Вопрос SkyDron'y

Bredonosec>> Оппа! А я думал, она накрепко зашита.. Иначе каким макаром приемники смогут сравнить её со своим шаблоном? (шаблон-то ведь обязательно зашит в приемнике..
Nikita> Зашит, и что ? Перезашиваем и всё. В ВС США каждый день на тысячах разных устройств тысячи всяких кодов проставляются. Чем GPS-приёмники хуже тех же радиостанций ?
- насколько нам давали структуру сигналов гпс, ничего на тему возможности смены кодов там не имелось. Знач возможность такая не предусматривалась. То есть, в лучшем случае, на теперешних устройствах перешить вручную методом подключения к чему-то каждого приемника отдельно. А это при наличии n*10⁵ девайсов... явно не одного дня дело
Или я что-то упустил?

Bredonosec> - насколько нам давали структуру сигналов гпс, ничего на тему возможности смены кодов там не имелось.

"Ну Вы, блин, даёте" (с) не мой

Какие ещё сигналы в час ночи ??? Как и все прочие коды "руками" прямо на месте перепрошиваются.

Bredonosec> А это при наличии n*10⁵ девайсов... явно не одного дня дело

Радиостанций не меньше чем GPS-приёмников, и ничего, коды меняют регулярно. Никаких особых проблем при нормальной организации нет.

>Не все так просто. Я бы сказал что все намного сложнее.
>Не зная кода ставить "просто мощную ФМШП" почти бесполезно - приемник детектирует только те фазовые переходы (которые и являются носителем информации) которые попадают в "окна" системы детектирования определяемые кодом.

>Все остальные сигналы (даже гораздо более мощные) просто игнорируются ,поскольку не вызывают срабатывания системы обнаружения фазовых переходов.
>Помеховые сигналы в точности совпадающие (это вполне возможно по теории вероятности) по фазе с полезным сигналом будут являтся практически копией полезного сигнала , еще и усиленной - т.е. помехи не получится.

Нет. Тут механизм несколько сложнее и проще одновременно.
Понимаете, когда на входе приемника есть смесь сигнала с шумом и помехами, приемник воспринимает эту смесь как единый сигнал, какой-то сигнал игнорировать - не получится.
Тут следует вспомнить, что уровень сигнала на выходе антенны очень мал - порядка минус 160-165 дБВт. Тепловой шум безо всяких помех - минус 200 дБГц, на грубом коде ширина полосы составляет 2 МГц, в результате мощность шумов на выходе антенны минус 134-140 дБВт, на 20-30 дБ больше сигнала. На точном коде полоса шире, поэтому отношение сигнал/шум там и того меньше. Какие тут фазовые переходы! Там один сплошной шум, и сигнал не на всяком анализаторе спектра различить можно.

Теперь про механизм выделения сигнала. Оптимальный алгоритм - это естественно, коррелятор, входной сигнал перемножается на копию полезного сигнала, и это произведение интегрируется, т.е. накапливается и усредняется. Лучшего соотношения сигнал/шум не добьешься, как ни старайся.

Таким образом, процедуру выделения сигнала можно описать так: входной широкополосный сигнал, модулированный ПСП, умножается на точно такую же ПСП, в результате выделяется чистая несущая. И эта несущая выделяется узкополосным фильтром. В результате ШПС преобразуется в узкополосный сигнал, ширина полосы сокрашается в N раз, где N - длина ПСП. Во столько же раз уменьшаются и помехи. Так, при полосе 1 КГц (частота повторения грубой ПСП) отношение сигнал/шум на выходе коррелятора будет уже плюс 10дБ.

Теперь посмотрим, что будет с помехой. При умножении на ПСП любая помеха, как ШП, так и сосредоточенная, размажется по всему спектру ПСП, и после узкополосного фильтра (интегратора) она ослабляется опять-таки в N раз (по мощности). Таков механизм подавления помех при помощи ПСП.

Так что поставив любую помеху достаточной мощности в полосе GPS, мы полностью подавим все спутники, благо они все излучают на одной частоте. Приемник просто не найдет сигнал. И все хитроумные алгоритмы оказываются бесполезными. Ведь для приема сигнала нужна синхронизация, т.е. мы точно должны знать текущую фазу ПСП, иначе на выходе будет нуль.

Так что поставив любую помеху достаточной мощности в полосе GPS, мы полностью подавим все спутники, благо они все излучают на одной частоте. Приемник просто не найдет сигнал. И все хитроумные алгоритмы оказываются бесполезными. Ведь для приема сигнала нужна синхронизация. Поиск сигнала производится путем сдвига ПСП, если попали в пределы бита - получили выходной сигнал, если вышли за пределы - сигнала нет. А если все забито шумами - и там, и там будет сплошной шум.

Модернизация аппаратуры заключалась в следующем. В свое время были введены в эксплуатацию спутниковые системы связи "Иридиум" и "Глобалстар", частоты которых были довольно близки к GPS и особенно к частоте ГЛОНАСС. При работе наземных терминалов этих станций, да и Инмарсата тоже, GPS приемники затыкались в радиусе 1-2 км. И вот, руководство "Иридиум" и "Глобалстар" выделило средства на разработку фильтров, которые подавляли бы сигналы терминалов этих систем. В ИКД есть АЧХ таких фильтров, требования там очень серьезные. Если эти требования выполнять, то приемники GPS работают в 1 метре от терминалов "Иридиум" и "Глобалстар".

