Использование гражданских приёмников глобальной навигационной спутниковой системы в боевых условиях

ВИНИТИ 2006 - 6, стр. 26-29

Серия:

«Технические средства разведывательных служб зарубежных государств»

Использование гражданских приёмников глобальной навигационной спутниковой системы в боевых условиях

В журнале Proceedings опубликована статья подполковника в отставке морской пехоты США D. S. Grantham, в настоящее время работающего в отделе управления и модернизации глобальной системы местоопределения «Навстар» компании Overlook Systems Technologies Inc. В статье рассматриваются вопросы, связанные с использованием гражданских приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (GPS) в периоды ведения боевых действий.

В статье отмечается, что военнослужащие ВС США в условиях ведения боевых действий наряду с военными широко используют гражданские, носимые в руке приёмники сигналов системы GPS. Причиной такого положения, по мнению автора статьи, явилось то, что с одной стороны в силу бюджетных и производственных ограничений МО США вынуждено закупать меньшее количество военных приёмников, чем необходимо, а с другой стороны - гражданские приёмники являются более дешёвыми, меньшими по габаритам и массе и более лёгкими в эксплуатации, чем военные модели.

Многие представители ВС США полагают, что в условиях недостаточного официального обеспечения войск военными приёмниками относительно недорогие и широко используемые гражданские приёмник системы GPS обеспечат такие же возможности в местоопределении, навигации и временной синхронизации, как и военные модели. Подобные мнения побуждают американские войска покупать носимые в руке гражданские приёмники GPS и использовать их во время ведения боевых действий. В ежегодных докладах за 2003 и 2004 гг. компании Garmin International - производителе гражданских GPS приёмников, опубликованы письма от морских пехотинцев, моряков и солдат США об использовании ими приёмников этой компании в Ираке и Афганистане. Многие корреспонденты ссылаются на недостаточное количество носимых в руке военных приёмников и часто говорят о том, что гражданские приёмники GPS лучше, чем карта и компас.

Другая часть представителей ВС США предпочитает гражданские приёмники потому, что все новейшие военные приёмники требуют криптографии, которая делает устройство «засекреченным» после установки колючей. По их мнению, такая секретность вызывает «головную боль» в случае потери или кражи ключей.

С целью определения возможностей использования военных и гражданских приёмников в условиях ведения боевых действий был проведён анализ технических характеристик этих устройств в различных условиях окружающей среды. Оба приёмника испытывались одновременно и в одинаковых условиях.

Центральным в системе GPS «Навстар» является созвездие из 24 орбитальных спутников. Каждый спутник ретранслирует два навигационных сигнала: L1 на частоте 1575,42 МГц и L2 на частоте 1227,6 МГц. Сигнал L1 содержит код грубого (неточного) захвата и сопровождения частоты (С/А Code Coarse Acquisition Code), сигнал L2 - код точного определения частоты (PC Precise Code). Приёмник GPS принимает и коррелирует соответствующие сигналы от четырёх спутников и рассчитывает местоположение. Линия L1 обеспечивает обслуживание «гражданской» глобальной навигационной спутниковой системы, известной как обеспечение стандартного местоопределения (SPS Standard Positioning Service). Приёмник, приобретённый для персональной навигации у гражданских продавцов, по американской классификации называется «SPS приёмником». Архитектура такого приёмника обеспечивает для каждого пользователя широкие возможности в области исследований и эксплуатации. Гражданский приёмник может обеспечить очень высокую точность (местоопределения) при благоприятных условиях окружающей среды, однако его «открытость» и структура сигнала делают этот приёмник уязвимым к электронным помехам и электронному противодействию.

Военное обслуживание с использованием глобальной навигационной спутниковой системы, называемое обеспечением точного местоопределения (PPS Precise Positioning Service), разработано для очень точного местоопределения в условиях электронных помех и радиопротиводействия. МО США засекретило Р Code с целью контроля доступа к этому обеспечению. Шифрование, «закрытие» архитектуры точного местоопределения делается исключительно для пользователей, приемники которых имеют ключи для дешифрования и считывания сигналов точного местоопределения. Для доступа к военной глобальной навигационной спутниковой системе военный приёмник вначале обнаруживает код грубого захвата и сопровождение сигнала, а затем переключается на код точного определения сигнала. Сигнал «точного местоопределения» является более помехоустойчивым, чем сигнал гражданского стандартного местоопределения.

