П.А. Кудряшева 1, А.С. Давыденко 2

1,2 Высшая школа прикладной физики и космических технологий,

Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

1 kudriasheva.pa@gmail.com; 2 ammodo@ya.ru

Постановка проблемы. Фазовые интерферометрические методы являются одними из самых точных методов определения угловой ориентации (УО) объектов по сигналам ГНСС. В присутствии преднамеренных помех невозможно получить фазовые измерения с разнесенных приемных антенн навигационной аппаратуры потребителя (НАП) ГНСС и, следовательно, невозможно определить УО объектов фазовыми интерферометрическими методами.

Цель. Построить однобазовый интерферометр на двух адаптивных антенных решетках (ААР) для определения угловой ориентации (курсового угла) по сигналам ГНСС в присутствии помех. 

Результаты. Представлен вариант схемы построения интерферометра на ААР. Предложен метод эталонных разностей фаз (МЭРФ) с учетом использования ААР. Приведены результаты полунатурного моделирования на основе записей реальных сигналов, в результате которого определена угловая ориентация однобазового интерферометра при воздействии преднамеренной широкополосной помехи. Проведено статистическое моделирование, которое показало выигрыш в помехозащищенности МЭРФ при использовании ААР более, чем на 40 дБ.

Практическая значимость. В отличие от исходного МЭРФ предложенный метод с использованием ААР позволяет определять угловую ориентацию объекта при отношении помеха/сигнал более чем 25 дБ.

Кудряшева П.А., Давыденко А.С. Определение угловой ориентации однобазового интерферометра по сигналам ГНСС GPS в условиях воздействия помех // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24). С. 31−42. DOI: 10.18127/j00338486-202012(24)-03.

1. Прохорцов А.В. Методы определения параметров ориентации подвижных объектов по сигналам спутниковых радионавигационных систем // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 258−267.
2. Тяпкин В.Н., Гарин Е.Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС. Красноярск: Сибирский федеральный университет. 2012.
3. Давыденко А.С., Макаров С.Б. Применение метода эталонной разности фаз для определения пространственной ориентации объекта // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013. № 2(169).  C. 39−46.
4. Shcherbinina E., Tsikin I. GPS antenna array calibration for attitude determination based on reference phase difference method // 2016 39th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP) 10.1109/TSP.2016.7760853. 2016.  Р. 174−177. 
5. Tsikin I., Shcherbinina E. GNSS Attitude Determination Based on Antenna Array Space-Time Signal Processing // Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networks and Systems: 16th International Conference, NEW2AN 2016, and 9th Conference, ruSMART 2016. St. Petersburg, Russia, September 26-28, 2016, Proceedings. Cham: Springer International Publishing, 2016. Р. 573−583.
6. Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д., Мошкина Т.Г. Потенциальная помехоустойчивость навигационной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем // Сибирский журнал науки и технологий. 2012. № 3. С. 113−119.  
7. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Радиотехника. 2010.
8. Немов А.В. Цифровые антенные решетки: новое качество спутниковых радионавигационных систем. СПб: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2014. 159 с.
9. Ефименко В.С., Харисов В.Н., Павлов В.С. Оптимальные алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов и их характеристики // Радиотехника. 2016. № 9. С. 113−120.
10. Яскин Ю.С., Харисов В.Н., Ефименко В.С., Бойко С.Н., Быстраков С.Г., Пастухов А. В., Савельев С.А. Характеристики подавления помех в первом образце помехоустойчивой аппаратуры потребителей СРНС ГЛОНАСС/GPS с адаптивной антенной решёткой // Радиотехника. 2010. № 7. С. 127−136.
11. Fernandez-Prades C., Arribas J. and Closas P. Robust GNSS Receivers by Array Signal Processing: Theory and Implementation, in Proceedings of the IEEE. V. 104. № 6. Р. 1207−1220.
12. Vagle, Niranjana et al. Analysis of Multi-Antenna GNSS Receiver Performance under Jamming Attacks. Sensors (Basel, Switzerland). 2016. V. 16. № 11. Р. 1937. 
13. Rachitskaya A. P., Oshuev A.M. Estimation of the GNSS signal time-of-arrival in the presence of a Gaussian interference located in space // Journal of Physics: Conference Series. 2019. V. 1326. P. 012047. 
14. Cao L., An X., Hong G., and Guo B. Analysis of measurement biases induced by adaptive antenna arrays for GNSS receivers. 2016 12th International Conference on Natural Computation, Fuzzy Systems and Knowledge Discovery. 2016. Р. 1863−1867.
15. 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). Corpus Christ, TX. 2014. Р. 71−80.
16. McGraw G.A., McDowell C., Kelly J.M. GPS Anti-Jam Antenna System Measurement Error Characterization and Compensation. Proceedings of the 19th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2006), Fort Worth, TX. September 2006. Р. 705−714.
17. Немов А.В., Кирсанов И.Ю. Технология помехоустойчивого измерения пространственной ориентации летательных аппаратов по сигналам GPS/ГЛОНАСС для перспективного бортового радионавигационного комплекса // Приборы и системы управление, контроль, диагностика. 2001. № 4. С. 50−55.
18. Тяпкин В.Н., Фатеев Ю.Л., Дмитриев Д.Д., Гарин Е.Н., Ратушняк В.Н. Возможные варианты построения помехозащищенной навигационной аппаратуры, способной определять пространственную ориентацию объекта // Радионавигационные технологии. 2015. С. 48−53.
19. Тяпкин В.Н. Определение угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов при воздействии преднамеренных широкополосных помех // Успехи современной радиоэлектроники. 2012. № 9. С. 100−106.
20. Патент №2618520 (РФ), МПК51 G01S 1/00, G01S 5/02. Способ угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов / В.Н. Тяпкин, В.Н. Ратушняк, Д.Д. Дмитриев, А.Б. Гладышев, Н.С. Кремез; заявл. 18.04.2016; опубл. 04.05.2017.
21. Патент №2553270 (РФ), МПК7 G01S5/00. Способ и устройство определения угловой ориентации летательных аппаратов / А.А. Гетманцев, А.С. Давыденко, А.В. Терентьев и др. Заявл. 15.04.14; опубл. 10.06.15. Бюл. № 16.
22. Gecan A.S., Zoltowski M.D. Advanced adaptive null steering concepts for GPS // IEEE Military Communications Conference. 1995. V. 3.