ГЛОНАСС - война технологий СССР.

УРЛИЧИЧ

В мире в настоящее время существуют 2 различные спутниковые навигационные системы (СНС). Это GPS(США) с кодовым разделением сигналов(CDMA) и ГЛОНАСС (РФ) с частотным (FDMA). Сигналы с CDMA внедрены США в СНС других стран – Галилео (ЕС), Компас (КНР), QZSS(Япония) и т.д. Подготовленная проамерикански настроенными учёными и чиновниками РФ концепция развития ГЛОНАСС предусматривает поэтапный перевод ГЛОНАСС на сигналы GPScCDMA. Эта концепция доведена до утверждения правительством РФ. В последние 5 – 10 лет в ГНИНГИ под руководством д.т.н. Дубинко Ю.С. разработана альтернативная концепция развития ГЛОНАСС и показано, что официальная концепция глубоко ошибочна и её реализация (к сожалению уже началась) нанесёт непоправимый ущерб национальной безопасности РФ.

Основные положения этой концепции подтверждены не моделированием, а обработкой реальных СТ сигналов ГЛОГАСС. Эти положения неоднократно публиковались в открытой печати – журналы «Оборонный заказ» (спецвыпуск №23, июнь 2009 г., с. 41–44), «Новости навигации», №4, 2010 г., с. 42–46, журналы «Навигация и гидрография», а также труды научно–технических конференций ГНИНГИ – 2011г., ИПА РАН – 2005, 2009 в Санкт–Петербурге, в Воронеже – 2010 г., Челябинске – 2010 г. Они были направлены в 2011 г. в Роскосмос (г–ну В.Е.Шилову). В полном объёме эта концепция изложена в трудах VII Российской научно–технической конференции «Навигация, гидрография, океанография: приоритеты развития инновации морской деятельности», (с.69–73).

К сожалению, российский официоз делает вид, что этого не замечает (с чиновниками понятно – они не специалисты), но удивляет позиция генерального конструктора ГЛОНАСС г–на Урличича Ю.М.. Он, по моему глубокому убеждению, обязан был рассмотреть все альтернативные варианты развития ГЛОНАСС, но ограничился предложениями США по переводу ГЛОНАСС в GPS. Судя по его высказываниям в многочисленных интервью (главным образом газете «Независимое военное обозрение» - интервьюер г–н В.Мясников, генеральный конструктор ГЛОНАСС не видит других путей развития ГЛОНАСС, кроме американского.

Это будто бы позволит заменить «морально устаревшее» частотное разделение сигналов «современным» кодовым и обеспечит новый уровень помехоустойчивости для двойного применения сигналов ГЛОНАСС (коммерческого и военного). Журналистам также простительно не знать принципиальных отличий кодового и частотного разделения сигналов.

Заметим, что частотное разделение сигналов ГЛОНАСС – это результат оказавшейся гениальной интуиции Н.Е.Иванова, который вместе с В.А.Салищевым реализовал этот сигнал в ГЛОНАСС. Кстати, в то время фамилия Урличич, как специалист в области спутниковой навигации, не была известна даже в РНИИКП.

Рассмотрим подробнее существенное отличие FDMA от CDMA. Оно заключается в том, что при CDMA все спутники излучают сигналы на одной и той же частоте, но с разными кодами. Поэтому на входе приёмника с CDMA одновременно присутствует множество сигналов с разными кодами, задержками и доплеровскими частотами. Для выделения сигналов выбранных спутников необходимо сформировать взаимную корреляцию входного и опорных сигналов. Эту операцию выполняет коррелятор входного и опорных сигналов (реплики) путём их перемножения (свёртки) с последующим накоплением.

Однако, при наличии гармонической помехи с частотой, отстоящей от частоты передатчика на величину тактовой частоты кода в корреляторе (до накопления и фильтрации) образуются биения с разностной частотой (тактовая частота кода). Эти биения поступают в контур слежения за задержкой (ССЗ) и приёмник захватывает эти биения, бросая слежение за полезным сигналом.

