе определяют соседние с используемым ЗС спутники-ретрансляторы, которые могут быть использованы ССГ для определения местоположения защищаемой ЗС. После выбора I CP их координаты (X,Y,Z)i по четвертой входной шине 11 поступают на вход блока расчета дистанции связи Ri 9. Кроме того, шину 11 используют для задания координат собственно ЗС (X,Y,Z)ЗС. Определяют направление с ЗС на I выбранных спутников-ретрансляторов (θ,β)i в горизонтальной θ и вертикальной β областях.The work of the proposed device is as follows. At the preparatory stage, satellite-transponders adjacent to the used AP are determined, which can be used by the CCG to determine the location of the protected AP. After selecting I CP, their coordinates (X, Y, Z) i on the fourth input bus 11 are input to the unit for calculating the communication distance R i 9. In addition, the bus 11 is used to set the coordinates of the ZS (X, Y, Z) ZS itself . The direction from the ES to I of the selected satellite transponders (θ, β) i in the horizontal θ and vertical β regions is determined.

В блоке буферных каскадов 3 на постоянный основе задаются граничные значения задержки сигналов ЗС Δtmin и Δtmax и величина временной дискреты δt в этом интервале. Выполненные эксперименты свидетельствуют о том, что целесообразном интервалом задержки сигналов ЗС является 10 нс … 1 мс с шагом 10 нс.In the block of buffer cascades 3, on a constant basis, the boundary values of the delay of the ES signals Δt min and Δt max and the value of the time samples δ t in this interval are set. The performed experiments indicate that a reasonable delay interval for the ES signals is 10 ns ... 1 ms in steps of 10 ns.

По третьей входной шине 10 задают закон псевдослучайной последовательности, формируемый блоком 7. Последний определяет (в блоке 3) величину задержки сигнала ЗС для каждого i-го выбранного CP в дискретные моменты времени δt⋅j, j=1, 2, …, J, δt⋅J интервал времени активной радиомаскировки. В блоке расчета мощности

Figure 00000021
8 на постоянной основе фиксируют средний уровень боковых излучений
Figure 00000023
и задают значение необходимой мощности сигнала в приемной антенне выбранных спутников-ретрансляторов
Figure 00000024
Для того, чтобы ССГ было принято решение об успешной геолокации ложной цели, необходимо превышение ложного пика ВКФ над истинным на случайное значение от 10 до 50%
Figure 00000025
The third input bus 10 sets the pseudo-random sequence law generated by block 7. The latter determines (in block 3) the delay value of the CC signal for each i-th selected CP at discrete time instants δ t ⋅j, j = 1, 2, ..., J , δ t ⋅J time interval of active radio masking. In the power calculation unit
Figure 00000021
8 permanently record the average level of side emissions
Figure 00000023
and set the value of the required signal power in the receiving antenna of the selected satellite transponders
Figure 00000024
In order for SSG to make a decision on the successful geolocation of a false target, it is necessary that the false peak of the VKF exceeds the true peak by a random value from 10 to 50%
Figure 00000025

Кроме того, по второй входной шине 6 устройства с выхода ЗС поступает информация о ее рабочей полосе частот в L диапазоне волн 950-2150 МГц. Последняя может составлять от 5 кГц до 10 МГц. Эта информация используется в блоке 4 для настройки I каналов передатчиков. В блоке 8 она необходима для расчета необходимой мощности помеховых сигналов

Figure 00000021
для выбранных СР.In addition, information on its working frequency band in the L wavelength range of 950-2150 MHz is received from the AP output via the second input bus 6 of the device. The latter can be from 5 kHz to 10 MHz. This information is used in block 4 to configure the I channels of the transmitters. In block 8, it is necessary to calculate the required power of the interfering signals
Figure 00000021
for selected CP.

