GPS и высокоточное оружие

На фоне осени и выборной поры в США, вновь обсуждают старую тему: помехи GPS и штатовское высокоточное оружие. То есть, мол, если “создать сплошное поле помех GPS”, то крылатые ракеты и “умные бомбы” полетят сильно мимо намеченных целей.

Я, кстати, не так давно рассказывал о том, что навигация не сводится к GPS (правда, применительно к беспилотникам). Если задуматься о “поле помех”, то что можно придумать? Понятно, что такое “поле”, если бы его можно было развернуть, оказалось бы полезным: недоступность GPS усложнила бы навигацию. Впрочем, задача создания такой “массовой помехи” для военного сигнала GPS – весьма сложна.

Хитрость в том, что разработчики военных “навигаторов” знают о том, что помехи возможны, поэтому приёмники и прочее “сигнальное оборудование” GPS проектируется помехоустойчивым, так что с созданием “поля” придётся повозиться.

Есть и другие хитрости. К примеру, крылатые ракеты умеют ориентироваться с помощью инерциальной навигационной системы и по топографии местности. Скажем, в инерциальном навигаторе накапливаются ошибки, поэтому можно было бы предположить, что если GPS отсутствует в течение существенного по продолжительности отрезка полёта ракеты, то ракета существенно отклонится от намеченного курса. Вроде бы логично. Так и рассуждают.

В реальности тут есть два важных момента, меняющих положение дел. Во-первых, чтобы закрыть “существенный отрезок полёта”, придётся сделать совсем уж гигантское “поле помех”, закрывающее сотни тысяч квадратных километров. Если же помехи действуют только на небольшой территории, на завершающем этапе полёта ракеты, то каких-то особых проблем у неё не возникнет: на всём предшествовавшем пути ошибки инерциальной системы корректировались GPS, а за оставшиеся до цели километры ошибка просто не сумеет “набрать вес”.

Во-вторых, полёт ракеты корректируется “по местности”, что также позволяет исправлять ошибки инерциальной навигации. Так что даже в случае полного подавления GPS останется второй метод коррекции – “по карте”. При этом рельефы и опорные точки исследуют с помощью спутников, так что не разумно ожидать, что “карты устареют”.

С бомбами ситуация несколько иная. Хотя суперсовременные системы наведения там также используют дополнительные сенсоры, привязывающие траекторию “к местности” и к самой цели, традиционный подход всё равно базируется на инерциальной навигации и GPS. Но нужно учитывать, что современные инерциальные устройства весьма точные и бомба не собирается лететь тысячу километров сквозь ветра и горные ущелья. Если коррекция по GPS окажется невозможна, то точность попадания для “умной бомбы” ухудшится, скажем, на несколько метров, при этом всё равно оставаясь вполне практически полезной.

Есть ещё менее популярная идея с “умными, уводящими помехами”. Мол, нужно не просто “запомехить” сигнал GPS, а изменить его таким образом, чтобы ракеты/бомбы уж вообще летели “не туда”. Действительно, такие фокусы, при наличии специального оборудования, проходят для гражданских GPS-навигаторов. Там, если подсунуть приёмнику навигатора фальшивый сигнал вместо реального, можно просто управлять определением координат. То есть фактически приёмник находится в центре пустыни Сахара, но при этом изумлённый пользователь видит, что по данным на экране навигатора он как бы стоит в центре Вашингтона, округ Колумбия, США.

Но с вооружениями такой фокус не проходит. Мало того что сами приёмники во многих случаях сумеют отличить настоящий военный сигнал GPS от поддельного. Так ещё и навигационная система в целом, обнаружив расхождения между данными GPS и других “источников координат” (инерциальных, “топографических”), которые не могли бы возникнуть в реальности (физические законы же движения известны), просто перестанет учитывать сигналы GPS.

Так что нельзя считать, что помехи GPS являются каким-то “абсолютным оружием” против высокоточных систем наведения.

(Картинка: Boeing)

()

Похожие записки:



Далее - мнения и дискуссии

(Сообщения ниже добавляются читателями сайта, через форму, расположенную в конце страницы.)