Но сигналы "Иридиум" и "Глобалстар" - хоть и близко, но все же не в полосе сигналов GPS. Если поставить примитивный ЧМ-передатчик, работающий точно в полосе GPS, то система будет гарантированно подавлена в зоне прямой видимости. Причем мощности глушилки достаточно 1-2Вт.

Да какя там глушилка! У нас на испытаних GPS глушился при работе бортовой вертолетной радиостанции "Баклан", если какая-нибудь гармоника несущей частоты Баклана попадала в спектр GPS. Потом выяснилось, что помехи дает незаземленный корпус Баклана. Заземлили корпус, помеха пропала.
И вообще, на аэродромах столько источников помех, что все и не учтешь. Причем испытания показывают, что в некоторых местах забиваются ВСЕ приемники GPS, как бытовые, так и супернавороченные военные. Очень хорошо забивают GPS ретрансляторы сотовой связи.

Как все-таки можно повысить помехоустойчивость? Тут есть несколько путей.
Первый - это двухчастотный прием. При подавлении сигнала на L1 можно его принимать на L2. Но если помеха тоже двухчастотная - то все, система будет полностью подавлена. Есть еще одна особенность. На L2 нет грубого кода, а точный код - попробуй найди, если нет начальной синхронизации. Обычно поиск сигнала производят путем подбора задержки ПСП грубого кода. В новой системе хотят ввести гражданский код на L1, что очень хорошо. И ввести третью частоту L5.
Где-то слыхал, что в некоторых военных приемниках напрямую синхронизируются по точному коду за 1-2 секунды. Приемники эти (буржуйские) - для артиллерийских снарядов. Но делается это так: на старте точно синхронизируют часы приемника от атомного стандарта и загружается текущая оперативная информация от спутников GPS. Часы приемника - встроенные, каие-то суперточные, могут хранить время с заданной точностью (десятки нс) до нескольких десятков минут. В результате синхронизация производится принудительно, и поиска сигнала не требуется.

Второй - это постараться не допустить помеху на выход антенной системы. Это применение пространственной селекции с помощью антенных решеток. Метод эффективный, но очень дорогой. И саме главное, он в общем-то универсальный, т.е. используется не только в GPS. Как вариант в авиатехнике - антенны с подстилающей поверхностью, чтобы не ловить помехи снизу. Был реальный случай, когда аппаратура Ashtech на самолете заработала только при установке антенны с подстилающей поверхностью.

Ну и третий - это компенсаторы помех. Т.е. при обнаружении помехи она принимается, определяются ее параметры, и она вычитается из входного сигнала. Но объем и стоимость таких компенсаторов намного превосходят сам GPS приемник. Компенсационный метод - тоже применяется не только в GPS.

По поводу P-кода GPS. На самом деле он открытый, схема формирования и параметры опубликованы в Интерфейсном контрольном документе (ИКД). В принципе, кто желает, может его использовать, что и делается в геодезических GPS приемниках. Р-код в мирное время передается на частотах L1 и L2, наряду с кодом С/А на L1, и в новой системе на L2.
Защита состоит в том, что во время "Ч" Р-код будет заменен закрытым Y-кодом, это тоже написано в ИКД. В мирное время Y код не передается, поэтому и не может быть вскрыт. Ходят слухи, что код Y будет передаваться с повышенной мощностью, и он просто забьет С/А код, делая его недоступным гражданским пользователям. Просто и эффективно. Заодно и помехозащищенность повысится.
В ГЛОНАССе - по поводу смены кодов ничего не говорится, хотя чем черт не шутит.

После начала работы на подавление постановщик помех излучает случайную последовательность из ранее записаных истинных сигналов (при условии полного или частичного совпадения записанного и текущего кода)
несущих в общем случае совершенно неверную информацию.

 

Ну, раз так пошло, и нужно именно "обмануть" приёмник, то и такая помеха не годится. Если GPS приёмник уже захватил спутник на сопровождение, то куски кода подсунутые ему со случайной задержкой он отфильтрует, пропустит только те, что дают плавное изменение псевдодальностей.

Совершенно верно. "Просто мощная ФМШП" не годится как и было упомянуто выше.

 

Посмотрел как обрабатывается GPS-сигнал - по сути там применяется процедура, сходная с той, что исп-ся при сжатии (при приёме)радиолокационных импульсов с внутренней ФКМ - свёртка сигнала (когерентное сложение n задержанных его копий, т.е. копий из n временных окон (где n = длина кода в битах), с предварительным вращением фазы в соответствующих коду каналах задержки. По достижению максимума сигнала-свертки выявляется момент совпадения текущего полученного кода эталонному, далее смотрим на бортовые часы пр-ка и танцуем дальше....
Шумовой сигнал:
во-первых, не когерентен истинному,
во-вторых, cмесь сигнала и шума даст случайные фазовые переходы, но мат. ожидание этой величина будет сдвинуто от 0 чуть-чуть в верную сторону.
Отношение мощности свертки для истинного сигнала к мощности свертки помехового шумового будет равно nxnxSNR, где n - длина кода, SNR-соотношение сигнал/шум на входе в антенну.
Кто сказал, что простые и тупые шумовые помехи бесполезны. Просто все дело в их мощности.

Bredonosec>>> Оппа! А я думал, она накрепко зашита.. Иначе каким макаром приемники смогут сравнить её со своим шаблоном? (шаблон-то ведь обязательно зашит в приемнике..
Nikita>> Зашит, и что ? Перезашиваем и всё. В ВС США каждый день на тысячах разных устройств тысячи всяких кодов проставляются. Чем GPS-приёмники хуже тех же радиостанций ?
Bredonosec> - насколько нам давали структуру сигналов гпс, ничего на тему возможности смены кодов там не имелось. Знач возможность такая не предусматривалась. То есть, в лучшем случае, на теперешних устройствах перешить вручную методом подключения к чему-то каждого приемника отдельно. А это при наличии n*10⁵ девайсов... явно не одного дня дело
Bredonosec> Или я что-то упустил?

