А.П. Мелихова – аспирант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого E-mail: antonina_92@list.ru

И.А. Цикин – д.т.н., профессор, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого E-mail: tsikin@mail.spbstu.ru

Синтезирован оптимальный по обобщенному критерию отношения правдоподобия алгоритм принятия решения о целостности навигационного поля глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в условиях воздействия источника имитационной помехи с неизвестными координатами. Отмечено, что алгоритм предназначен для реализации «прямого» пеленгационного метода контроля целостности и предполагает построение функций правдоподобия реализаций анализируемых процессов непосредственно на элементах приемной антенной решетки навигационного объекта. Проведен сравнительный анализ данного алгоритма с алгоритмом «постобработки», также реализующим пеленгационый метод и рассчитанным на использование функций правдоподобия результатов отдельной процедуры пеленгования источников навигационных сигналов. Показано, что в смысле вероятностных характеристик прямой алгоритм значительно выигрывает в сравнении с алгоритмом постобработки. При оценке вычислительной сложности этих алгоритмов рассматривается их реализация на основе малоэлементной антенной решетки. Отдельно рассмотрены случаи, когда процедура пеленгования, необходимая для реализации алгоритма постобработки, учитывается при оценке вычислительных затрат, либо на навигационном объекте используются результаты пеленгования, уже полученные при решении каких-либо иных задач. Показано, что в первой ситуации прямой алгоритм выигрывает по вычислительным затратам в сравнении с алгоритмом постобработки, в то время как во второй ситуации алгоритм постобработки оказывается значительно проще.