Комментарии читателей блога: 19

  • 1. 21st September 2008, 11:27 // Читатель arcman написал:

    > Но с вооружениями такой фокус не проходит. Мало того что сами приёмники во многих случаях сумеют отличить настоящий военный сигнал GPS от поддельного. Так ещё и навигационная система в целом, обнаружив расхождения между данными GPS и других ?источников координат? (инерциальных, ?топографических?), которые не могли бы возникнуть в реальности (физические законы же движения известны), просто перестанет учитывать сигналы GPS.

    Вот тут самое интересное начинается :)
    Как я понял, группа криптографов полностью расшифровала защищенный GPS код и опубликовала своё открытие :)
    Именно после этого американцы открыли режим повышенной точности для всех.
    Теперь как либо качественно изменить ситуацию они могут лишь создав гораздо более защищенное кодирование и заменив все спутники в процессе ротации.

    Поэтому вопрос о том что военные приёмники смогут отличить подделку стоит “под вопросом” ;)

    Теперь об уводе координат – было бы наивно предпологать что можно мгновенно изменить посылаемые координаты на 1000км и допустим таже КР тут же самоликвидируется :)
    Нет, делать это нужно аккуратно – мы знаем примерное значение погрешности инерциальной системы, знаем где примерно таже КР будет привязываться к местности (а число таких мест ограничено вроде как), поэтому можем на определённых участках полёта начать уводить КР в сторону, так что бы дальнейшая топопривязка не удалась.
    А что бы она точно не удалась, можно оперативно менять топологию местности, внося в неё всякие контрастные элементы, навроде белых полос, дымов и т.д.
    (можно придумать способ эффективно обмануть систему распознования)

    в итоге таже КР собьётся с курса на пару км, или вообще самоуничтожиться, так как не сможет выполнить финальную привязку.

  • 2. 21st September 2008, 19:28 // Александр Венедюхин ответил:

    Arcman, в GPS военные каналы – просто другие, что там “расшифровывать”?

    А чтобы “уводить” навигацию так, как Вы написали, нужно, во-первых, точно знать координаты ракеты и её скорость, а, во-вторых, уметь ставить сложную индивидуальную адаптивную помеху каждой ракете – это всё из области фантастики, ракету тогда проще сбить. А для борьбы с привязкой к местности придётся не “полосы рисовать”, а неожиданно построить пару тройку новых гор, добавить ущелья, неизвестные озёра. В общем, тоже вполне себе фантастика.

  • 3. 21st September 2008, 20:05 // Читатель Jeff Zanooda написал:

    А откуда мы знаем, где будет привязка к местности, и почему количество таких мест ограничено? Ведь маршрут КР заранее неизвестен.

    Антенна приёмника GPS направленная, смотрит вверх. Постановщики помех будем на самолёты ставить, чтоб их легче было достать?

    К тому же инерциальная система навигации тоже весьма точная. Например, CEP JDAM при включённом GPS – 13 метров, только с инерциальной системой – 30 м. Так что при наличии сильных помех GPS можно просто выключить.

  • 4. 22nd September 2008, 00:07 // Читатель arcman написал:

    Все наши безапеляционные утверждения идут от незнания вопроса, мы лишь можем предполагать что да как, а на практике этим занимаются совсем другие люди и те глупости что мы тут пишем их наверняка забавят :)

    Специалист работающий в заданной сфере всегда найдёт способ достичь нужный результат, так как знает особенности работы и ограничения аппаратуры.

    У GPS что то там было зашифровано, и именно по этому гражданские не имели достаточной точности.

    Координаты ракеты мы знаем, она летит к нам :)
    “Все бомбы попадают в эпицентр”

    Небудем забывать, что сигнал GPS не содержит в себе данных о скорости.
    Теперь вспомним про наземные источники коррекции для GPS и принцип действия, который позволяет обслуживать множество пользователей одновременно (инивидуально никому ничего не высылается).