Что-то азы народ забывать стал...

Сравнение смены кодов в радиостанциях - это смена рабочих частот.
Смена кода в ГПС - это смена копии сигнала. Используемого потом для свёртки.
Это совершенно разные и несравнимые вещи.
В радиостанциях оптимизация приёмника и системы обработки производится по критерию минимума СКО. Нам на приёмной стороне нужен САМ сигнал.
А в ГПС и локации, оптимизация производится по критерию максимума S\N. Нам сигнал НЕ НУЖЕН. Нужно его временное положение.


Не давайте себя сбивать с понталыку подобными сравнениями из сомнамбулических снов!

>sabakka
>Кто сказал, что простые и тупые шумовые помехи бесполезны. Просто все дело в их мощности.

Истинно так. Самое интересное, что почти предельно низкий уровень сигналов GPS, да и ГЛОНАСС тоже, изначально задумывался для скрытности сигналов, их действительно под шумами трудно обнаружить. В результате нажили болячку в виде предельно низкой помехоустойчивости, а сигналы GPS при желании могут принять все желающие.

Военные сильно не любят GPS/ГЛОНАСС именно из-за этого. Вот если в комплексе с инерциалкой - тогда это вещь. Да еще если GPS/ГЛОНАСС измеряет угловую ориентацию - то вообще супер.

Одно уточнение. Свертка как таковая используется только при поиске сигнала, те. е для синхронизации с точностью до полубита ПСП. Потом используется одна копия сигнала, и соответственно, просто корреляционный интеграл.
Фазовые переходы фиксировать вовсе не нужно, корреляционный интеграл равен взаимной энергии сигналов, если опорный сигнал совпадает со входным, мы выйдем на максимум АКФ, который равен энергии сигнала. А длительность фазовых переходов очень мала, соответственно, энергия этих переходов составляет очень малую часть энергии сигнала.

Раньше работали на нуль-переходах, например, в фазометрах с преобразованием фазового сдвига в интервал времени. Но для этого нужно большое отношение сигнал/шум, и сам метод не является оптимальным. Оптимальный - это где используется корреляционный интеграл (свертка). Тогда можно работать в шумах, даже если шум больше сигнала и фазовых переходов не видно вовсе.

На практике следить за максимумом АКФ довольно сложно, тем более что этот максимум под воздействием шумов становится размытым, пологим. Поэтому задержка измеряется с помощью дискриманционного канала, где в качестве опорного сигнала используется разность этих самых копий сиганала, сдвинутых на полбита ПСП или менее. В результате вместо АКФ получаем дискриминационную характеристику, равную разности двух сдвинутых АКФ, она имеет нуль при совпадении сигналов, и крутизну, равную удвоенной крутизне склона АКФ.
В литературе описан метод "тау-качания", это примерно то же, но разнесенное во времени. Есть еще дискриминатор Sercel, где опорный сигнал дополнительно модулируется меандром удвоенной частоты, в результате получается та же дискриминационная характеристика.

Dio69> Сравнение смены кодов в радиостанциях - это смена рабочих частот.

Частоты здесь непричём. Речь идёт о смене ключей в устройствах шифрования радиостанций. Это ровно того же типа операция, что и замена P(Y) кода.

Yura_L.> Самое интересное, что почти предельно низкий уровень сигналов GPS, да и ГЛОНАСС тоже, изначально задумывался для скрытности сигналов

Не только.

Yura_L.>их действительно под шумами трудно обнаружить.

Это вопрос приемной аппаратуры.
Куча приемников ценой < 100 баксов нормально их обнаруживают.


Yura_L.>В результате нажили болячку в виде предельно низкой помехоустойчивости, а сигналы GPS при желании могут принять все желающие.

Ну чтож , осталось только сообщить эту новость ребятам в Пентагоне.
А то они по собственной наивности не догадались о помехозащищенности позаботится - даже частоты фиксированые ввели.

По конкретным методикам подавления GPS сдесь наверное спорить смысла не имеет.

Разве что отметить пригодность для этой цели микроволновок.


Nikita>Частоты здесь непричём.

Да вобщем то частоты тоже причем. От смены программ ППРЧ , до смены оптимальных частот прохождения в тех же КВ от которых несмотря на кажущуюся архаичность никто пока совсем отказыватся не спешит.

Ну чтож , осталось только сообщить эту новость ребятам в Пентагоне.
А то они по собственной наивности не догадались о помехозащищенности позаботится - даже частоты фиксированые ввели.

 

Да прекрасно они об этом осведомлены.

По конкретным методикам подавления GPS сдесь наверное спорить смысла не имеет.

 

Ладно, не будем спорить. Просто хотелось бы попросить ответить на след. вопросы. Тут я по-дилентантски посчитал как улучшается SNR при выполнении свертки сигнала, насколько оно улучшается в действительности?
В РЛС со сжатием импульсов также применяется свертка (код Баркера - ничего секретного), будут ли эффективны против них мощные ФМШП или просто помеха с равномерным спектром в полосе пропускания её приёмника.

Yura_L.> Истинно так. Самое интересное, что почти предельно низкий уровень сигналов GPS, да и ГЛОНАСС тоже, изначально задумывался для скрытности сигналов, их действительно под шумами трудно обнаружить.