1. M.O.P. Teunissen  Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems // Springer International Publishing. 2017. P. 1327.
2. Azoulai L. and Ion. GNSS Threats and Aviation, Mitigation Techniques, Alternatives and Regulation // Proceedings of the 24th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (Ion Gnss 2011). 2011. P. 1897−1906.
3. Ahn J., Lee Y.J., Won D.H., Jun H.S., Yeom C., Sung S., and Lee J.O. Orbit Ephemeris Failure Detection in a GNSS Regional Application // International Journal of Aeronautical and Space Sciences. March 2015. V. 16. № 1. P. 89−101.
4. Zhou M., Liu Y., Xie L., H. Li, M.Q. Lu, Liu P., and Inst N. Performance Analysis of Spoofing Signal Ratio for Receiver-Spoofer // Proceedings of the International Technical Meeting of the Institute of Navigation. 2017. P. 898−911.
5. Milner C., Macabiau C. and Thevenon P. Bayesian Inference of GNSS Failures // Journal of Navigation. March 2016. V. 69. № 2. P. 277−294.
6. Vegni C., Neri A. and Inst N. GNSS Interference: Effects and Solutions // Proceedings of the Ion 2015 Pacific Pnt Meeting. 2015. P. 454−469.
7. Ioannides R.T., Pany T. and Gibbons G. Known Vulnerabilities of Global Navigation Satellite Systems, Status, and Potential Mitigation Techniques // Proceedings of the Ieee. June 2016. V. 104. № 6. P. 1174−1194.
8. Curran J.T., Navarro M., Anghileri M., Closas P. and Pfletschinger S. Coding Aspects of Secure GNSS Receivers // Proceedings of the Ieee. June 2016. V. 104. № 6. P. 1271−1287.
9. Wang F., H. Li and M.Q. Lu. GNSS Spoofing Detection and Mitigation Based on Maximum Likelihood Estimation // Sensors. Jule 2017. V. 17. № 7.
10. Ochin E. Detection of Spoofing using Differential GNSS // Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin-Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej W Szczecinie. 2017. V. 50. № 122. P. 59−67.
11. Gross J.N., Humphreys T.E. and Inst N. GNSS Spoofing, Jamming, and Multipath Interference Classification using a MaximumLikelihood Multi-Tap Multipath Estimator // Proceedings of the International Technical Meeting of the Institute of Navigation. 2017. P. 662−670.
12. Zhang Z.J. and Zhan X.Q. GNSS Spoofing Network Monitoring Based on Differential Pseudorange // Sensors. October 2016. V. 16. № 10.
13. Liu Y., Q.W. Fu, Liu Z.B., S.H. Li and Inst N. GNSS Spoofing Detection Ability of a Loosely Coupled INS/GNSS Integrated Navigation System for Two Integrity Monitoring Methods // Proceedings of the International Technical Meeting of the Institute of Navigation. 2017. P. 912−921.
14. Tao H.Q., H. Li, Zhang W.N., M.Q. Lu and Inst N. A Recursive Receiver Autonomous Integrity Monitoring (Recursive-RAIM) Technique for GNSS Anti-Spoofing // Proceedings of the 2015 International Technical Meeting of the Institute of Navigation. 2015. P. 738−744.
15. Broumandan, Jafarnia-Jahromi A, Daneshmand S. and Lachapelle G. Overview of Spatial Processing Approaches for GNSS Structural Interference Detection and Mitigation // Proceedings of the Ieee. June 2016. V. 104. № 6. P. 1246−1257.
16. Psiaki M.L., B.W. O'Hanlon, Powell S.P., Bhatti J.A., Wesson K.D., Humphreys T.E., Schofield A. and Inst N. GNSS Spoofing Detection using Two-Antenna Differential Carrier Phase // Proceedings of the 27th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (Ion Gnss 2014). 2014. P. 2776−2800.
17. Bitner T., Preston S., Bevly D. and Inst N. Multipath and Spoofing Detection Using Angle of Arrival in a Multi-Antenna System // Proceedings of the 2015 International Technical Meeting of the Institute of Navigation. 2015. P. 822−832.
18. Tsikin and Melikhova A. Angle-of-Arrival GPS Integrity Monitoring Insensitive to Satellite Constellation Geometry // Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networks and Systems, NEW2AN 2016/uSMART 2016. 2016. V. 9870. P. 584−592.
19. Daneshmand S., Sokhandan N., Lachapelle G. and Inst N. Precise GNSS Attitude Determination Based on Antenna Array Processing // Proceedings of the 27th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (Ion Gnss 2014). 2014. P. 2555−2562.
20. Daneshmand S., Jahromi A.J., Broumandan A. and Lachapelle G. GNSS Space-Time Interference Mitigation and Attitude Determination in the Presence of Interference Signals // Sensors. June 2015. V. 15. № 6. P. 12180−12204.
21. Vagle N., Broumandan A., Jafarnia A. and Lachapelle G. Characterization of GNSS Measurement Distortions Due to Antenna Array Processing in the Presence of Interference Signals // 2014 Ubiquitous Positioning Indoor Navigation and Location Based Service (Upinlbs). 201. P. 71−804.
22. Vagle N., Broumandan A., Jafarnia-Jahromi A. and Lachapelle G. Performance analysis of GNSS multipath mitigation using antenna arrays // The Journal of Global Positioning Systems. 4 November 2016. V. 14. № 1. P. 4.
23. Мелихова А.П., Цикин И.А. Оптимизация алгоритма принятия решения для пеленгационного метода контроля целостности навигационного поля с учетом реальных конфигураций созвездий ГНСС // Радиотехника. 2016. № 12. С. 134−143.
24. Closas P. and A. Gusi-Amigo. Direct Position Estimation of GNSS Receivers // Ieee Signal Processing Magazine. September 2017. V. 34. № 5. P. 72−84.
25. Цикин И.А., Щербинина Е.А. Потенциальная точность оценки углов ориентации на основе анализа функции правдоподобия сигналов GPS на элементах приемной антенной решетки // Радиотехника. 2016. № 12. С. 144−149.
26. Tsikin I.A., Melikhova A.P. Direct signal processing for GNSS integrity monitoring//International Conference on Next Generation Wired/Wireless Networking. – Springer International Publishing. 2017. С. 584−592.
27. Шахтарин Б.И., Сизых В.В., Сидоркина Ю.А. Синхронизация в радиосвязи и радионавигации // М.: Горячая линия Телеком. 2011. Т. 278.
28. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 3. Обработка сигналов в радио- и гидролокации и прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех. 1977. 663 с.
29. Van Trees H.L. Detection, estimation, and modulation theory. John Wiley & Sons. 2004.
30. Van Trees H.L. Optimum array processing: Part IV of detection, estimation and modulation theory. New York, NY (USA): John Wiley & Sons. 2002.