В процессе работы устройства активной радиомаскировки сигналы ЗС S(t) поступают на вторую входную шину 6 устройства. На фиг. 8 приведена упрощенная структурная схема ЗС. Она содержит последовательно соединенные спутниковые модемы 17, сумматор 14, преобразователь частоты «вверх» 15, усилитель мощности 16, основную антенную систему 18, малошумящий усилитель 21, преобразователь частоты «вниз» 20, делитель 19, выходы которого соединены со вторыми информационными входами спутниковых модемов 17, первая группа информационных входов является шиной управления ЗС (см. В. Бобков. Земные станции спутниковой связи // CONNECT, №2, 2007, с. 148-151). Конструктивно элементы станции могут быть объединены. Сигнал ЗС на заявляемое устройство (на шину 6) поступает с трансивера станции, объединяющего, как правило, преобразователь частоты «вверх» и «вниз» и малошумящий усилитель. В блоке 2 осуществляют их дополнительное усиление и разветвление (деление) на I идентичных канала. Сигнал ЗС с I выходов блока 2 одновременно поступает на I информационных входа блока буферных каскадов 3. На I управляющих входов блока 3 подаются отличающиеся между собой значения псевдослучайной последовательности с соответствующих выходов ГПСП 7. Последний может представлять из себя набор из I формирователей m-последовательностей заданной длины или один формирователь. В этом случае значения ПСП поступают на I выходы блока 7 с некоторыми взаимными сдвигами по времени nδt, n=1, 2, …, n, …, N.In the process of operation of the active radio masking device, the signals SZ S (t) are fed to the second input bus 6 of the device. In FIG. Figure 8 shows a simplified block diagram of the ES. It contains serially connected satellite modems 17, an adder 14, an up-converter 15, a power amplifier 16, a main antenna system 18, a low-noise amplifier 21, a down converter 20, a divider 19, the outputs of which are connected to the second information inputs of the satellite modems 17, the first group of information inputs is the control bus of the AP (see V. Bobkov. Earth satellite communications stations // CONNECT, No. 2, 2007, p. 148-151). Structurally, the elements of the station can be combined. The ZS signal to the inventive device (on bus 6) comes from the transceiver of the station, which usually combines an up and down frequency converter and a low-noise amplifier. In block 2 carry out their additional amplification and branching (division) into I identical channels. The ES signal from the I outputs of block 2 simultaneously arrives at the I information inputs of the buffer cascade block 3. The I control inputs of block 3 are supplied with different values of the pseudo-random sequence from the corresponding outputs of the GPS 7. The latter can be a set of I m-sequence generators of a given lengths or one shaper. In this case, the SRP values arrive at the I outputs of block 7 with some mutual time shifts nδ t , n = 1, 2, ..., n, ..., N.

В блоке буферных каскадов 3 текущие значения ПСП, поступившие на I управляющих входов из блока 7, преобразуют в соответствующие им значения задержек сигнала ЗС. В результате на I выходах блока 3 присутствуют сигналы ЗС, задержанные на различные интервалы времени. Последние поступают на соответствующие информационные входы I-канального радиопередатчика 4.In the block of buffer cascades 3, the current values of the SRP received at the I control inputs from block 7 are converted to the corresponding values of the delay signal ZS. As a result, at the I outputs of block 3 there are AC signals delayed at various time intervals. The latter arrive at the corresponding information inputs of the I-channel radio transmitter 4.

Одновременно с выполнением названных операций в блоке расчета дистанции связи Ri 9 на основе исходных данных о местоположении ЗС (X,Y,Z)ЗС и CP (X,Y,Z)i в соответствии с (10) определяют их взаимные расстояния Ri. Найденные значения Ri поступают на информационные входы блока расчета мощности сигнала