Ерунда. Со спутников висящих на 20000+ км просто физически невозможно получить какую-то значимую мощность.

Yura_L.> Военные сильно не любят GPS/ГЛОНАСС именно из-за этого.

Именно военные и придумали GPS, и именно они его очень любят.

Ерунда. Со спутников висящих на 20000+ км просто физически невозможно получить какую-то значимую мощность.

 

Да и солнечная энергетическая установка позволяет передатчику выдавать всего 50 Ватт, раза в 2-3 больше, чем передатчик типовой авиационной переговорной радиостанции.

Yura_L.> Военные сильно не любят GPS/ГЛОНАСС именно из-за этого. ..

У нас - очень любят. Например в последней войне ~40% сброшенных бомб были с GPS наведением. Все в ВВС были довольны результатами.

Клапауций> можно тут я встряну ?

Какие проблемы ? Конечно можно.

Клапауций> >>Излучение бытовой микроволновки совершенно непохоже на сигнал РЛС.
Г.М.>> Вне зависимости от длины волны РЛС (вообщем "перпендикулярные" характеристики) ?
Клапауций> >>Оно в общем случае предтваляет собой узкополосный (2450МГц ± 50МГц) непрерывный сигнал.
Г.М.>> Для РЛС такая узкополостность и непрерывность не характерны ?
Клапауций> Да. Ведь длина волны ( =частота) - это не единственная характеристика сигнала. Сигнал (ну, у некоторых) РЛС представляет собой серию пачек импульсов. При этом внутренняя структура сигнала - форма огибающей пачки, характеристики заполняющих импульсов - довольно сложна и к тому же может изменяться.
Клапауций> Это очень сильно отличается от простой немодулированной волны от СВЧ-печки.
Клапауций> >>Выходная мощность собственно магнетронов бытовых СВЧ-печек достигает 1 кВт или немного больше.
Г.М.>> А мощность РЛС ? Конкретнее - РЛС ЗРК типа Оса, Роланд и т.д. (этакая минимальная имитируемая цель - РЛС ЗРК класса С-300/Пэтриот РЛС, полагаю, мощнее) ?
Клапауций> 200+250 кВт (хотя это импульсная, сколько средняя- не знаю)
Клапауций> ЗРК "Оса"

Спасибо за ответ.

>sabakka
>Ладно, не будем спорить. Просто хотелось бы попросить ответить на след. вопросы. Тут я по-дилентантски посчитал как улучшается SNR при выполнении свертки сигнала, насколько оно улучшается в действительности?

Механизм тут такой. Сигнал несущей частоты (узкополосный) модулируется ПСП - коды Баркера, или Голда, или М-последовательность, неважно. В результате получается широкополосный сигнал, спектр которого определяется спектром бита ПСП. И этот сигнал передается, соответственно в широкой полосе.

В приемнике производят свертку ПСП, т.е. грубо говоря, умножают сигнал на копию ПСП, которая по времени точно совпадает со входной последовательностью. После умножения опять остается чистая несущая. Но теперь спектр этой несущей определяется временем накопления, в простейшем случае - длительностью всей ПСП. Поскольку длина ПСП в n раз больше бита, то и спектр сокращается в n раз. Т.е. сигнал из широкополосного опять преобразуется в узкополосный, и выделяется узкополосным фильтром. В общем, дальше - обычная обработка узкополосного сигнала. Максимум, чего теоретически можно добиться - S/N = энергия сигнала, деленная на удвоенную спектральную мощность шума, и умножить на время накопления.

Теперь посмотрим на шумы. В случае белого Гауссового шума (БГШ) мощность шумов равномерно распределена по спектру, шум в полосе сигнала некоррелирован. Поэтому при умножении его на ПСП этот шум перераспределится опять-таки равномерно по этому же спектру. Поэтому можно считать, что БГШ каким был, таким и останется.

Вывод таков. В случае БГШ применение ПСП и выигрыша не дает никакого. Все равно в итоге получаем несущую на фоне БГШ с тем же характеристиками.

Другое дело - сосредоточенные и узкополосные помехи. При свертке ПСП состредоточенная помеха размазывается по спектру ПСП, и бОльшая часть мощности оказывается за полосой полезного сигнала.

Выигрыш по мощности, очевидно, пропорционален степени сужения полосы сигнала, т.е. в n раз. Соответственно, по амплитуде - в корень из n. Просто мы собираем мощность шумов из более узкой полосы. Мощности отдельных спектральных составляющих (если они некоррелированы) просто складываются. Таким образом, чем длиннее ПСП, тем больше выигрыш.

В GPS, кроме увеличения помехоустойчивости ПСП используется для измерения задержки, это его основная функция.

>Nikita
>Ерунда. Со спутников висящих на 20000+ км просто физически невозможно получить какую-то значимую мощность.

НУ, нам же не печку греть этой энергией. Там децибеллы важны. Если на выходе антенны минус 165дБВт - там каждый децибелл на счету. Там даже при оптимальной обработке сигнала в полосе 1 кГц получается S/N порядка +10 дБ всего. Любая мало-мальски мощная помеха GPS давит с гарантией. Если бы подняли мощность передатчика дБ на 10, и на Земле сигнал тоже вырастет на 10 дБ, а жизнь облегчится - кардинально. Кстати, скорость передачи оперативной информации GPS- всего 50 бод. А длина суперкадра растянута на полчаса. Это о многом говорит. Выше скорость не поднять, и именно из-за малого уровня сигнала.
Да, про скрытность сигнала GPS раньше писали все. Да и сейчас кое-где наступают на те же грабли - сначала борятся за скрытность, а потом борятся за помехоустойчивость.

