RU2666785C1

RU2666785C1 - Method and system of blocking unauthorized channel of information transmission from earth based radio transmitter to spacecraft

Info

Publication number: RU2666785C1
Application number: RU2017134766A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Ватутин; Александр Владимирович Воля; Леонид Сергеевич Коваленко; Сергей Александрович Донцов; Артем Юрьевич Акулов
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2018-09-12

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering and can be used to provide blocking of "Earth station (ES) – spacecraft (SC)" space radio links (SRL). For blocking an unauthorized transmission channel use AC (aircraft), whose position in space is maintained in such a way, so that it is in the zone of direct radio visibility from the earth station or from a fixed point in the vicinity of the disposition of several ESs to the spacecraft. AC has radio receiving and radio transmitting devices on board, the orientation of the radiation patterns is maintained during the flight, for the radio receiver – to the location of the ES, and for the radio transmitter – in the direction of the SC.EFFECT: technical result consists in the possibility of detecting in real time the parameters of the signals of an unauthorized SRL from one or several terrestrial transmitters in a fixed area of their dislocation to the SC on-board satellite receiver and use them to generate and transmit an interference signal from the aircraft (AC) board.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для осуществления блокирования несанкционированных космических радиолиний (КРЛ) «земная станция (ЗС) – космический аппарат (КА)» при отсутствии априорных данных о параметрах бортового приёмника КА при передаче данных с ЗС на КА.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to block unauthorized space radio links (CRL) "earth station (AP) - spacecraft (SC)" in the absence of a priori data on the parameters of the onboard receiver of the SC when transmitting data from the AP to the SC.

Из уровня техники известен «Способ мониторинга космической радиолинии "Земля – КА" и система для его реализации» (патент на изобретение RU 2 578 169). В RU 2 578 169 используют тропосферную приёмную станцию, главный лепесток антенны которой наводят на локальную область интенсивного рассеивания в тропосфере радиосигнала КРЛ. Устанавливают частоту приёмника тропосферной приемной станции равную частоте передающей станции КРЛ. Принимают отражённый сигнал КРЛ от локальной области интенсивного рассеивания тропосферы, по принятому отражённому сигналу КРЛ осуществляют её мониторинг. Недостатком этого способа и системы на его основе является необходимость априорного знания частот передающей ЗС и бортового приемника КА, а также отсутствие возможности селекции сигналов от различных ЗС.The prior art known "Method for monitoring a space radio link" Earth - SC "and a system for its implementation" (patent for the invention RU 2 578 169). In RU 2 578 169, a tropospheric receiving station is used, the main lobe of the antenna of which is directed to the local region of intense scattering in the troposphere of the radio-frequency radar signal. Set the frequency of the receiver of the tropospheric receiving station equal to the frequency of the transmitting station KRL. A reflected signal of the RRL is received from the local region of intense scattering of the troposphere; it is monitored by the received reflected signal of the RRL. The disadvantage of this method and a system based on it is the need for a priori knowledge of the frequencies of the transmitting satellite and the onboard receiver of the spacecraft, as well as the lack of the ability to select signals from various satellites.

Наиболее близким к заявленным способу и системе является «Система радиоподавления несанкционированного дуплексного канала космической связи» (патент на изобретение RU 2 564 535). Здесь, обеспечивают подавление несанкционированного канала связи, организованного между КА и наземным терминалом. Используют эффект возникновения отражённых в локальной области тропосферы с интенсивным рассеиванием радиосигналов несанкционированных дуплексных каналов, а также приёмо-передающей станции, осуществляющей приём радиосигналов несанкционированных дуплексных каналов, излучаемых КА, и излучение помехового радиосигнала для несанкционированного канала, излучаемого наземным приёмо-передающим терминалом. Предполагается повышение эффективности и быстродействия радиоподавления несанкционированных дуплексных каналов космической связи без использования бортовых ретрансляторов. Недостаток данного способа и системы на его основе – отсутствие возможности однозначного определения района дислокации несанкционированного источника излучения, необходимость использования приёмо-передающей тропосферной станции и станции формирования и излучения помехового радиосигнала для несанкционированного канала.Closest to the claimed method and system is the "Radio suppression system of an unauthorized duplex space communication channel" (patent for the invention RU 2 564 535). Here, suppression of an unauthorized communication channel organized between the spacecraft and the ground terminal is provided. They use the effect of the appearance of unauthorized duplex channels reflected in the local area of the troposphere with intense scattering of radio signals, as well as of a transmitting and receiving station that receives radio signals of unauthorized duplex channels emitted by the spacecraft, and radiation of an interfering radio signal for an unauthorized channel emitted by a ground transmitting and transmitting terminal. It is supposed to increase the efficiency and speed of radio suppression of unauthorized duplex space communication channels without the use of airborne transponders. The disadvantage of this method and a system based on it is the lack of the ability to unambiguously determine the area of dislocation of an unauthorized radiation source, the need to use a transmit-receive tropospheric station and a station for generating and emitting an interference radio signal for an unauthorized channel.

В свою очередь, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в обеспечении блокирования несанкционированных КРЛ «ЗС – КА» путём создания интеллектуальных помех бортовому приёмнику КА при отсутствии априорных данных о его настройках в текущий момент времени на приём и обработку определенного типа сигналов.In turn, the technical problem to be solved by the claimed invention is aimed at ensuring the blocking of unauthorized SSC - SC satellite radar by creating intellectual interference to the onboard satellite receiver in the absence of a priori data on its settings at the current time for receiving and processing a certain type of signal .

Решение технической проблемы обеспечивается тем, что при осуществлении способа блокирования несанкционированной космической радиолинии «ЗС – КА» предполагается:The solution to the technical problem is provided by the fact that when implementing the method of blocking an unauthorized space radio link "ZS - KA" it is assumed:

- использование воздушного судна (ВС, либо нескольких ВС) текущие координаты центра масс которого поддерживаются так, чтобы они находились на линии прямой радиовидимости КА либо с ЗС несанкционированного радиопередатчика либо радиопередатчиков, либо из характерной точки района её размещения, координаты которых априорно известны;- the use of an aircraft (aircraft, or several aircraft) whose current center of mass coordinates are maintained so that they are on the direct line of sight of the spacecraft either from the ground station of an unauthorized radio transmitter or radio transmitters, or from a characteristic point in the area of its location, the coordinates of which are a priori known;

- оснащение ВС бортовой аппаратурой, обеспечивающей наведение главного лепестка диаграммы направленности приёмной антенны комплекта аппаратуры обеспечения блокирования канала передачи информации на точку на поверхности Земли, координаты которой совпадают либо с координатами места размещения ЗС, либо с координатами фиксированной точки района где размещены блокируемые одна или несколько ЗС;- equipping the aircraft with on-board equipment providing guidance of the main lobe of the receiving antenna radiation pattern of the set of equipment for blocking the information transmission channel to a point on the Earth’s surface, the coordinates of which coincide either with the coordinates of the location of the AP or with the coordinates of a fixed point in the area where one or more of the blocked APs are located ;

- приём сигналов от излучающего одного или нескольких радиопередатчиков ЗС, формирование помехи, наведение главного лепестка диаграммы направленности передающей антенны комплекта аппаратуры обеспечения блокирования канала передачи информации на КА и передача помехового сигнала в его направлении.- reception of signals from the emitting one or more radio transmitters of the AP, interference generation, pointing the main lobe of the radiation pattern of the transmitting antenna of the set of equipment for blocking the information transmission channel to the spacecraft and transmitting the interference signal in its direction.

Система для реализации способа блокирования несанкционированной космической радиолинии «ЗС – КА» предусматривает использование одного или нескольких ВС, пункт управления ВС, обеспечивающий передачу на его борт информации о параметрах движения КА на фиксированный момент времени и координат местоположения ЗС, либо характерной точки района, в котором размещены одна или несколько блокируемых ЗС. Используют ВС, положение которого в воздушном пространстве поддерживается так, чтобы он находился в зоне прямой радиовидимости с ЗС или из фиксированной точки в районе дислокации нескольких ЗС на КА, и имеющего на борту радиоприёмное и радиопередающее устройства, ориентация диаграмм направленности которых поддерживается в процессе полета ВС следующим образом: для радиоприёмного устройства – на район размещения ЗС, а для радиопередающего устройства – в направлении на КА.The system for implementing the blocking method of the unauthorized space radio link “ZS - KA” provides for the use of one or more aircraft, an aircraft control center that provides information on board the spacecraft motion parameters at a fixed time and coordinates of the space station’s location, or a characteristic point in the area where one or more blocked APs are placed. An aircraft is used, the position of which in airspace is maintained so that it is in the direct radio-visibility zone from the AP or from a fixed point in the area of the deployment of several APs on the spacecraft, and having on board a radio receiving and transmitting device, the orientation of whose radiation patterns is maintained during the flight of the aircraft as follows: for a radio receiving device - to the area of the AP location, and for a radio transmitting device - in the direction of the spacecraft.

Предложенные способ и система блокирования несанкционированного канала передачи информации пояснены схемой, на которой:The proposed method and system for blocking an unauthorized information transmission channel is illustrated by a scheme in which:

1 – излучающие ЗС; 2 – КА, обеспечивающий ретрансляцию сигналов ЗС; 3 – раствор диаграммы направленности, обеспечиваемый антенной системой ЗС; 4 – ВС; 5 – помеховый сигнал на КА, излучаемый с ВС; 6 – линия прямой радиовидимости КА с ЗС; 7 – пункт управления ВС; 8 – канал обмена информацией между пунктом управления и КА; 9 – траектория движения центра масс КА. 1 - radiating ES; 2 - KA, providing relaying signals ZS; 3 - a solution of the radiation pattern provided by the antenna system of the AP; 4 - aircraft; 5 - interference signal to the spacecraft emitted from the aircraft; 6 - line of direct radio visibility of a spacecraft with a satellite; 7 - aircraft control point; 8 - information exchange channel between the control center and the spacecraft; 9 - trajectory of the center of mass of the spacecraft.

При осуществлении предложенного способа и работе системы на пункте управления 7 формируется план решения задачи по блокированию несанкционированной КРЛ «ЗС – КА» с использованием ВС, приспособленного для решения этой задачи. Предполагаются известными данные по географическим координатам характерной точки района дислокации ЗС или координаты отдельных ЗС. То есть, в районе дислокации могут находиться несколько ЗС ориентированных на обеспечение информационного взаимодействия с другими абонентами через ретрансляторы КА определённой спутниковой системой связи, параметры движения которых на орбите предполагаются известными на пункте управления 7. Каждая из ЗС может излучать радиосигналы Sⁿ(t) в створе своей диаграммы направленности с частотой несущей fⁿ0, где n Є {1…N}, а N – общее число ЗС. Для решения задачи блокирования КРЛ «ЗС – КА» при отсутствии априорных данных о настройках бортовой аппаратуры КА на линию 5 прямой радиовидимости КА из района дислокации ЗС или с отдельной ЗС с известными координатами выводится ВС 4, оснащённое соответствующей бортовой аппаратурой. When implementing the proposed method and the operation of the system at control point 7, a plan for solving the problem of blocking the unauthorized KRL "ZS - KA" using an aircraft adapted to solve this problem is formed. It is assumed that the known data on the geographical coordinates of the characteristic point of the area of dislocation of the AP or the coordinates of individual AP. That is, in the dislocation area there can be several APs oriented towards ensuring informational interaction with other subscribers through spacecraft repeaters with a certain satellite communication system, the parameters of which in orbit are assumed to be known at control point 7. Each of the APs can emit radio signals S ⁿ (t) in In the alignment of its radiation pattern with a carrier frequency f ⁿ 0, where n Є {1 ... N}, and N is the total number of APs. To solve the “ZS - KA” airborne radar locking task, in the absence of a priori data on the spacecraft’s onboard equipment settings, the AC 4 equipped with the corresponding avionics is displayed from the satellite’s direct radio visibility line 5 from the satellite’s deployment area or with a separate satellite with known coordinates.

Бортовая аппаратура включает приёмо-передатчик для взаимодействия с пунктом управления 7; абонентский комплект аппаратуры спутниковой навигации для оперативного определения ВС своих координат; радиоприёмник сигналов с ЗС с узконаправленной ориентируемой антенной; радиопередатчик помеховых сигналов на КА с узконаправленной ориентируемой антенной. Также, бортовая аппаратура ВС включает информационно-управляющий вычислительный комплекс для выработки управляющих команд на приводы приёмных и передающих антенн, а также в органы управления полетом ВС для обеспечения его положения на линии прямой радиовидимости КРЛ «ЗС – КА», обработки принятых сигналов от ЗС и формирования помеховых сигналов, излучаемых в направлении текущего положения КА и т.п. При наведении приёмной антенны ВС 4 на местоположение ЗС 1 или же на характерную точку района размещения нескольких ЗС сигналы S(t) КРЛ поступает на вход приёмного устройства ВС 4. Этот сигнал передается в бортовую аппаратуру ВС для формирования помехового сигнала и передачи его в направлении бортового приёмника КА, создавая помехи, препятствующие его функционированию. On-board equipment includes a transmitter-receiver for interaction with control point 7; subscriber set of satellite navigation equipment for the operational determination of aircraft of their coordinates; a signal receiver from the AP with a narrowly oriented oriented antenna; a jammer radio transmitter on a spacecraft with a narrowly oriented oriented antenna. Also, the aircraft's on-board equipment includes an information-control computing complex for generating control commands for receiving and transmitting antenna antennas, as well as in the flight control organs of the aircraft to ensure its position on the direct radio-visibility line of the KRL "ZS - KA", processing received signals from the ZS and generating interference signals emitted in the direction of the current position of the spacecraft, etc. When the receiving antenna of the aircraft 4 is pointed at the location of the AP 1 or at a characteristic point in the area where several APs are located, the SRL signals S (t) of the SCRL are input to the receiver of the aircraft 4. This signal is transmitted to the aircraft's on-board equipment to generate an interfering signal and transmit it in the direction spacecraft receiver, creating interference that interferes with its functioning.

Таким образом, предложены способ и система блокирования несанкционированного канала передачи информации, обеспечивающие блокирование несанкционированных КРЛ «ЗС – КА» путём создания интеллектуальных помех бортовому приёмнику КА при отсутствии априорных данных о его настройках в текущий момент времени на приём и обработку определенного типа сигналов.Thus, a method and system for blocking an unauthorized information transmission channel has been proposed, which ensures the blocking of unauthorized “ZS - KA” airborne radar systems by creating intellectual interference to the onboard spacecraft receiver in the absence of a priori data about its settings at the current time for receiving and processing a certain type of signal.

Claims

1. A method of blocking an unauthorized channel for transmitting information from at least one radio transmitter of an earth station to at least one spacecraft, comprising

reception, as well as determining the structure and parameters of the signal emitted by this radio transmitter,

the formation and transmission in real time of the interfering signal in the direction of the onboard receiver of the spacecraft, characterized in that,

at least one aircraft, with at least one set of equipment for providing blocking of the information transmission channel from said radio transmitter, is arranged for the duration of the channel blocking session so that

the center of mass of the aircraft was on the line of direct radio visibility between the aforementioned radio transmitter and spacecraft, and

antennas for receiving signals from the said earth station radio transmitter and the onboard transmitter emitting interference, which are part of the information transmission channel blocking equipment kit, are oriented, respectively, in the direction of the locations of the said radio transmitter and the spacecraft, and

the aircraft control center interacting with a set of equipment for blocking the information transmission channel ensures the formation and transmission to the aircraft of information on the motion parameters of the spacecraft set to block data on the coordinates of the location or area of the earth station deployment, tasks for solving the blocking task — start time and ending blocking sessions.

2. A system for blocking an unauthorized channel for transmitting information from at least one radio transmitter of an earth station to at least one spacecraft, involving the use of

at least one set of equipment for blocking the channel for transmitting information from a given radio transmitter, including

an antenna and a receiver of signals from a radio transmitter, a processor of the received signals, a shaper of an interfering signal, and also an antenna and a transmitter of interfering signals, moreover, for this antenna, it is possible to dynamically orient the axis of the radiation pattern to said spacecraft, characterized in that

the specified set of equipment for blocking the channel for transmitting information from the aforementioned radio transmitter is located on board at least one aircraft and includes an on-board computer system that generates control signals for jamming, movement and orientation of the aircraft,

for the specified antenna receiving signals from the radio transmitter, the dynamic orientation of the axis of the radiation pattern is provided at the location of said radio transmitter,

transmitting and receiving equipment and an antenna of information interaction with at least one control point of the aircraft,

the aircraft control center ensures the formation and transmission to the aircraft of information on the motion parameters of the spacecraft set to block data on the coordinates of the location or area of the earth station’s deployment, tasks for solving the blocking task — the time of the beginning and end of blocking sessions.