США успешно использовали GPS для управления высокоточным оружием (ВТО) в Ираке (операция «Буря в пустыне»). Однако это же оружие в Югославии оказалось недееспособным, поскольку там были использованы передатчики помех, генерирующие биения в приёмнике С/А сигнала. Это не позволило перейти к использованию P(Y) кода. В результате США разбомбили китайское посольство и мост в Белграде. Вот тогда стало ясно, что использовать С/А код для захвата P(Y) нельзя. В это время был разработан М–сигнал с ВОС (BinaryOffsetCarrier) модуляцией. Предполагалось, что М–сигнал существенно повысит помехоустойчивость сигналов GPScCDMA. Для того чтобы избежать необходимость приёма С/А кода, его спектр был отделён от спектра М–сигнала и появились публикации о прямом вхождении в P(Y) код, как основу М–сигнала, правда, это требует нескольких секунд некогерентного накопления для прямого захвата P(Y) кода.

Недавними исследованиями ГНИНГИ показано, что надежды США на повышение помехоустойчивости М–сигналов не оправдались. Сейчас ясно, что необходимость перемноженных входного сигнала с CDMA и реплики (ожидаемого) является принципиальным недостатком кодового разделения. Осторожные оценки помехоустойчивости CDMA к помехе, формирующей биение в приёмнике, показывают, что полезный сигнал будет «забит» на дальности 80 км передатчиком помех мощностью 100 Вт.

Есть другие оценки – 100 км и 10 Вт. Главное, что эти оценки не сильно отличаются, и такие передатчики помех вполне реальны. Только для С/А кода отстояние частоты помехи от частоты навигационного передатчика должно быть 1.023 МГц, а для М–сигналов (механизм биений тот же) – 10.23 МГц. Убрать эти помехи в приёмнике можно лишь подавив полезный сигнал, но тогда не нужны и помехи.

При FDMAсигналы нужного спутника выделяются простым преобразованием частот (литерное гетеродинирование). Специалисты могут мне возразить – ведь преобразование частоты также требует перемножения сигналов. При этом механизм возникновения биений сохраняется. Но разница с CDMA в том, что современные преобразователи частот, вместо перемножения сигналов входного и гетеродинного, требуют формирования спектра входного сигнала, например, с помощью БПФ и сдвига его шкалы частот на нужную величину. Если современные вычислительные средства пока не позволяют формировать спектр входного сигнала без понижения его частоты, то применение предложенного нами способа спектрального подавления внутриполосных помех и шумов полностью подавит эти помехи. Таким образом, схема помехоустойчивого приёма FDMAсигналов может включать стандартное преобразование частоты и устранение биений способом спектрального подавления (до подачи сигналов в контур ССЗ). Заметим, что для FDMA обоснована помехоустойчивость 90–100 дБ, начиная с режима поиска сигнала. Это означает практическую неуязвимость в НАП сигналов FDMA любыми преднамеренными помехами: дальность подавления примерно 1.6 км при мощности передатчиков помех по 1 МВт на каждой их 14 литерных частот.

В журнале “GPSWorld” №6 20011г., с. 60–66 опубликована интересная статья Джавада Ашджаи, который известен в РФ как талантливый инженер–разработчик НАП GPS, особенно прецизионной для геодезических применений. Но нельзя забывать, что Джавад Ашджаи в первую очередь – коммерсант. В своей статье он рассказывает о Н.Е. Иванове и В.А.Салищеве которые, как и их директор Л.И.Гусев не поддались на его агитацию в пользу CDMA. А именно эту миссию, как следует из статьи, в РФ выполнял Джавад Ашджаи. Тем не менее, он нашёл в РФ единомышленников в области внедрения FDMAв ГЛОНАСС. В их числе не только учёные, которых он за весьма умеренную плату использовал в интересах своей фирмы – это С.У.Сила-Новицкий, М.И.Жодзишский и др.

Впоследствии в числе сторонников перевода ГЛОНАСС на CDMA оказались:

– бывший директор информационно–аналитического центра ЦУП ЦНИИМАШ, ныне заместитель генерального директора С.Ревнивых,

– заместитель руководителя Роскосмоса В.Шилов и хотя и без прямого участия Джавада Ашджаи генеральный конструктор ГЛОНАСС Ю.М.Урличич.

В своих многочисленных интервью (большинство газете «Независимое военное обозрение», которые проводил г-н В.Мясников), а так же журналу «Новости космонавтики» и газете «Красная звезда» г-н Урличич ставит себе в заслугу реанимацию ЛБВ (патент США середины прошлого века), в то время как передовые зарубежные фирмы давно перешли на полупроводниковые передатчики. Кроме того, он также считает своей заслугой установку автоматизированной линии поверхностного монтажа в НИИКП. Это – 80^е годы прошлого столетия и предполагает изготовление НАП на печатных платах. Все передовые фирмы давно разрабатывают и производят НАП в вид SOC (система на кристалле).

В «Зарубежном военном обозрении» №3 2010 г. С.74 опубликована заметка А.Бубнова «ВВС США решили искать альтернативу КРНС NAVSTAR». Вот её текст:

«Вооружённые силы США должны предпринять меры, чтобы максимально снизить зависимость от космической радионавигационной системы (КРНС) NAVSTAR – GPS. С таким заявлением выступил в ходе конференции, организованной институтом анализа внешней политики, начальник штаба ВВС США генерал Н.Шварц.

По его мнению, несмотря на характеристики и точность КРНС, которые полностью удовлетворяют требованиям Пентагона, данная система является весьма уязвимой. Это означает, что вооружённые силы противника, обладающего достаточным потенциалом, могу без особых усилий нарушить её функционирование.

Например, используя системы противоспутниковой борьбы (обороны), а также спутники – перехватчики (инспекторы), можно нарушить работу части спутников КРНС, что сделает невозможным определение координат в некоторых районах. С помощью средств радиоэлектронной борьбы и подавления можно поставить помехи в эксплуатационном диапазоне КРНС, а, применив специальную вычислительную технику, можно вмешаться в функционирование самой системы и аппаратуры потребителей, исказив навигационные данные.

Как известно, сигналы этой навигационной системы используют практически все виды летательных аппаратов, начиная от крылатых ракет и заканчивая самолётами, а также системы управления и наведения ВТО. Конечно, не стоит забывать и об управлении подразделениями СВ, ВМС, МП и т.д., действия которых координируются посредством сигналов КРНС. В случае неустойчивой её работы все эти ВВТ и тактические системы окажутся выведенными из строя, а солдатам придётся вспоминать или учиться искусству ориентирования на местности. В глобальном масштабе это может привезти к полной или частичной недееспособности армии в течении достаточно длительного срока».

Появились также многочисленные публикации по альтернативным вариантам (вместо КРНС). Из всех этих вариантов сразу же отбросим системы с наземным базированием передатчиков. Дело в том, что США воевать на своей территории не собираются, а размещение передатчиков на чужих территориях затруднительно. Кроме того, как только любой из наземных передатчиков начнёт излучать сигналы, он будет обнаружен и уничтожен легкой ракетой с самонаведением на источник радиоизлучения.

Можно было бы рассматривать ретрансляцию сигналов GPS через связные низкоорбитные спутники «Иридиум». Мо США сообщило об объединении систем GPSи «Иридиум». Однако, «Иридиум» в основном обеспечивает голосовую связь в узком диапазоне частот. И, хотя по планам США скорость передачи через ретранслятор будет к 2015 г. увеличена до 1Мбит/сек (первые единицы МГц), но для М–сигнала GPS требуется минимум 24МГц. Это пока не просматривается даже в планах США.