Тем более мощности батарей вполне хватает. Мощность передатчика GPS/ГЛОНАСС где-то ватт 25-30, на обслуживание аппаратуры спутника идет на порядки больше энергии. Одни маховики чего стоят. Солнечная радиация на орбите где-то порядка 1.5 Квт/кв. м, даже при КПД 10% выходит, что кв.м солнечных батарей выдают 150 Вт. А там площадь несколько десятков кв.м. Я прикидывал, их мощность единицы киловатт.

Yura_L.> Военные сильно не любят GPS/ГЛОНАСС именно из-за этого. ..

sxam>У нас - очень любят. Например в последней войне ~40% сброшенных бомб были с GPS наведением. Все в ВВС были довольны результатами.

У вас любят,да. Арабы, вон, тоже любят. На модернизируемую ЗРК Печора-2М поставили по их просьбе GPS, причем даже с измерением ориентации. И тоже неплохо работает. Пока нет помех. Однако наши ребята из Алмаза посмотрели - говорят, ерунда. Если и ставить GPS, то только в комплексе с инерциалкой. Тогда это действительно вещь. А в запасе на всякий случай иметь теодолит.
Кстати, весьма сомнительно, что бомбы с GPS наведением, и тем более Томагавки были без инерциалки.

Ваши б слова, да Богу в уши. Дай Бог, чтобы ПРОСЛЕДНЯЯ война оказалась действительно последней, а не крайней.

Кстати, про микроволновки - действительно, ерунда, ими GPS никак не подавишь, уж очень диапазон частот в стороне.

Yura_L.> Любая мало-мальски мощная помеха GPS давит с гарантией..

Э-э-эх... наверное мы с тобой в разных версиях Матрицы кантуемся...
Ты какого цвета таблетку сьел ?

Проводили мы опыты на эту тему с использованием методик ЦНИИмаша и своих собственных.
Скажем так - оптимизма по поводу "любая маломальски мощная помеха давит GPS с гарантией" я не разделяю.

Yura_L.> Да, про скрытность сигнала GPS раньше писали все.

Да какая нафик скрытность ?
Скрытность - это скрытие факта работы радиосредства на излучение в конкретное время в конкретном месте.
Лучшая мера обеспечения скрытности - отсутствие ЭМД нашего сигнала для противника.

О какой скрытности можно говорить применительно к глобальной РНС сигнал которой можно принять круглосуточно почти на всей Земле ?
Это как тот суслик - даже если невидно , все равно есть.

Радиорелейка ГГц диапазона - вот это скрытность.

Yura_L.> Да и сейчас кое-где наступают на те же грабли - сначала борятся за скрытность, а потом борятся за помехоустойчивость.

О помехоустойчивости они думали едва ли не в первую очередь и думать продолжают непрерывно.
Граблей у разработчиков и эксплуатантов GPS конечно хватает , но мнение о подавлении этой НС как о неком плевом деле я не разделяю.


Yura_L.>> Военные сильно не любят GPS/ГЛОНАСС именно из-за этого. ..

Я вот военный и ничего , юзал и юзаю - и на работе и в быту. Щас вот думаю разорится на гарминовский КПК со встроенным ЖПСом.
Толковая в целом вещь , хотя своих тараканов хватает.

Американцы и прочие буржуины вообще без нее жить уже не могут.


sxam>>У нас - очень любят. Например в последней войне ~40% сброшенных бомб были с GPS наведением. Все в ВВС были довольны результатами.


Вот - и коллеги из армии "форпоста мирового империализма на Ближнем Востоке" подтверждают.

Yura_L.> У вас любят,да. Арабы, вон, тоже любят. На модернизируемую ЗРК Печора-2М поставили по их просьбе GPS, причем даже с измерением ориентации. И тоже неплохо работает. Пока нет помех.

А приемник (собранный дядюшкой Сяо под бамбуковым навесом) они небось купили в охотничем магазине ?

Yura_L.> Кстати, весьма сомнительно, что бомбы с GPS наведением, и тем более Томагавки были без инерциалки.

Тут сомнений вообще нет.
У бомб - упрощенная инерциальная платформа , у Томагавков - продвинутая ИНС.

Yura_L.> Кстати, про микроволновки - действительно, ерунда, ими GPS никак не подавишь, уж очень диапазон частот в стороне.

На этом тему можно закрывать.

SkyDron>Скажем так - оптимизма по поводу "любая маломальски мощная помеха давит GPS с гарантией" я не разделяю.

Зря. Примеры.
Обычный терминал Иридиума и Глобалстара давит недоработанные приемники GPS в радиусе 1-2 км. Причем испытания показали, что давит практически все приемники. В году так 2000-2001 были выделены специально деньги всем разработчикам от вышеназванных фирм на доработку фильтров. Самое интересное, деньги получили и российские фирмы, разрабатывающие навигационную аппаратуру. Требования к фильтрам весьма нехилые. Блин, нет, чтобы хотя бы частоты наоборот поменять. Со спутников передается сигнал в диапазоне около 2000МГц, а наземные терминалы - в аккурат 1600.
Дальше. По своему опыту. При поездках по ЖД встречаются участки в 3-5 км, где сигнал давится начисто. Причем всегда, в одних и тех же местах.
То же самое на аэродромах. Там даже в пределах одного аэродрома таких мест может быть масса. Места тоже постоянные. В окрестностях аэродрома такие места могут быть на расстоянии нескольких км.
Мужики испытывали другую аппаратуру, причем всю, какую смогли добыть. Давятся все приемники, не только бытовые Гармины, но и профессиональные типа Ashtech, Trimble, Javad.

Специально ездил по этому поводу на Юг, где имели место частые сбои. Полетали в пределах аэродрома, километров 10-20. Потом построил траекторию, приемник давился в 4-х местах, причем траектории как будто по линейке кто обрезал. Даже можно было проследить лучи, которые давали помеху.

Были случаи подавления приемника при работе бортовой радиостанции Баклан. А это, если память не изменяет, где-то 20-я гармоника. И антенна от него внизу. Причем подберешь частоту, чтобы эта гармоника попадала в диапазон GPS, все GPS-ы слетают. Если на ГЛОНАСС - слетает соответствующий спутник. Потом выяснилось, что свистит незаземленный корпус. Заземлили корпус, пропала помеха.
Были подобные случаи и с другой аппаратурой. Говорим разработчикам, так, мол и так.
А они - понятное дело, мы это знаем, это наши внеполосные помехи. Надо только дополнительный фильтр поставить.
- Так вы не поставили, вас же просили!
- Щас поставим.

Еще случай. Как-то к нам приезжал Ельцин, и где-то в здании ФСБ поставили какую-то аппаратуру, не знаю какую, скорей всего спец связь. И в 1-2 км, на заводе, невозможно было работать - GPS был полностью подавлен. Чуть дальше - в 5 км, и в другой стороне, все нормально. Даже ездили по городу с приемником - бесполезно, почти весь центр города был подавлен.

И это только непреднамеренные помехи.

Если поставить примитивный ЧМ передатчик, да прямо в полосе GPS, то для подавления всех приемников GPS в зоне прямой видимости хватит мощности 1-2 Вт.

А как GPS работает в городской застройке? Да еще в движении на автомобиле, например? Там и давить особо ничего не нужно, само все слетает.

Помехоустойчивость определяется энергетическим потенциалом радиолинии, т.е. отношением мощности сигнала к мощности шумов в полосе 1 Гц. Так вот, у GPS энергетический потенциал составляет всего 36 дБГц. Т.е. в полосе 1 кГц, т.е. при накоплении одного периода ПСП, отношение S/N будет всего лишь 6 дБ. А у низких спутников - и того меньше, бывает около нуля. Т.е. система работает практически на пределе чувствительности, даже без преднамеренных помех. Чтобы как-то работать, выход один - увеличение времени накопления.
Я как-то разговаривал с разработчиками Ashtec, они говорят, что минимальное время накопления у них - 100 мс. А при точном измерении фазы несущей - так вообще 1с. Вообще-то это много, когда я сказал, что у нас измерительный интервал при фазовых измерениях 6 мс, он просто не поверил.

Вообще говоря, у GPS масса достоинств, не зря их любят.
Но к сожалению, недостатки тоже имеют место быть. Один из них - низкая помехоустойчивость.
Наши военные говорят, что в случае войны все спутники посбивают, не любят они зависимость от спутников. Сбить спутник, да еще на высоте 20 000 км - это вряд ли, но подавить - можно. Хотя военные тоже разные бывают. Те, которые трахаются с топопривязкой, с тоской смотрят на такую аппаратуру, мол, мы не доживем. Особенно когда аппаратура выдает вместе с координатами альфу строительных осей с точностью до 6 угл.минут...

>А приемник (собранный дядюшкой Сяо под бамбуковым навесом) они небось купили в охотничем магазине ?

Обижаете. Приемник наш, совецкий. С военной приемкой. Скажу больше- нашей разработки.
Там же антенны на пусковой, прямо под соплами ракет. Да еще аппарат кроме координат измеряет пространственную ориентацию (курс, тангаж, крен). Импортный такого класса, например, Tans-Vector стоит тысяч 30 зеленых.
На прошлом МАКСе фильм про Печору крутили. Красиво. Даже удалось выпросить диск с фильмом.

Теперь посмотрим на шумы. В случае белого Гауссового шума (БГШ) мощность шумов равномерно распределена по спектру, шум в полосе сигнала некоррелирован. Поэтому при умножении его на ПСП этот шум перераспределится опять-таки равномерно по этому же спектру. Поэтому можно считать, что БГШ каким был, таким и останется.

Вывод таков. В случае БГШ применение ПСП и выигрыша не дает никакого. Все равно в итоге получаем несущую на фоне БГШ с тем же характеристиками.

 

Ну почему же не даёт выигрыша?
В процессе свертки сигнал сжимается во времени (а это приводит к увеличению мощности) во столько же раз во сколько и сжимается по ширине спектра. Если сжимать таким образом белый шум, то ширина спектра не изменится, а результирующая мощность не увеличится.
Теперь по поводу коэффициента улучшения. Попробую подойти к процедуре свертки с другого боку.
Исходный сигнал - гармоническая несущая, манипулированная по фазе двоичным кодом. Полученный таким образом сигнал уже некогерентен сам себе, поскольку разница фаз в любых двух его точках, отстоящих на фикс. интервал не постоянна. Приёмник изменяет фазу в n временных окнах в соответствии с n-позиционным эталонным кодом. Если на вход попадает несущая с несовпавшим кодом то некоторые сигналы из n окон могут быть взаимокогерентными, может быть m групп взаимокогерентных фрагментов (m равно числу фиксированных фазовых сдвигов манипуляции) и сумма будет больше входного сигнала, но только в случае совпадания кода они все будут взаимокогерентны и их сумма будет наибольшей.

