👃🏽 🎺 🌳 Brouillage dans les systèmes mondiaux de navigation par satellite 🍗 ☯️ 💀

Cet article a été écrit car il est très difficile de trouver de telles informations dans le segment russe de l'Internet et, en anglais, de les collecter petit à petit. Je travaille dans le développement de récepteurs de navigation, et en particulier l'immunité au bruit. Cet article contient un petit programme éducatif sur la navigation en tant que telle, sur la construction typique des récepteurs, ainsi que sur les principales interférences et leur influence. Si ce sujet s'avère intéressant pour la habrasociety, une suite sera écrite sur les différentes méthodes de lutte contre les interférences et leur efficacité.

2e partie

Qu'est-ce que GNSS?

Systèmes mondiaux de navigation par satellite - systèmes radio complexes conçus pour déterminer l'emplacement, synchroniser les échelles de temps, les tâches de cartographie, le positionnement précis, la construction, les tâches agricoles et bien d'autres. Le GNSS se compose d'un sous-système de vaisseau spatial (SC), d'un sous-système de contrôle et d'un sous-système de consommateurs.

À l'heure actuelle, deux GNSS sont pleinement opérationnels - GPS (Global Positioning System) et GLONASS (Global Navigation Satellite System). Les systèmes de l'UE, de la Chine et de l'Inde sont également en phase de déploiement.

Une caractéristique des signaux GNSS est une très faible puissance à la surface de la Terre, moins de bruit. Cela est dû à la faible puissance du signal émis par le vaisseau spatial (environ 60 W) et à sa longue portée (environ 20 000 km). Cependant, en raison de l'utilisation de signaux à large bande, en utilisant un traitement de corrélation, les signaux provenant d'engins spatiaux peuvent être détectés et capturés.

Construction typique du récepteur

Si vous n'entrez pas dans les détails (et l'article est à titre informatif uniquement), le récepteur peut être représenté comme dans l'image ci-dessus: antenne, chemins analogiques et numériques, ainsi qu'une certaine interface et un certain système d'alimentation. Les tâches du trajet d'antenne comprennent l'amplification primaire du signal et l'attribution des gammes de fréquences nécessaires. Dans les voies analogiques, une amplification, une sélection (échantillonnage de fréquence) et un transfert de fréquence supplémentaires se produisent.

Dans le chemin numérique, le signal est numérisé, avec un traitement de signal multicanal supplémentaire, chaque signal satellite ayant son propre canal. Dans les récepteurs modernes de tels canaux, il y a déjà environ deux cents pour la possibilité de fonctionnement simultané avec tous les systèmes GNSS et de correction existants et prometteurs. Il convient de mentionner tout de suite que le plus souvent, 1 à 2 bits sont utilisés lors de la numérisation d'un signal. Ainsi, le rapport signal / bruit est légèrement réduit, mais les corrélateurs sont grandement simplifiés.

Une fois les satellites détectés, le suivi commence par la solution ultérieure du problème de navigation, c'est-à-dire trouver les coordonnées et le décalage de l'horloge du récepteur.

Quelle interférence y a-t-il?

Les interférences peuvent être d'origine naturelle ou obtenues en raison de l'activité humaine. Le second est divisé en involontaire et organisé. La brève classification suivante peut être donnée:

1. Interférences visant à détruire le message de navigation
2. Usurpation (imitation de la constellation de satellites)

De plus, les premiers sont subdivisés par la largeur de bande des interférences en large bande (la bande de fréquences est comparable à la bande du signal de navigation attaqué), ainsi que la bande étroite.

Les méthodes de traitement de ces interférences varient considérablement et pour le fonctionnement fiable de l'équipement dans la conception, il convient de tenir compte de la possibilité d'exposition aux trois.

Effet d'interférence

Ci-dessus se trouve le brouilleur à bande étroite le plus simple, qui peut être commandé en Chine pour 2000r. Un tel dispositif peut facilement dégrader les performances des récepteurs dans un rayon de ~ 50 km, ainsi que les désarmer complètement dans un rayon de ~ 5 km. Cela est dû à la façon dont les interférences affectent exactement le récepteur:

1. L'apparition d'une distorsion harmonique dans le chemin analogique du récepteur. Cela conduit au fait qu'au lieu d'une seule interférence dans la bande de fréquence apparaît plusieurs;
2. Lors de l'application de 1 à 2 bits lors de la numérisation d'un signal, le bruit à bande étroite est coupé en amplitude en une onde carrée (impulsions rectangulaires), suivi d'une saturation du spectre avec des harmoniques par le bruit.
3. Il y a une panne dans le suivi des satellites dans les boucles de suivi du retard du code et de suivi de la phase de l'onde porteuse.
4. Au final, cela conduit à une augmentation des erreurs lors du décodage du message de navigation.

En général, en l'absence de mesures de lutte contre les interférences, cela entraîne les effets suivants:

1. Perte de la poursuite des satellites;
2. Augmentation des erreurs avec les changements de code;
3. L'augmentation de l'erreur lors des mesures de phase;
4. Réduire le rapport signal / bruit;

Dans le premier cas, les dommages causés par les interférences sont évidents - l'utilisateur ne peut pas déterminer ses coordonnées. Les facteurs suivants affectent considérablement la précision de la mesure des pseudo-retards et des décalages de fréquence pseudo-Doppler et, par conséquent, les propres coordonnées du récepteur. Ainsi, les récepteurs domestiques ordinaires ne sont pas destinés à être utilisés dans des environnements de brouillage complexes.

Eh bien, pourquoi ai-je besoin de ça?

La bonne question. En raison de la disponibilité de brouilleurs simples, comme dans l'image ci-dessus, ils deviennent de plus en plus courants. Il existe de nombreux cas bien connus, par exemple, lorsque le suppresseur sur le navire de l'US Navy a été mal visé et a paralysé la vie de toute la ville de San Diego, perturbant non seulement la navigation pour les utilisateurs finaux, mais aussi le système de synchronisation de l'heure des tours de téléphonie cellulaire, des distributeurs automatiques de billets, etc.

Cependant, pour nous, à la fois pour les utilisateurs finaux, un plus grand intérêt et le danger ne sont que des brouilleurs miniatures, qui sont présentés comme un dispositif pour sauver la vie privée ( ~~étain feuille chapeau~~) Ou, par exemple, très souvent, les pirates de l'air utilisent des suppresseurs de communications GNSS et mobiles combinés pour gérer les alarmes intelligentes qui envoient la position et le signal de détresse d'une voiture à un répartiteur et, auparavant, à un propriétaire de voiture.

Mais comment se battre?

J'en parlerai dans la prochaine partie, si cela vous intéresse. Merci de votre attention.