Figure 00000021
8. В блоке 8 в соответствии с (9) определяют необходимую для излучения мощность задержанного в блоке 3 сигнала ЗС
Figure 00000021
для каждого i-го выделенного СР. Необходимая информация о частоте сигнала ЗС в блок 8 поступает на второй информационный вход с выхода I-канального радиопередатчика 4. Полученные в блоке 8 значения
Figure 00000021
для каждого i-го канала преобразуют в соответствующие коэффициенты усиления, которые поступают на управляющие входы блока 4.Simultaneously with performing the above operations in the unit for calculating the communication distance R i 9, based on the initial data on the location of the AP (X, Y, Z) AP and CP (X, Y, Z) i, in accordance with (10), their mutual distances R i . The found values of R i are supplied to the information inputs of the signal power calculation unit
Figure 00000021
8. In block 8, in accordance with (9), the power required for radiation delayed in block 3 of the signal ЗС is determined
Figure 00000021
for each i-th selected SR. The necessary information about the frequency of the AP signal in block 8 is fed to the second information input from the output of the I-channel radio transmitter 4. The values obtained in block 8
Figure 00000021
for each i-th channel, they are converted into the corresponding gain factors, which are fed to the control inputs of block 4.

Далее усиленные в блоке 4 сигналы ЗС поступают на входы направленных антенн блока 5 и излучаются в направлении выбранных СР. При этом направления излучения сигналов ЗС и их мощность оптимизированы с пространственным положением группировки СР.Further, the ES signals amplified in block 4 are fed to the inputs of the directional antennas of block 5 and are emitted in the direction of the selected SRs. In this case, the directions of emission of the signals of the CS and their power are optimized with the spatial position of the SR grouping.

Реализация устройства известна и трудностей не вызывает. Разветвитель 2 представляет собой последовательно подключенные усилитель мощности и собственно высокочастотный разветвитель на I. В его функцию входит сформировать на своих I выходах I идентичных копий сигнала ЗС с амплитудой, пригодной для нормальной работы блока 3. В качестве последнего может быть использовано изделие фирмы PROconect 3-WAY SPLITER и усилитель AD8351 ARM2 фирмы Analog Devices Inc.The implementation of the device is known and does not cause difficulties. Splitter 2 is a series-connected power amplifier and a high-frequency splitter proper to I. Its function is to generate identical copies of the ES signal at its I outputs I with an amplitude suitable for normal operation of unit 3. As the last, a PROconect 3- product can be used WAY SPLITER and AD8351 ARM2 amplifier from Analog Devices Inc.

Блок буферных каскадов 3 содержит I параллельных каскадов из последовательно соединенных дешифратора 12.i и управляемой линии задержки 13.i. В функции блока 3 входит задержка сигналов ЗС на различные временные интервалы, значения которых задаются блоком 7. Реализация дешифраторов и управляемых линий задержки аналоговых сигналов широко освещена в литературе. Последняя может быть выполнена на базе шестибитной управляемой линии задержки NC12111c-106.The buffer cascade block 3 contains I parallel cascades of sequentially connected decoder 12.i and a controlled delay line 13.i. The functions of block 3 include delaying the signals of the ES for various time intervals, the values of which are set by block 7. The implementation of decoders and controlled delay lines of analog signals is widely covered in the literature. The latter can be performed based on the NC12111c-106 six-bit controlled delay line.

I-канальный радиопередатчик 4 обеспечивает окончательное формирование помеховых сигналов выбранным CP, оптимизированных по задержке и амплитуде, преобразования рабочей частоты ЗС «вверх» (например, в С или Ku диапазоны волн) с последующим усилением. Для этой цели могут быть использованы серийно выпускаемые изделия SSPBM-KX16-DSE-HU1, SSPBMg-CX20-DSE-HU1 и др.The I-channel radio transmitter 4 provides the final generation of interfering signals to the selected CPs, optimized for delay and amplitude, converting the operating frequency of the ES "up" (for example, into C or Ku wave bands) with subsequent amplification. For this purpose, commercially available products SSPBM-KX16-DSE-HU1, SSPBMg-CX20-DSE-HU1, etc. can be used.

Реализация блоков 8 и 9 известна и трудностей не вызывает. В их функции входят расчетные операции в соответствии с выражениями 9 и 10 (см. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радиосвязь, 1990. - 512 с.).The implementation of blocks 8 and 9 is known and does not cause difficulties. Their functions include settlement operations in accordance with expressions 9 and 10 (see Shevkoplyas B.V. Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. - 2nd ed. Revised and enlarged. - M.: Radio communication, 1990. - 512 from.).

Реализация генератора псевдослучайной последовательности 7 известна (см. там же стр. 492-497).The implementation of the pseudo-random sequence generator 7 is known (see ibid., Pp. 492-497).

Таким образом, предлагаемые способ и устройство активной радиомаскировки местоположения земной станции ССС не предполагают внесение изменений в алгоритм ее работы, а реализуется в виде дополнительного оборудования.Thus, the proposed method and device for active radio masking of the location of the CCC earth station does not imply changes to the algorithm of its operation, but is implemented as additional equipment.

Реализация предлагаемого устройства существенно упрощается при обработке сигналов ЗС в цифровом виде. В этом случае функции блоков 2, 3 и 7-9 и частично 4 выполняют по схеме, приведенной на фиг. 10. Здесь использовано два приемопередатчика AD9361 2x2 со встроенными 12-разрядными ЦАП-АЦП, ПЛИС Xil-inx Kintex 7 (XC7K325T-2FFG900C) и цифровой сигнальный процессор TMS320TC166 14 (2GB DDR3 RAM, 1 Mb NOR Flash). После цифро-аналогового преобразования в AD9361 сигналы ЗС поступают на блок SSPBM-KX16-DSE-H01 или SSPMg-CX20-DSE-H01 в зависимости от используемого диапазона волн и далее на направленные антенны блока 5.The implementation of the proposed device is greatly simplified when processing the signals of the AP in digital form. In this case, the functions of blocks 2, 3 and 7-9 and partially 4 are performed according to the circuit shown in FIG. 10. Two AD9361 2x2 transceivers with integrated 12-bit DAC-ADC, Xil-inx Kintex 7 FPGA (XC7K325T-2FFG900C) and a digital signal processor TMS320TC166 14 (2GB DDR3 RAM, 1 Mb NOR Flash) are used here. After the digital-to-analog conversion to AD9361, the AP signals are sent to the SSPBM-KX16-DSE-H01 or SSPMg-CX20-DSE-H01 block depending on the used wavelength range and then to the directional antennas of block 5.

Claims (3)