Единственным способом повышения помехоустойчивости GPS остаётся увеличение мощности навигационного передатчика. По планам США в ближайшее время мощность будет увеличена в 5 раз (+7дБ помехоустойчивости), затем в 100 раз, но это всего 20дБ. Заметим, что FDMA обеспечивает помехоустойчивость 90–100дБ, начиная с режима поиска сигналов. Это означает практическую неуязвимость НАП военного применения любыми преднамеренными помехами. Для её подавления на дальности < 2км потребуются передатчики помех мощностью 1МВт для каждой из 14 литерных частот. Заметим, что увеличение мощности передатчика в 100 раз за счёт повышения КПД солнечных батарей (или их площади) маловероятно. Скорее всего, будет сужена диаграмма направленности, что нарушит её глобальность.

Из многочисленных интервью г-на Урличича следует, что в новой ФЦП ГЛОНАСС его больше всего интересуют объёмы бюджетного и внебюджетного финансирования, с которыми он связывает достижимую точность. Он утверждает, что сантиметровая точность в ГЛОНАСС уже есть. В действительности ведутся работы по доведению до ума системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ). Эта система представляет собой цельнотянутую копию американской WAAS, для которой США декларируют 1 – 1.2 м. Что касается миллиметровой точности, которая якобы будет достигнута при соответствующем внебюджетном финансировании, ясно, что такая точность абсолютного позиционирования не будет достигнута практически никогда, и никто пока не представляет, как этого добиться. Однако г-н Урличич собирается продать заказчику давно известные алгоритмы относительной геодезической привязки с миллиметровой точностью.

Видимо и Джаваду Ашджаи как специалисту стало очевидной непригодность CDMAдля двойного применения. Отсюда воспоминания в его статье и о Н.Е. Иванове, В.А.Салищеве и Л.И.Гусеве. И только генеральный конструктор ГЛОНАСС по-прежнему готов следовать американскому курсу. Недавно его заместитель В.В.Дворкин разослал всем заинтересованным организациям предложение о размещении на каждом спутнике ГЛОНАСС–К двух комплектов передатчиков – один с CDMA, другой – с FDMA. Это ещё более удивительно, поскольку концепция развития ГЛОНАСС, разработанная в ГНИНГИ, была полностью опубликована в трудах VII Российской научно–технической конференции «Навигация, гидрография, океанография: приоритеты развития инновации морской деятельности», (с.69–73). На этой конференции присутствовали, выступали с докладами и получили книги трудов (электронный вариант на диске) сотрудники РКС.

Все недостатки КРНС GPS, перечисленные в заявлении генерала Н.Шварца, полностью устранены в концепции развития ГЛОНАСС, разработанной в ГНИНГИ, в том числе обеспечение боевой устойчивости орбитальной группировки:

– помехоустойчивость НАП военного применения обеспечивает сохранение FDMAв системе ГЛОНАСС,

– автономная прецизионная навигация каждого спутника с помощью межспутниковых астро– и дальнометрии позволит постепенно отказаться от связи орбитальной группировки с наземными комплексами и ликвидировать возможное вмешательство в функционирование системы,

– к автономной навигации следует добавить систему синхронизации, которая может быть построена с помощью системы Галилео или Компас (но не GPS, чтобы США не смогли вмешаться в её работу).

Выводы

1)       СНС с CDMA принципиально не пригодна для двойного применения. Это – чисто коммерческая система.

2)       Если бы не мешал генеральный конструктор, давно можно было бы реализовать альтернативную концепцию и превзойти GPSпо всем ТТХ.

3)       Частые интервью г-на Урличича (главным образом с г-ном Мясниковым из газеты «Независимое военное обозрение», где в каждой публикации перечисляются все учёные степени и звания генерального конструктора ГЛОНАСС, а также многочисленные его титулы, связанные с участием в советах правительственного уровня и общественных организаций) наводит на мысль о заказной саморекламе, тем более что все ответы на вопросы интервьюера либо сомнительны, либо им соответствуют утверждения, никак не связанные с развитием системы ГЛОНАСС.