CC BY
0УДК 62
Ивженко Е.Ю.
магистр
Сибирский государственный университет науки и технологий
им. ак. М.Ф. Решетнева (г. Красноярск, Россия)
ШУМОВАЯ И ИМИТАЦИОННАЯ ПОМЕХА В СИГНАЛАХ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ
Аннотация: в работе приведена основная информация о глобальной навигационной спутниковой системе, рассмотрены виды наводимых помех на навигационную аппаратуру потребителя, а также предложены способы защиты от рассматриваемых атак.
Ключевые слова: глобальная навигационная спутниковая система, шумовая помеха, имитационная подмена, спутниковая навигация, спутник, сигнал, шум, помеха.
Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) - это совокупность космических аппаратов, излучающих навигационный радиосигнал, на основе которого аппаратура потребителя определяет своё местоположение. Целевая орбита функционирования навигационных космических аппаратов находится на высоте около 20 000 километров.
ГНСС технологии предоставляют широкий спектр услуг для потребителей, а именно:
- навигация (воздушная, морская, сухопутная),
- геодезия (определение точных координат границ земельных участков),
- картография,
- спасение при аварийных ситуациях (Коспас-Сарсат, ЭРА-ГЛОНАСС),
- синхронизация шкал времени (энергетика, связь, банковские операции
и т.д.),
1577
- передача коротких сообщений потребителям (например, в китайской ГНСС Ве1ёои).
Состав ГНСС на первом уровне иерархии выглядит следующим образом:
1) орбитальная группировка (орбитальный сегмент),
2) наземный сегмент,
3) аппаратура потребителя (сегмент потребителя),
4) функциональные дополнения.
Орбитальная группировка состоит из определённого количества космических аппаратов, объединённых в созвездие.
Наземный сегмент, в общем виде состоит из центра управления системой, сети измерительных станций, а также сети станций контроля и управления.
Аппаратурой потребителя являются навигационные приёмники, располагающиеся на стационарных или подвижных средствах.
Функциональные дополнения:
- сеть земных радиомаяков для уточнения местоположения потребителей,
- информационная система передачи потребителям высокоточных поправок.
В следствии нахождения навигационных космических аппаратов на орбитах высотой около 20 000 километров, навигационный сигнал принимаемый аппаратурой потребителя имеет очень слабую мощность, что и является благоприятным условием для постановки шумовой и (или) имитационной помехи.
Шумовая помеха - широкополосная помеха, которая осуществляется с использованием радиотехнических средств, для подавления приёма навигационного сигнала.
Имитационная подмена (помеха) - передача поддельного навигационного сообщения на аппаратуру потребителя. Имитационная помеха
1578
(подмена) имеет более мощный сигнал, чем сигнал, полученный от навигационных космических аппаратов. Имитационные атаки можно разделить на две основные группы:
- атаки без перекрытия. Код и фаза несущей подменных сигналов не синхронизируются с подлинным сигналом.
- атаки с перекрытием. Синхронизация доплеровской частоты, кода и фазы подлинного сигнала.
Таблица 1. Сравнение шумовой и имитационной помехи.
Шумовая помеха Имитационная подмена (помеха)
Наличие специального программного обеспечения Не требуется Необходимо
Стоимость оборудования От 2000 рублей От 30 000 рублей
Обнаружение помехи Относительно просто, с использованием радиолокации / пеленгации Требуются специальные комплексы и программное обеспечение
Дальность действия В стандартном исполнении от 2 до 10 м В стандартном исполнении от 50 до 500 м
При использовании усилителя мощности и направленной антенны существует возможность постановки помехи в зоне радиогоризонта (В условиях городской застройки - 5км, для открытой местности до 30км)
Шумовые и имитационные помехи навигационного сигнала широко используются как во вред, так и во благо. Ниже приведены примеры такого использования:
- защита особо охраняемых объектов,
- использование «антидрон систем»,
1579
- использование генераторов шума навигационных сигналов и сотовой сети, для совершения противоправных действий,
- имитация координат, с целью сокрытия собственного местоположения (браконьерство на воде),
- увод часов опорного генератора сервера времени.
Способы решения проблем глушения и имитации сигналов ГНСС:
1) использование стационарных стандартов частоты,
2) использование ассистирующей информации для решения задач навигации и синхронизации точного времени (например, через базовые станции сотовых операторов),
3) использование систем радиомаяков,
4) использование многоканальных приёмников ГНСС. При сравнении сигналов с других навигационных спутниковых систем можно вычислить погрешность, вводимую имитационным сигналом,
5) использование пространственной избирательности ГНСС сигнала. При наличии нескольких антенн в ГНСС приёмнике, разнесённых на необходимое расстояние друг от друга, появляется возможность определения источника помех в пространстве, для дальнейшего исключения данного сигнала,
6) использование помехозащищённого кодирования навигационных сигналов для предотвращения имитационных атак,
7) при достаточно быстром изменении скорости движения навигационной аппаратуры потребителя, необходимо отслеживать скорость набега фазы принимаемых сигналов для определения источника имитационной помехи. В силу того, что космические аппараты ГНСС находятся на орбитах ~ 20 000 км, а источник помехи значительно ближе, то и доплеровский сдвиг частоты наводимой подмены будет сильно отличаться от истинного навигационного сигнала.
1580
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Загретдинов Р.В. Спутниковые системы позиционирования. Конспект лекций / Р.В. Загретдинов, Каз. федер. ун-т. - Казань, 2014. - 148 с.;
2. Абламейко, С.В. Глобальные навигационные спутниковые системы: пособие для студентов фак. радиофизики и компьютерных технологий / С.В. Абламейко, В.А. Саечников, А.А. Спиридонов. - Минск : БГУ, 2011. - 147 с. -(Аэрокосмические технологии);
3. Цитиридис В.В., Неровный В.В., Смолин А.В. Помехоустойчивость аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем с когерентной обработкой в условиях воздействия сигналоподобных помех // Теория и техника радиосвязи. — 2019. —№ 2. — С. 90—95
Ivzhenko E.Yu.
Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnev (Krasnoyarsk, Russia)
NOISE AND SIMULATION INTERFERENCE IN SIGNALS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS
Abstract: the paper provides basic information about the global navigation satellite system, considers the types of induced interference to the consumer's navigation equipment, and suggests ways to protect against the attacks in question.
Keywords: global navigation satellite system, noise interference, imitation substitution, satellite navigation, satellite, signal, noise, interference.
1581