Американцы в районе Багдада провели анализ использования стандартного промышленного алгоритма и точности спутниковых данных и анализ программного обеспечения с целью сравнения технических характеристик военного перспективного приемника GPS для точного местоопределения (PPS DAGR PPS Defense Advanced GPS Receiver) (военного приёмника) и многоканального гражданского приёмника стандартного местоопределения (гражданского приёмника) в ходе трех сценариев. Сценарий 1 - характеристики снимались без помех глобальной навигационной спутниковой системе. Сценарий 2 - воздействие непреднамеренных помех от своих (американских) радиостанций на линии L1. Сценарий 3 - постановка активных помех группой передатчиков РЭП. Во всех трёх сценариях использовалась высокомобильная, многоколёсная боевая машина (HMMWV High Mobility Multi-wheeled Vehicle), на которой были установлены военный и многоканальный гражданский приёмники. Путь машины, двигавшейся по направлению к Багдаду, составил 46 миль. Результаты испытаний ярко высветили недостатки гражданских приёмников в условиях сложной помеховой обстановки и потенциальную опасность их использования в периоды ведения боевых действий.

Сценарий I. Нормальная окружающая среда.

Во время этого этапа испытаний сравнивалась точность определения местоположения военными и гражданскими приёмниками на всём пути следования машины при отсутствии помех. Оба приёмника одновременно рассчитывали местоположение. Средняя ошибка измерения военным приёмником составила 2,02 м, а гражданским приёмником - 4,03 м. По мнению автора статьи, оба приёмника (военный и гражданский) при отсутствии помех обеспечивают достаточную точность местоопределения для большинства военных операций. Военный приёмник даёт более точные данные.

Сценарий 2. Помехи сигналам на линии L1 (1575 МГц).

Второй этап испытаний проводился на том же самом пути движения машины и с теми же военным и гражданским приёмниками. По этому сценарию на линии L1 ставились помехи, создаваемые ретрансляционными радиостанциями УВЧ диапазона типа AN/GRC-226, расположенными к северо-востоку от испытательного маршрута. Мощность излучения каждого радиопередатчика составляла 10 Вт. Отношение помехи к сигналу составило от 20 дБ (наименьшая помеха) до 60 дБ (наибольшая помеха). В юго-восточной части маршрута движения машины находился район с высоким уровнем помеховой обстановки. В этом районе ошибка гражданского приёмника в определении местоположения достигала значения более 1 км. На этом участке испытательного маршрута военный приёмник предупреждал о помехах и отказывался выдавать ошибочные данные по местоопределению.

Сравнение ошибок в местопределении, полученных военными и гражданскими приёмниками, приводит к следующим трём положениям.

Первое, военные США могут неблагоприятно воздействовать на технические характеристики своей глобальной навигационной спутниковой системы связи, излучая радиосигналы мощностью 10 Вт непосредственно или рядом с частотой навигационного сигнала (непреднамеренные помехи).

Второе, среднее значение местоопределения военным приёмником было в восемь раз лучше, чем у гражданского приёмника в ходе этого сценария. В условиях благоприятной окружающей среды, которая была в период проведения первого этапа испытаний, военный приёмник ненамного превышал по точности гражданский приёмник. Анализ работы комплексов навигационных средств в сценарии 2 показал, что у обоих приёмников существенно ухудшилась точность измерений, однако у гражданского приёмника было значительно больше ошибок в местоопределении при возникновении помех на линии связи своей глобальной навигационной спутниковой системы.