1. Способ активной радиомаскировки сигналов земной станции (ЗС) спутниковой системы связи (ССС), заключающийся в том, что маскировку осуществляют путем излучения, ретрансляции шумовых помех или имитирующих и ложных сигналов, сопряженных и синхронизированных с сигналами ЗС, отличающийся тем, что на подготовительном этапе выделяют I соседних с используемым спутников-ретрансляторов (CP), i=2, 3, …I, имеющих одинаковые частоты восходящих линий связи, поляризацию антенной системы и зону покрытия, определяют координаты ЗС (X,Y,Z)ЗС и выбранных CP (X,Y,Z)i, направление (θ,β)i на выбранные CP, рассчитывают расстояние между ЗС и спутниками-ретрансляторами, определяют значения
Figure 00000026
необходимой для излучения мощности помехового сигнала в направлении каждого из выбранных i-х спутников-ретрансляторов, i=2, 3, …I, а ЗС ССС дополнительно оборудуют I направленными антеннами, которые ориентируют в направлении соответствующих спутников-ретрансляторов, и I-канальным когерентным радиопередатчиком, а в качестве активной маскирующей помехи в I дополнительных каналах радиопередатчик - направленная антенна используют отличные между собой задержанные по псевдослучайному закону и оптимизированные по мощности
Figure 00000027
сигналы ЗС.
1. The method of active radio masking of the signals of the earth station (AP) satellite communication system (CCC), which consists in the fact that the masking is carried out by radiation, relay noise interference or imitating and false signals, paired and synchronized with the signals of the AP, characterized in that in the preparatory stage, I isolate the satellites-repeaters (CPs) adjacent to them, i = 2, 3, ... I, having the same uplink frequencies, polarization of the antenna system and coverage area, determine the coordinates of the AP (X, Y, Z) of the AP and selected CP (X, Y, Z) i , direction (θ, β) i to the selected CPs, calculate the distance between the ES and the relay satellites, determine the values
Figure 00000026
required for radiation power of the interfering signal in the direction of each of the selected i-satellite transponders, i = 2, 3, ... I, and the CCC CCS are additionally equipped with I directional antennas, which are oriented in the direction of the respective satellite transponders, and I-channel coherent radio transmitter, and as an active masking noise in I additional channels, the radio transmitter - directional antenna uses excellent interconnected pseudo-random law and optimized in power
Figure 00000027
AP signals.
2. Устройство активной радиомаскировки сигналов земной станции (ЗС), содержащее последовательно соединенными разветвитель, блок буферных каскадов, I-канальный радиопередатчик, i=2, 3, …I, и блок из I антенн, отличающееся тем, что в блоке антенн используют направленные антенны, каждая из которых соединена с соответствующим выходом I-канального радиопередатчика, а группа управляющих входов блока направленных антенн является первой входной шиной устройства, предназначена для ориентации I направленных антенн на соответствующие спутники-ретрансляторы, генератор псевдослучайной последовательности (ГСПС), выходы которого соединены с соответствующими входами управления блока буферных каскадов, предназначенного для задержки сигналов ЗС на заданную ГПСП каждому каскаду Δτi величину, вход управления ГПСП является третьей входной шиной устройства, предназначена для задания закона следования псевдослучайной последовательности, информационный вход разветвителя объединен с I+1-м информационным входом I-канального радиопередатчика и является второй входной шиной устройства, по которой поступает значение рабочей полосы частот ΔF и собственно сигналы ЗС S(t), последовательно соединенные блок расчета дистанции связи Ri и блок расчета мощности сигнала
Figure 00000028
группа выходов которого соединена с соответствующими управляющими входами I-канального радиопередатчика, I+1-й информационный вход которого объединен со вторым информационным входом блока расчета мощности сигнала
Figure 00000029
а группа входов блока расчета дистанции связи Ri является четвертой входной шиной устройства, предназначена для задания координаты ЗС (X,Y,Z)ЗС и соседних выбранных спутников-ретрансляторов (X,Y,Z)i.
2. An active radio masking device for signals from an earth station (AP), comprising a splitter, a block of buffer stages, an I-channel radio transmitter, i = 2, 3, ... I, and a block of I antennas, characterized in that directional antennas are used antennas, each of which is connected to the corresponding output of the I-channel radio transmitter, and the group of control inputs of the directional antenna unit is the first input bus of the device, designed to orient I directional antennas to the corresponding relay satellites lasers, a pseudo-random sequence generator (GPS), the outputs of which are connected to the corresponding control inputs of the buffer cascade unit, designed to delay the signals of the GC to a given GPS value for each cascade Δτ i value, the GPS control input is the third input bus of the device, designed to set the pseudo-random sequence , the information input of the splitter is combined with the I + 1-m information input of the I-channel radio transmitter and is the second input bus of the device, according to which the swarm receives the value of the working frequency band ΔF and the actual signals of the AP S (t) connected in series to the unit for calculating the communication distance R i and the unit for calculating the signal power
Figure 00000028
the group of outputs of which is connected to the corresponding control inputs of the I-channel radio transmitter, I + 1-st information input of which is combined with the second information input of the signal power calculation unit
Figure 00000029
and the group of inputs of the unit for calculating the communication distance R i is the fourth input bus of the device, designed to set the coordinates of the AP (X, Y, Z) of the AP and neighboring selected satellite transponders (X, Y, Z) i .
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок буферных каскадов выполняют содержащим I параллельных каскадов из последовательно соединенных дешифратора и управляемой линии задержки, информационные входы которых являются информационными входами блока буферных каскадов, входы управления которого соединены с информационными входами соответствующих дешифраторов.3. The device according to claim 2, characterized in that the buffer cascade block is made up of I parallel cascades of sequentially connected decoder and a controlled delay line, the information inputs of which are information inputs of the buffer cascade block, the control inputs of which are connected to the information inputs of the corresponding decoders.
RU2019118512A 2019-06-14 2019-06-14 Method and device for active radio ranging of earth station location RU2707878C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118512A RU2707878C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Method and device for active radio ranging of earth station location