Шумовой же сигнал не является когерентным сам себе. В рез-те обработки вообще не будет нескольких взаимокогерентных его копий из n окон. Поэтому мощность при их суммировании не возрастет.

Так что, видимо, коэф. улучшения равен не nxnxSNR, а nxSNR в для случая совпадения кода с эталонным.

sabakka>
Во-первых, манипуляция не делает сигнал некогерентным. Фаза не остается постоянной, однако изменяется детерминированно. К примеру, если мы формируем в синтезаторе от одного источника 2 частоты с соотношением, к примеру, f1/f2 = 3/4, то эти 2 частоты можно считать когерентными, хотя у них не то что фаза, но и частоты не равны.

Светрка ПСП на фоне БГШ не дает выигрыша, поскольку те же манипуляции с немодулированной несущей даст тот же результат. Те же манипуляции - в смысле умножение на опорную частоту (или синхронное детектирование) и интегрирование.

Поэтому и работает такой показатель, как энергетический потенциал радиолинии. Он равен мощности полезнгого сигнала, отнесенного к мощности шумов, причем шум берется в полосе 1 Гц. Единица измерения - в дБГц. Сигнал нам все равно нужно собрать весь, неважно каким способом, а мощность шумов на выходе определяется эквивалентной полосой всего приемного тракта - от антенны до видеоусилителя.
При свертке ПСП мы просто уменьшаем эффективную полосу и все. При этом мощность шумов просто перераспределяется по спектру, оставаясь при этом БГШ с теми же характеристиками.
А при немодулированной несущей мы имеем узкую полосу изначально.

А вот узкополосная помеха - она будет подавляться. При свертке ПСП спектр помехи примерно равномерно распределится по всей полосе ПСП, а при интегрировании у нас полоса уменьшается в n раз, поэтому и на выход пройдет только 1/n энергии помехи. В общем, получается неплохой отбеливающий фильтр. Без ПСП, в случае узкополосного сигнала, узкополосная помеха пролезет вся, без подавления, если конечно, она попадет в полосу сигнала.

Может, мы с вами имеем в виду разные вещи. Отсутствие эффекта при БГШ - имеется в виду по сравнению с узкополосным сигналом, т.е. по отношению к спектральной плотности шумов.
Естественно, шумы до и после коррелятора разные, на входе полоса шире, и соответственно шумы собираются из всей полосы. После свертки же на выходе остаются только тот шум, который попадает в узкую полосу полезного сигнала, поэтому, естественно, на выходе коррелятора соотношение сигнал/шум выше, чем на его входе. Но при узкополосном сигнале мы сразу ставим узкополосный фильтр, и имеем сразу малый уровень шумов на выходе, причем его величина та же самая, что и на выходе коррелятора ШПС.


Теперь по коэфф. выигрыша. Как помеха повлияет на фазу отдельных посылок совершенно неважно, поскольку помеха аддитивная, и мы сигнал и помеху можем рассматривать ртдельно.

Свертка ПСП - это умножение ее на копию ПСП и дальнейшее интегрирование (суммирование). В исходной последовательности биты имеют полярность + и - в соответствии с кодом, при умножении на копию этого же кода все биты установятся в 1, поэтому сумма будет равна n (по амплитуде), по мощности же действительно будет n*n.

Однако шум тоже будет суммироваться. Он некогерентный, однако уровень шума при интегрировании не остается постоянным, он возрастает. При некогерентном накоплении складывается мощность шумов, а не амплитуда, поскольку дисперсия суммы двух случайных (некоррелированных!) величин равна сумме дисперсий.
Кстати, опять по когерентность - при интегрировании исходной ПСП сумма как раз возрастать не будет, поскольку фаза в отдельных битах коррелирована на 100 % (+1 или -1), а это и есть когерентность.

В итоге мощность (вернее, энергия) сигнала возрастает в n*n раз, а шума - в n раз. Отношение сигнал/шум по мощности - в n раз.


Да, прикинул степень помехозащищенности GPS.
Имеем: высота орбиты - 20 000 км, мощность передатчика GPS 30Вт.
Теперь представим, что спутник находится прямо в зените, и расстояние до него как раз эти самые 20 000 км (наилучший случай для приема).
На расстоянии, скажем, 2 км расположим передатчик помех, который работает точно в полосе сигнала GPS.

Отношение расстояний равно 10⁴, значит, сигнал от спутника ослабляется в 10⁸ раз больше, чем от передатчика помех.
Значит, одинаковая мощность на антенне будет при мощности передатчика помех всего 3*10^-7 Вт.

Дальше. При свертке ПСП наша помеха подавится на 30 дБ, т.е. в 1000 раз по мощности, следовательно необходимая мощность будет 0.3 мвт.
Даже если мы будем работать по точному коду с временем интегрирования 1 с, то тогда потребная мощность передатчика помех будет 0.3 Вт. При этом мощность полезного сигнала будет равна мощности помехи на выходе коррелятора.

Вывод: передатчик мощностью 1-2 Вт, работающий в полосе сигнала, гарантированно подавит GPS в зоне прямой видимости (~5-10км). Можно его даже промодулировать по частоте для размазывания по спектру - чтобы уж для гарантии.