Третье положение касается реакции военного и гражданского приёмников на высокий уровень отношения помехи к сигналу в юго-восточной части испытательного маршрута. В течение этого периода военный приёмник производил обнаружение при критическом уровне помех сигналу. В этих случаях на экране дисплея приёмника должно отображаться: «Предупреждение! Обнаружены помехи» для попытки навигации в условиях помех. Однако гражданский приёмник продолжал рассчитывать ошибочное местоопределение без индикации сигналов помех для пользователя, помимо того, что было потеряно слежение за спутником. В этом эксперименте гражданский приёмник определял местоположение в течение всего периода высокого уровня отношения помехи к сигналу с ошибкой от 100 до более 1000 м.

Сценарий 3. Отказ (в местоопределении) при использовании нескольких станций помех.

Третий сценарий представлен угрозой преднамеренного противодействия глобальной спутниковой навигационной системе, с которой могут столкнуться США. Вокруг части Багдада было установлено шесть передатчиков помех мощностью 20 Вт каждый. Целью такого построения передатчиков РЭП был срыв точного местоопределения с использованием системы GPS. Оранжевый и красный контуры, указывающие на самый высокий уровень отношения помехи к сигналу, частично был направлен к центру построения передатчиков помех, указывая на ухудшение точности местоопределения системой GPS в этом районе.

Ошибка в определении местоположения гражданским приёмником оказалась значительно больше, чем у военного приёмника. У военного приёмника она лежала в пределах 0-100 м, у гражданского приёмника- 0-1000 м.

Диаграмма ошибок, полученная в сценарии 3, показывает, что военный и гражданские приёмники реагируют на помехи также как и в сценарии 2. Оба приёмника подвергались воздействию преднамеренных помех, однако в общем случае военный приёмник отказывался от расчётов местонахождения в условиях таких помех. В случаях, когда военный приёмник мог рассчитывать местоположение, самая большая ошибка составила менее 60 м.

Как и в сценарии 2, гражданский приёмник рассчитывал местоположение в течение половины времени движения по испытательному маршруту в период проведения испытаний по сценарию 3 без индикации помех для пользователя. Гражданский приёмник чаще всего определял местоположение с ошибкой более 500 м и с отклонениями, достигающими в некоторых случаях I км.

Со времени проведения операции «Буря в пустыне» глобальная навигационная спутниковая система стала сердцевиной местоопределения, навигации и технологии синхронизации по времени ВС США и их союзников. При этом представители ВС США представляют, что сигналы глобальной навигационной системы проходят путь до приёмника через космическое пространство длиною 12400 миль и уязвимы к помехам, делая систему GPS основной целью электронной войны. Американские военные специалисты уверены, что в период проведения операции «Свобода Ираку» антикоалиционные силы неоднократно пытались поставить помехи сигналам GPS и что такие угрозы являются очень реальными в современных условиях в районе ведения боевых действий.

Анализ, представленный в этой статье, показывает возможные последствия использования гражданских приёмников в боевых действиях. Во-первых, гражданский приёмник обеспечивает приемлемую точность в условиях безпомеховой обстановки, но с меньшей точностью, чем военный приёмник. Во-вторых, электронные помехи от своих радиопередающих устройств УВЧ диапазона и преднамеренные помехи неблагоприятно воздействуют на оба приёмника. Однако в сценариях, в которых присутствуют помехи, ошибки местоопределения гражданским приёмником были от 8 до 16 раз больше, чем у военного приёмника, с многократным получением ошибок более 1000 м. В конечном итоге, когда отношение помехи к сигналу становится очень большим, то военный приёмник обеспечивает оповещение о помехах и отказывается рассчитывать ошибочное местоположение, в то время как гражданский приёмник в таких условиях определяет местоположение с большими ошибками без оповещения пользователя о помехах.

Анализ комплектов навигационного оборудования показывает, что пользователь гражданским приёмником не может быть уверен в точности определения местоположения на поле боя, при считывании данных с экрана этого приёмника. В настоящее время в периоды ведения боевых действий свои электронные средства и противника могут создать случайные или преднамеренные помехи незащищённому в электронном отношении гражданскому приёмнику, что приводит к ошибкам в местоопределении и не оповещении пользователя о помехах. Такая ошибка может оказаться роковой под огнём противника.

Proceedings. - 2005. - October. - P. 72-73.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации