Kady sygna zakcajcy mona scharakteryzowa przez kilka wasnoci takie jak:

1. Rodzaj wykorzystanego sygnau:

Sygnay zakcajce mona klasyfikowa wedug uytego typu sygnau wzorcowego,

do ktrych mona midzy innymi nale:

a) Fala ciga (Continuous wave CW) to pojedynczy sygna (prek)

o zdefiniowanej amplitudzie emitowana na okrelonej czstotliwoci,

b) Sygnay modulowane za porednictwem amplitudy, czstotliwoci i fazy (AM,

FM, BPSK),

c) Szumy, to suma wszystkich przypadkowych (niepodanych) sygnaw

obecnych w docelowym systemie cznoci bezprzewodowej. W przypadku,

w ktrym amplituda rozproszona jest zgodnie z rozkadem gaussowskim to

mamy do czynienia z szumem gaussowskim. Szum gaussowski jest tzw.

szumem biaym, tzn. stanowi on rwnomiern mieszanin przebiegw o rnej

czstotliwoci (wszystkich czstotliwoci),

2. Czstotliwo rodkowa to czstotliwo, na ktrej emitowany jest sygna

zakcajcy. Trzeba zaznaczy, i system nawigacji satelitarnej transmituj swe

sygnay na rnych czstotliwociach wobec tych danych naley tak dobiera

czstotliwo nadawania sygnau zakcajcego, aby by efektywny,

3. Szeroko pasma

Sygnay zakcajce mona rwnie uj przez szeroko zakcanego pasma.

W takich przypadkach mona je podzieli na dwie grupy wsku lub szerokopasmowe

w zalenoci od szerokoci pasma zajmowanego przez sygna zakcajcego

w porwnaniu z szerokoci sygnau GNSS. Model sygnau zakcajcego o szerokim

pamie wpywa na sygnay GNSS cakiem innymi efektami ni sygna

wskopasmowy. Jednak granica midzy szerokim a wskim pasmem nie jest

sprecyzowana i uzaleniona jest od rozwaanego sygnau GNSS,

4. Moc sygnau zakcajcego

Sygnay GNSS nadawane przez satelity docierajc do odbiornika nawigacyjnego na

okrelnym poziomie mocy. W konwekcji sygna zakcajcy musi posiada znacznie

wiksz moc ni sygna GNSS. Zatem przy doborze mocy sygnau mona posuy

si zalenoci na stosunek J/S wyraonym (dB) (moc sygnau zakcajcego J do

mocy sygnau uytecznego S).

5. Czas trwania

Zgodnie z przedstawionymi powyej wasnociami sygna zakcajcy moe wystpi

w sposb cigy lub w postaci jednego lub kilku impulsu nadawany przez okrelony

czas. Przy czym parametry opisujce ten sygna s nastpujce:

szeroko impulsw nadawanych w czasie jednej sekundy - PW,

czstotliwo powtarzania impulsw - PRF,

cykl obowizkowy DC dostarczy informacji ile impulsw zostao nadanych

z wszystkich przeznczonych do transmisji. Wyznaczy go mona z rwnania:

Naley jednak zaznaczy, e sygna zakcajcy w postacie cigu impulsw skutkuje

znacznie mniejsz skutecznoci ni sygna cigy o tej samej mocy i nadawany na tej

samej czstotliwoci rodkowej.

Typ sygnau zakcajcego rdo sygnau

Szerokopasmowy szum gaussowski Stacja zakcajca emitujca szum o duej

mocy

Sygnay szerokopasmowe zmodulowane faza

/ czstotliwo

Nadajniki telewizyjne, systemy cznoci

bezprzewodowej emitujce mikrofale

Szerokopasmowe sygnay z rozproszonym

widmem

Celowe stacje zakcajce oraz sygnay

nadawane przez pseudo satelity

Sygna chirp Radary

Wskopasmowe sygnay zmodulowane Stacje radiowe transmitujce sygnay AM

oraz nadajniki CB

Fala ciga z przeskokiem Stacja zakcajca oraz stacje emitujce

sygnay FM

Skutki wpywu sygnaw zakcajcych na odbiornik nawigacyjny

Bdy w ledzeniu sygnaw SIS przez odbiornik. Ewentualno ta wystpuje w przypadku,

kiedy do odbiornika nawigacyjnego docieraj sygnau zakcajce o bardzo duej mocy

uytecznej. Ich obecno w odbiorniku powoduje przerwanie chwilowe lub cakowite procesu

ledzenia sygnaw SIS nadawanych przez satelity, ktre w tym samym momencie s

widziane przez odbiornik. Stan, w ktrym odbiornik nawigacyjny przekazuje uytkowniku

dane odnonie pooenia nie znacznie odbiegajc od pozycji rzeczywistej podyktowane jest

odbiorem sygnaw zakcajcych z racji maej mocy, przez co znaczco nie mog wpyn

na prac odbiornika by gubi sygnay SIS.

Spadek mocy sygna. Inn oznak oceny skutecznoci sygnau zakcajcego jest pomiar

mocy odebranych sygnaw w odbiornikach GNSS. Wikszoci powszechnie uytkowanych

odbiornikach GNSS pomiar wartoci mocy odebranego sygnau SIS odbywa poprzez

oszacowanie stosunku C/N0 (dB-Hz). Stosunek ten porwnuje moc sygnau uytecznego z

poziomem widmowej gstoci mocy szumu.

Wpyw sygnau zakcajcego na pomiar pseudoodlegoci. Przedstawione wczeniej efekty

wynikajce odebrania przez odbiornik sygnaw zakcajcych dotycz procesw, ktre

zachodz w czci radiowej odbiornika nawigacyjnego, jedna sygna niepodany moe take

wpywa na pomiar pseudoodlegoci. Na powstay w trakcie pomiaru odlegoci midzy

odbiornikiem, a satelit emitujc sygna SIS bdy prcz bdw powstaych w odbiorniku

wynikajcych z momentu pomiaru naley take uwzgldni bdy powstae w skutek szumu

odebranego przez odbiornik. Przy czym cakowit warto bdu powstaego wskutek

zakcania pomiaru odlegoci midzy satelit a odbiornikiem uytkownika mona oszacowa

tylko, kiedy odlego ta jest znana.

Oddziaywanie szumu na pomiary fazowe. Dla odbiornikw GNSS, w ktrych pomiar

pseudoodlegoci odbywa si dziki pomiarom fazowym sygna zakcajcy skutkuje bdami

zwizanymi z pomiarem rnicy faz fal na dwu czstotliwociach. Zaznaczy trzeba, e

sygna zakcajcy wpyw nie tylko na pomiary fazowe, ale take na pomiar czasu przez

odbiornik.

Przesunicie cyklu fali w pomiarach fazowych. Sytuacja ta wystpuje w przypadku, kiedy

sygna zakcajcy w postaci fali, w ktrej faza opniona jest o cykl rwny 2 wzgldem fali

odebranej z satelity.

Dla uytkownikw odbiornikw systemu GNSS wpyw sygnaw zakcajcych jest

oczywisty. O ile w warunkach, w ktrych odbiornik poza sygnaami SIS odbiera take

sygnay zakcajce jest niezdolny by ledzi sygnay emitowane przez satelity, w takim

przypadku odbiornik nie moe wyznaczy jego pozycji. W przeciwnym przypadku, w ktrym

odbiornik bez adnych przeszkd ledzi sygnay nadawane przez satelity jedynym sposbem

na efektywne zaburzenie pracy odbiornikw GNSS jest zakcanie pomiaru pseudoodlegoci.

Oszacowanie bdu wynikajcych z zakcania wyznaczania pseudoodlegoci

Pozycja uytkownika wyliczana jest w jego odbiorniku na podstawie znajomoci

wsprzdnych satelitw widzianych przez ten odbiornik oraz zmierzonych do nich

pseudoodlegoci dzielcej satelit od uytkownika. Procedura ta polega na wyznaczeniu

przedziau czasowego sygnau odebranego z satelity a tym generowanym lokalnie przez

odbiornik uytkownika. Pomiar czasu przebiegu sygnau od satelity do odbiornika

dokonywany jest dwiema metodami: kodow i fazow. W odbiornikach systemw GNSS

najczciej wykorzystywana jest ta pierwsza. Tok wyznaczania pozycji uytkownika metod

kodow jest nastpujcy. Z chwil, w ktrej odbiornik rozpozna danego satelit po jej kodzie

PRN, inicjuje generowanie takiego samego kodu PRN bazujcego na czstotliwoci

wzorcowej odbiornika. Replika utworzona przez odbiornik nastpnie jest przesuwana, a do

momentu jego maksymalnej korelacji z kodem PRN odebranym z satelity. Poniewa tok jak

wyznaczana jest pseudoodlego szczegowo zosta opracowany w literaturze fachowej

dalsze rozwaania powicone bd wycznie pomiaru tej, e wielko w obecnoci

sygnaw zakcajcych.

Oddziaywanie sygnaw niepodanych na proces pomiar pseudoodlegoci mona

analizowa trzema metodami:

Pierwszy metoda odnonie opiera si na porwnaniu pomiaru pseudoodlegoci uzyskanego

w warunkach emisji sygnaw zakcajcych z pomiarem obliczonym w sytuacji jego braku.

Potrzebne dane do oszacowanie wpywu sygnau zakcajcego w tym sposobie mona

uzyska stosujc symulator systemu GNSS z podczonym do niego odbiornikiem.

Moliwoci oferowane przez symulator systemw GNSS pozwalaj na porwnanie danych

nawigacyjnych odebranych przez anten odbiornika nawigacyjnego w czasie

przeprowadzonych testw dla dwch okolicznoci wymienionych wczeniej. Pozyskane dane

w nastpnym kroku naley porwna z danymi zgromadzonymi przez International GNSS

Service (IGS). Warunkiem koniecznym w tym trybie jest, aby pozycja odbiornika bya

okrelona bardzo precyzyjni.

Drugi sposb dotyczy pomiaru fazy fali nonej sygnay nadawanego przez satelity. W tym

podejciu pomiar odlegoci od satelity mona podzieli na dwa zagadnienia: pierwszy jest

wyznaczeni ile cakowitych dugoci fali mieci si w odlegoci satelity od odbiornika oraz

wyznaczenia przesunicia fazowego nonej. Poniewa bdy zaistniae w wyniku dziaania

sygnaw zakcajcych w pomiarach pseudoodlegoci metod fazow s mniejsze ni w

metodzie kodowej z tych wzgldw mona bdy wynikajce z pomiaru fazy pomin,

a jedynie uwzgldni bdy zawarte w pomiarze pseudoodlegoci metod kodow.

Ostatni metod za pomoc, ktrej mona oceni wpyw sygnaw zakcajcych na pomiar

pseudoodlegoci. Przyjmujc zaoenie, e w czasie wykonywania pomiaru odlegoci

midzy satelit, a odbiornikiem, wystpujce komponenty w odebranym sygnale w wikszej

czci to szum, zatem pseudoodlego mona wyznaczy wykorzystujc w tym celu

rwnania rniczkowe. Przeprowadzone dowiadczenie wykazao, e wyznaczajc trzeci

pochodn z zalenoci na pseudoodlego wpyw sygnaw zakcajcych by znikomy. Po

wykonaniu powyszych czynnoci mona obliczy odchylenie standardowe, ktre moe

posuy, jako mira wpywu szumu na pomiar pseudoodlegoci. Czynnik ten moe zosta

obliczony w nastpujcy sposb [Samson 2003].

Tak, wic przy zaoeniu, e PR(i) oznacza warto pseudoodlegoci wyznaczonej w czasie

i co wicej pomiar ten wykonywany byy w okoliczno dziaania sygnau zakcajcego j(i)

oraz jego braku a(i).

( ) ( ) ( ) (3.1.20)

W dalszej kolejno wyznaczmy pierwsz drug i trzeci pochodn rwnanie () wykorzysta

w tym celu mona programem Matlab. Otrzymamy:

( )

( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( ) ( ) ( )

(3.1.20)

Przyjmujc, e wpyw komponentu a(i) w trzeciej pochodnej jest nieznaczny w skutek czego

ostatnie rwnanie przyjmie posta:

( )

( ) ( ) ( ) ( ) (3.1.20)

Biorc pod uwag, e warto odchylenia standardowego sygnau zakcajcego wynosi s

w takim przypadku odchylenie standardowe dla zalenoci, dziki, ktrej wyznaczymy trzeci

pochodn w czasie pomiaru pseudoodlegoci wyniesie:

( ( )

) (3.1.20)

Ostatecznie otrzymamy wspczynnik normalizacji wynoszcy

.

Opisana powyej metoda, dziki ktrej oszacowanie wpywu sygnau zakcajcego na

pomiar pseudoodlegoci przez odbiornik nawigacyjnych naley do najbardziej efektywnych.

Czas emisji sygnaw zakcajcych

Podczas przeprowadzanych testw odnonie oceny skutecznoci dziaania sygnaw

zakcajcych na funkcjonowanie odbiornika GNSS naley uwzgldni take czas ich

trwania. Na domiar tego w urzdzeniu lub stacji zakcajcej powinno si tak ustawi

czsto nadawania sygnaw zakadajcych by bya jak najwiksza. Dla kadej konfiguracji

urzdzenia zakcajcego lub stacji przy oszacowaniu wpywu sygnau zakcajcego na

prac odbiornika nawigacyjnego naley zbada przynajmniej 100 prbek sygnau

zakcajcych. Wycznie z takim zaoenie przeprowadzenie testw jest waciwe i bardziej

wiarygodne. Warunek ten musi by jedynie stosowany w metodzie, w ktrej wyznaczamy

warto stosunku C/N0, w przypadku metody z wykorzystaniem rwna rniczkowych,

dziki ktrym obliczymy warto odchylenia standardowego wystarczy zaledwie 10% ze

wszystkich nadawanych prbek sygnau.

W cigu wykonywania testw do odbiornikw nawigacyjnych do odbieranych danych

nawigacyjnych wciskane byy, sygnay zakcajce czstotliwoci emisji rwn 1 Hz. W tym

samym czasie odbiornik by w widocznoci 6 satelit systemw (GPS i Galileo), a cakowity

czas trwania operacji zakcania wynis 1000 s. W testach wykorzystano dwa rne

odbiorniki nawigacyjne o odmiennych parametrach eksploatacyjnych. A parametrem

badanym bdzie stosunek C/N0 wraz z jego zmianami zwizku dziaania sygnau

zakcajcego.

C/N

(d

B-H

z)0

44

45

44

45

46

47

48

49

50

Czas trwania nadawania sygnaw zakcajcego (s)

0 100 200 300 400 500 600

Czstotliwo nadania sygnau zakcajcego 1575,42 MHzJ/S = 13 dB

Rys. 1.Bd! W dokumencie nie ma tekstu o podanym stylu..1

C/N

(d

B-H

z)0

42

44

46

48

50

52

56

58

60

Czas trwania nadawania sygnaw zakcajcego (s)

0 50 100 150 200 250 300

Czstotliwo nadania sygnau zakcajcego 1258,42 MHzJ/S = 18 dB

Rys. Bd! W dokumencie nie ma tekstu o podanym stylu..2

Na rys. 1.1 przedstawiono sytuacje, w ktrej sygna zakcajcy oddziauje na sygna L1 systemu

GPS, a badanym parametrem, dziki ktremu ocenimy jego wpyw na odbiornik nr 1 jest stosunek

C/N0. tym kolorem zaznaczono obszar, w ktrym sygna zakcajcy zosta odebrany razem z

sygnaem przez odbiornik nawigacyjny. Spostrzeono, e stosunek C/N0 w skutek odebrania sygnau

niepodanego stopniowo zaczyna skokowo male a do wartoci 46,5dB po czy po upywie kilku

sekund zaczyna skokowo znowu wraca do pierwotnej wartoci. Jednak efekt ten zauwaalny jest

take w przypadku odbioru sygnaw nawigacyjnych w okolicznociach braku sygnaw

zakcajcych. Wic aby uzyskane wyniki byy wiarygodne naley badania wykona w czasie

duszym ni 5 minut. Jak wynika z przedstawionego rysunku odbir sygnaw nawigacyjnych

wraz z sygnaem zakcajcym spowoduje znaczne pogorszenie si wartoci stosunku C/N0.

W tym samym momencie odbiornik nawigacyjne na podstawie odebranych danych

nawigacyjny, ktre s czciowo niekompletne w skutek dziaania sygnau niepodanego

wsprzdne okrelajce pooenie uytkownika podawane s nie poprawnie. Przyczyn

takiego stanu rzeczy w odbiorniku jest wpyw stosunku J/S, ktry w omawianym przypadku

wynosi 13dB. Naley w tym miejscu podkreli, e omawiany wariant zakcania pracy

odbiornika nawigacyjnego sygna w postaci szumu biaego emitowanego na czstotliwoci

rodkowej 1575,42 MHz, jednak w razie wyczenia sygnau zakcajcego stosunek C/N0,

po krtki czasie wraca do stanu pocztkowego.

Taki sam tok rozumowania przyjto w kolejnym etapie testw, w ktrym posuono si

odbiornikiem nawigacyjnym z obsug systemu Galileo. Przeprowadzony test zostay

wykonane jedynie dla sygnau E6 systemu Galileo, a uzyskane tym eksperymencie rezultaty

zaprezentowano na rys. 1.2. W tej sytuacji pomiar stosunku C/N0 odbywa si ju na samym

pocztku procesu wyszukiwania sygnaw przez odbiornik nawigacyjny. Uzyskane wyniki,

ktre przedstawiono na powyszym rysunku uwidaczniaj, i jako stosunku C/N0

w obecnoci sygnau zakcajcego znacznie odbiega od pocztkowej wartoci. Z rysunku

wida, e warto stosunku C/N0 ulega znaczne pogorszeniu w miar dziaania sygnau

zakcajcego znacznie pogarsza si jego, jako a uzyska warto 45 dB po, czym po chwili

jako znw prbuje wrci do warto pocztkowej lecz stan ten nie moe zosta osignity.

Kanay odbiornika nawigacyjnego odpowiedzialne za ledzenie kodw PRN w tym

przypadku realizowane s przez odrbny symulator. Sprawia to, e odbiornik w chwil

nabywania nowego kodu z sygnau odebranego z satelity, w tym samym momencie nastpuje

korekta stosunku C/N0. Korekta ta dotyczy jedynie sygnau E6P dla pozostaych sygnaw

L1A, E6A oraz E5AltBOC warto tej poprawki nie mona wskaza w skutek, i uyty

w testach odbiornik nie obsuguje wymienionych sygnaw.

Jak wspomniano wczeniej skutki wpywu sygnau zakcajcego mona oceni za pomoc

SNR oraz J/S. Wartoci obu parametrach uzaleniona jest w duej mierze od mocy sygnau

zakcajcego, ktry dziaa na odbiornik docelowy. Wynika std, e aby mc oceni wpyw

sygnau zakcajcego na funkcjonowanie odbiornika nawigacyjnego naley przeledzi take

jego moc z jak jest emitowany przez stacje zakcajc.

C/N

(dB

-Hz)

0

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Moc sygnau zakcajcego (dBm)

-130 -125 -120 -115 -110 -105 -100

GPS C/A , BW = 1 MHz , CF = 1575,42 MHz

-95 -90

Nominalne SNR

J/S = 11,3 dB

J/S = 17,3 dB

J/S = 22,3 dB

J/S = 29,3 dB

Rys. Bd! W dokumencie nie ma tekstu o podanym stylu..3

C/N

(dB

-Hz)

0

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Moc sygnau zakcajcego (dBm)

-150 -145 -140 -135 -130 -125 -120

GPS C/A , BW = 1 MHz , CF = 1575,42 MHz

-115 -100

Nominalne SNR

J/S = 11,3 dB

J/S = 17,3 dB

J/S = 22,3 dB

J/S = 29,3 dB

Rys. Bd! W dokumencie nie ma tekstu o podanym stylu..4

C/N

(dB

-Hz)

0

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Moc sygnau zakcajcego (dBm)

-150 -145 -140 -135 -130 -125 -120

GPS C/A , BW = 1 MHz , CF = 1575,42 MHz

-115 -100

Nominalne SNR

J/S = 11,3 dB

J/S = 17,3 dB

J/S = 22,3 dB

J/S = 29,3 dB

Rys. Bd! W dokumencie nie ma tekstu o podanym stylu..5

Wyniki badania wpywu wartoci mocy sygnau zakcajcego na wartoci stosunku C/N0 dla

trzech rnych odbiornikw nawigacyjnych przedstawiono na rysunkach (). Przed

przystpieniem do testw zaoone, e badany odbiornik nawigacyjny znajduje si

w widocznoci 5 satelitw systemu GPS oraz 1 satelity systemu Galileo. Mimo pewnych

rnic w budowie testowanych odbiornikw dostrzegalna jest rozlega grupa funkcji

realizowanych praktycznie przez kady odbiornik satelitarny. W trzech uytych

w eksperymencie odbiornik nr 1 to odbiornik systemu GPS, odbiornik nr 2 odbiornik systemu

GPS i Galileo natomiast odbiornik nr 3 odbiera sygnay GPS wraz z poprawkami

dostarczanymi przez system EGNOS. Otrzymane wyniki ukazuj, jak moc sygnau

zakcajcego wpywa na warto stosunku C/N0, a badania byy przeprowadzone dla,

czterech rnych wartociach stosunku J/S (11,3, 17,3, 22,3, 29,3 dB) tak aby mona byo

jednoczenie oceni odporno wykorzystanych w testach odbiornika na sygnay zakcajce.

Z przedstawionych rysunkach nasuwaj si wniosek mwicy, e po przekroczeniu pewnej

wartoci stosunku J/S warto stosunku C/N0 ustabilizuje si na staej wartoci bez wzgldu

na moc sygnau zakcajcego. Znaczy to, e po przekroczeniu wartoci J/S 30 dB kady

odbiornik nawigacyjny bdnie okreli wsprzdne uytkownika, poziomu mocy sygnau

zakcajcego nie odgrywa ju tak znaczcej roli. Aczkolwiek dla niszych wartoci stosunku

J/S lub dla mniejszych wartoci mocy sygnau niepodanego w okolicznociach pomiaru

stosunku C/N0 na jego warto ma te wpyw moc sygnau zakcajcego. Podkreli naley,

e na rysunkach linia w kolorze brzowym wyznaczona zostaa w warunkach braku

jakiegokolwiek sygnau zakcajcego.