Как антенна CRPA сохраняет работу ГНСС под помехами
Обычная антенна ГНСС слышит всё небо одинаково, поэтому помеха мощностью в несколько ватт заглушает спутники, сигнал которых у земли — около −130 дБм. Антенна CRPA — это решётка элементов: она определяет, откуда идёт помеха, и перестаёт слушать это направление, а спутники остаются в приёме.
Спутники шепчут, помехи кричат.
Спутники ГНСС находятся на высоте около 20 000 км. У земли их сигнал ослабевает примерно до −130 дБм — это ниже собственного теплового шума приёмника; приёмник находит его только корреляцией с известным кодом. Помехе такие ухищрения не нужны: передатчик мощностью 1 Вт в 10 км при прямой видимости даёт у антенны около −86 дБм.
Такая помеха сильнее спутникового сигнала примерно на 44 дБ — почти в 25 000 раз. Обычная антенна не отличает одно от другого, и приёмник теряет захват.
Не перекричать помеху, а перестать её слушать
Обычная антенна ГНСС — антенна с фиксированной диаграммой направленности (FRPA) — имеет одну неизменную диаграмму. Помеху она принимает с тем же усилением, что и спутники, и как только помеха становится сильнее, решение пропадает.
Антенна с управляемой диаграммой направленности (CRPA) электронно объединяет несколько элементов и перестраивает свою диаграмму в реальном времени. Усиление в сторону неба сохраняется, а в направлении помехи падает почти до нуля — формируется нуль.
Спутник ГНССПомехаДиаграмма направленности (разрез по углу места)
От элементов до чистого решения
-
01
Элементы
От 4 до 16 элементов принимают и спутники, и помеху — каждый с небольшой задержкой, потому что стоит в своей точке.
-
02
Веса
Модуль подавления измеряет эти различия и задаёт каждому элементу вес по амплитуде и фазе.
-
03
Нуль
При сложении с этими весами помеха гасится — в её сторону направлен глубокий нуль. Веса пересчитываются непрерывно, и нуль следует за движущейся помехой и разворотом платформы.
-
04
Решение
Спутники приходят с разных направлений, поэтому подавление одного направления почти не затрагивает их. Очищенный сигнал идёт на приёмник, и решение по координатам и времени продолжается.
Перетащите помехи сами
Двигайте помеху, добавляйте новые, меняйте размер решётки — и смотрите, сколько нулей она может сформировать и сколько спутников удерживает.
- Нули / предел
- 1 / 3
- Спутники
- 7 / 7
Упрощённая модель для наглядности: реальная диаграмма зависит от геометрии решётки и установки.
Что означают цифры в характеристиках
N элементов — до N−1 помех
Решётка из N элементов формирует не более N−1 независимых нулей. Это геометрия, а не прошивка: она определяет, сколько независимых помех терминал подавляет одновременно.
dBc — насколько сильнее может быть помеха
dBc — отношение помеха/сигнал, при котором терминал сохраняет рабочее решение. ≥120 dBc — это помеха в 10¹² раз сильнее спутникового сигнала. С ростом числа помех цифра снижается: каждый нуль расходует часть возможностей решётки. Поэтому читайте её только вместе с числом помех.
Сектор и типы помех
Цифру подавления можно сравнивать, только зная, против чего и в каком секторе её измеряли. Терминалы infoX специфицированы для пяти типов помех по всей сфере:
Азимут 0–360°, угол тангажа: от -90 до 90°
- Ограниченная по полосе гауссова белая помеха
- Помеха с согласованным со спектром расширения спектром
- Импульсные помехи
- Сканирующие по частоте помехи
- Смешанные помехи
Спуфинг — тихая угроза
Спуфер передаёт поддельные спутниковые сигналы — с правильными кодами и правдоподобным временем, — описывающие выбранную им позицию. Приёмник не подаёт тревоги: он уверенно сообщает неверные координаты.
Но все поддельные спутники идут от одного передатчика, поэтому вся ложная группировка приходит с одного направления — настоящие спутники так не могут. Решётка различает направления и ослабляет это направление целиком, так же как подавляет помеху.
Пять условий, от которых зависит результат в поле
Заземляющая плоскость
Характеристики решётки заданы на проводящей плоскости. Обеспечьте сплошную ровную плоскость не меньше площади самого терминала.
Открытое небо
Каждому элементу нужен одинаково открытый обзор неба. Держите мачты, подвесы и собственные радиопередатчики подальше от апертуры.
Кабель и уровень
Выход — на 50 Ом. Делайте кабель коротким и учитывайте каждый разъём; если вашему приёмнику нужен другой уровень, сообщите до заказа.
Питание
От ≤6 Вт у четырёх элементов до ≤40 Вт у шестнадцати. Сверяйте с длительным, а не пиковым бюджетом и обеспечьте отвод тепла.
Проверка на борту
Проверяйте с установленным терминалом, при включённом борту и работающих радиостанциях. Если C/N₀ занижен ещё до появления помех, установка съедает ваш запас.
Не уверены — спросите
Пришлите платформу, бюджет по массе и питанию и ожидаемую помеховую обстановку — назовём одну модель.
Не уверены, какая решётка нужна?
Пришлите платформу, бюджет по массе и питанию и ожидаемую помеховую обстановку. Мы назовём одну модель и ответим в течение одного рабочего дня.