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118512A RU2707878C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Method and device for active radio ranging of earth station location

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707878C1 true RU2707878C1 (en) 2019-12-02

Family

ID=68836318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118512A RU2707878C1 (en) 2019-06-14 2019-06-14 Method and device for active radio ranging of earth station location

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707878C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390207A (en) * 1990-11-28 1995-02-14 Novatel Communications Ltd. Pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by dynamically adjusting the time delay spacing between early and late correlators
RU2224376C1 (en) * 2002-06-07 2004-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники РАН Radio masking device
JP2004279268A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Mitsubishi Electric Corp Radio frequency interference apparatus
WO2007084148A2 (en) * 2005-02-22 2007-07-26 United Defense, Lp Adaptive camouflage structures
RU83164U1 (en) * 2008-11-18 2009-05-20 Никита Валерьевич Вертилевский MASKING DEVICE FOR INFORMATION SIGNALS
RU2513985C1 (en) * 2012-12-29 2014-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for radio camouflaging stationary objects
RU2523430C2 (en) * 2012-07-03 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Retransmitted jamming method
RU2581602C1 (en) * 2014-12-29 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) Method for electronic jamming of equipment of satellite radio navigation system consumers within secure territory

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390207A (en) * 1990-11-28 1995-02-14 Novatel Communications Ltd. Pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by dynamically adjusting the time delay spacing between early and late correlators
RU2224376C1 (en) * 2002-06-07 2004-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники РАН Radio masking device
JP2004279268A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Mitsubishi Electric Corp Radio frequency interference apparatus
WO2007084148A2 (en) * 2005-02-22 2007-07-26 United Defense, Lp Adaptive camouflage structures
RU83164U1 (en) * 2008-11-18 2009-05-20 Никита Валерьевич Вертилевский MASKING DEVICE FOR INFORMATION SIGNALS
RU2523430C2 (en) * 2012-07-03 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Retransmitted jamming method
RU2513985C1 (en) * 2012-12-29 2014-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for radio camouflaging stationary objects
RU2581602C1 (en) * 2014-12-29 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) Method for electronic jamming of equipment of satellite radio navigation system consumers within secure territory

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150057030A1 (en) Method of Using a Ranging System to Determine the Location of a Node Relative to a Beacon
US9945952B2 (en) Method of geo localization of a terminal sending a single signal to a satellite system
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
CN106680852B (en) Localization method and system based on satellite navigation signals Deceiving interference
KR102596416B1 (en) Simulated target signal generating apparatus and radar test system having the same
US6762721B2 (en) Urban terrain geolocation system
US11092665B2 (en) High frequency geo-location methods and systems
US8618979B2 (en) Pseudo-satellite transmitter and method of transmitting GPS signals using pseudo-satellite transmitter
US20230221424A1 (en) Methods and systems for performing location determination based on sequence of pulses
CN108345015B (en) Radio high-precision frequency hopping positioning method with strong anti-interference capability
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2697389C1 (en) Combined radar and communication system on radio photon elements
RU2707878C1 (en) Method and device for active radio ranging of earth station location
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
CN114755701B (en) Intelligent distributed and synthesized regional collaborative navigation deception system and method
RU95139U1 (en) MOBILE THREE-YEAR RADAR STATION
RU2472176C1 (en) Method for passive detection of air objects
Jain et al. HF source geolocation using an operational TDoA receiver network: Experimental results
RU103935U1 (en) EARTH REMOTE SENSING DEVICE USING THE MULTI-POSITION RADAR SYSTEM
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2420755C2 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2309429C2 (en) Method of combined radar automatic detection and route tracking, circular observation of air, on ground, over-water targets, local radio communication and near radio navigation of objects and subjects
RU2658628C1 (en) Jamming complex for repeaters for establishing interference to radar facilities