Тогда некоторые выводы:
1. Свертка обеспечивает улучшение SNR по мощности при совпадении сигнала с эталонным в n = nxn/n раз для шумов (фонового шума в первую очередь), перекрывающих своих спектром всю полосу частот сигнала.
2. Дополнительное ослабление узкополосных (с полосой уже ширины спектра исходного сигнала) помех в число раз, соотв. отношению ширин спектров.
Про когерентность:
Для одного сигнала по определению это его свойство сохранять постоянную разницу фаз в любых двух точках по оси времени, остоящих на постоянную величину - т.е. непрерывность или гармоничность sin-сигнала.
Для двух - постоянство разности их фаз в любой момент времени.
ФКМ-сигнал, где фаза произвольно и скачкообразно изменяется в соотв. с кодом, таковым уже вроде бы не будет.

Yura_L.> Вывод: передатчик мощностью 1-2 Вт, работающий в полосе сигнала, гарантированно подавит GPS в зоне прямой видимости (~5-10км).

На этот счет имеются другие результаты расчетов и опытов.

Возможно они публиковались в интернете.
Я знаю что В.Крамаренко их ЦНИИмаша публиковал несколько статей на эту тему.

Dio69>> Сравнение смены кодов в радиостанциях - это смена рабочих частот.
Nikita> Частоты здесь непричём. Речь идёт о смене ключей в устройствах шифрования радиостанций. Это ровно того же типа операция, что и замена P(Y) кода.

Для измерительной системы, где максимизируется S\N, опорная функция является частью системы обработки сигнала, а для связной системы, где оптимизируется минимум СКО и оценивается сам сигнал - это абсолютно НЕ одно и тоже.
Ну разве только с точки зрения наблюдателя, который со стороны наблюдает, как меняется катридж с ключами - тогда совсем другое дело...

SkyDron:
Насколько я помню, ЦНИИМАШ паппаратуру GPS не выпускает. А мы выпускаем. Как раз сейчас проводится работа по созданию помехозащищенной аппаратуры ГЛОНАСС/GPS. Там, по-моему, компания из 6-х участников была на защите эскизного пректа. Главные - конечно же РНИИ/НИИ/АО КП, они и победили, вернее один из них.
Большой опыт испытаний аппаратуры у ленинградского ВНИИРА. Ну, конечно, и у РЭБ-овцев . Мы с РЭБ-овцами только устанавливаем контакты, говорят у них обширный материал по помехам. Мне не совсем понятна целесообразность применения имитационных помех, очень прилично давится и обычной. Будет случай, поинтересуюсь.

Меня, как разработчика аппаратуры ГЛОНАСС/GPS эти помехи так достали... Поэтому в этом плане я оптимизма не испытываю. В нормальных условиях все работает прекрасно, под контактной сетью на крыше ЖД вагона - тоже, даже под лопастями вертолета. Но как в лес заедешь, или даже около - все, начинаются проблемы, в городе при движении на автомобиле тоже. И помехи - от сотовых ретрансляторов, от бортовой и наземной аппаратуры... А заказчик - ему вынь да положь, чтобы работало всегда. И еще тычет всякими Ashtech-ами, они, мол, работают всегда. Хотя на самом деле далеко не всегда, по крайней мере, при прочих равных, они тоже не работают.

sabakka:
Вообще-то из классики когерентными могут быть только монохроматические сигналы. Ну, и разумеется, монохроматический сигнал когерентен сам себе.
Но иногда используется и расширенное понятие когерентности - в смысле 100% корреляции. Например, при проектировании синтезаторов и приемных устройств с многократным преобразованием частоты, где требуется измерение фазы принимаемого сигнала, требуется эту фазу как минимум, сохранить, для этого для формирования частот гетеродинов используется один опорник. Тогда все частоты в синтезаторе строго привязаны к одной временной шкале. Такие сигналы можно считать когерентными.

Или еще пример - сигналы того же GPS на двух частотах. Эти частоты тоже получаются от одного опорника и привязаны к одной временной шкале, что позволяет измерят "разность фаз" между этими сигналами, вернее, разность задержек, вычисленных по фазе несущей.

Однако некоторые оппоненты, когда речь идет о когерентности сигналров на L1 и L2, поправляют, что когерентные сигналы бывают только на одной частоте.

Возможно, это просто жаргон, однако такое понятие когерентности весьма полезно и широко используется.

Dio69>Для измерительной системы, где максимизируется S\N, опорная функция является частью системы обработки сигнала, а для связной системы, где оптимизируется минимум СКО и оценивается сам сигнал - это абсолютно НЕ одно и тоже.
Для ФМ сигнала, типа GPS, погрешность оценки параметров сигнала напрямую зависит от S/N, там даже прямая пропорциональность. И для измерения задержки необходимо выйти на максимум АКФ, а эта задача полностью совпадает с задачей оптимального обнаружителя. Другое дело, что при измерении параметров время накопления ограничено длительностью бита цифровой информации (20мс). К тому же обычно в GPS приемнике есть 2 канала - обычный корреляционный, который следит за амплитудой, и дискриминационный, в котором измеряется задержка. Иногда это один и тот же канал, как при тау-качании, но тогда имеется проигрыш по отношению к оптимальному приемнику.

Если кроме задержки, требуется измерять еще какой-нибудь параметр сигнала, то задачи оптимального обнаружителя и оптимального измерителя параметра могут отличаться. Однако теория одна.

мдя, насчет леса в особенности непонятно, чего ему мешает... вроде как деревья неметаллические, неизлучающие, а с полянки зайдешь под кроны - и фиг, заместо 8 спутников всего 3 видны, и те моргают... :?

??? Ну и что, что не металлические. Вода в жидком виде, в т.ч. содержащаяся в листьях - хороший отражатель и поглотитель радиоволн.