    Так ли теперь всё однозначно и фантастично?
    (Вы мне тут похлеще сказки рассказывали про электронных мегавладыкожуков)

    Про топопривязки:
    Располасывание территории под зебру не то что электронику – человека с толку сбивало, что было ярко применено во время ВОВ при обороне Ленинграда – немецкие лётчики мазали и бомбили совсем не то, хотя имели детальные аэрофотоснимки объектов на местности.

    А тут задача и того проще – запутать несовершенную, откровенно слабую, маломощную систему распознования размещенную на ракете (уж не обессудьте, но вычислительный кластер туда пока не могут сунуть, так что мощща не та что бы в реальном времени на полётной скорости следить за местностью).

    Теперь по привязкам:
    Зная ограничения наложенные на оборудование распознования, можно предположить, что привязки будут происходить по легко определяемым образам – реки, озёра, …
    Зная что запал топлива ограничен и что путь будет прожен так что бы лишний раз не светиться на радарах, мы можем определить вероятные пути подлёта.

    На них мы можем найти удобные для привязки по местности места.

    Ну и понятно что последняя привязка будет непосредственно у цели.

    > Антенна приёмника GPS направленная, смотрит вверх.
    Зависимость силы сигнала от расстояния помним?
    Какова направленность/селективность чуда антенны, смотрящей вверх?
    Какой сигнал окажется в итоге мощьнее – со спутника, в 800 км за ионосферой (и мощьностью передатчика не больше 20Вт), или от помехопостановщика внизу, но в 50 метрах и с той же мощностью?

    > с инерциальной системой – 30 м.
    т.е. может попадём в бункер, а может и нет :)

  • 5. 22nd September 2008, 10:46 // Александр Венедюхин ответил:

    Arcman,

    1) В гражданском сигнале GPS раньше была специальная “помеха”, резко снижавшая точность. Потом её отключили. С какой-то “расшифровкой” это не связано. Военный GPS – это, ещё раз, другие каналы и другой сигнал.

    2) Координаты ракеты гений помех не знает. Потому что для определения координат нужно ракету обнаружить. А раз ракета обнаружена и точно (с точностью работы GPS, как выходит из Вашей методы) известны её координаты – то ракету проще сбить.

    3) Для того, чтобы строить уводящие помехи необходимо иметь данные о векторе скорости ракеты.

    4) Наводить такую помеху нужно индивидуально, потому что “уводящие” параметры должны быть разными для разных точек пространства.

    5) Мощность сигнала помехи на антенне приёмника должна быть близка к расчётной мощности сигнала от спутника. Иначе именно по высокой мощности помеха будет обнаружена навигационной системой.

  • 6. 22nd September 2008, 18:28 // Читатель зашел в гости написал:

    arcman, “А тут задача и того проще – запутать несовершенную, откровенно слабую, маломощную систему распознования размещенную на ракете”

    Задача простая только в теории – для одного обьекта и одной нацеленной на него ракеты. Стратегически важных целей – тысячи. Обставить помехами и “располосовать под зебру” все заводы, электростанции, трубопроводы, мосты и т.д. – это потребует титанических усилий, намного больших, чем необходимо для производства бомб и ракет.

  • 7. 22nd September 2008, 21:45 // Читатель arcman написал:

    1) Я имел в виду сделующее:
    “Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США.”
    http://ru.wikipedia.org/wiki/GPS

    “Сотрудники GPS-лаборатории из Великобритании нарочно взломали и обнародовали код европейской системы Galileo, обнажив масштаб и серьезность уже идущей войны в космосе.”
    http://news.cosmoport.com/2006/07/11/10.htm

    “Даниэль Бьянко и Андреа Варизани показали технологию, которая позволила им вещать собственную информацию которая используется устройствами для прокладки наилучшего маршрута и объезда пробок.”
    http://www.cyberinfo.ru/index.php?newsid=1609

    2) Напомню что спутнику координаты тоже не известны.
    Копать нужно в сторону стационарных передатчиков сигналов GPS.
    Ну и с.м. выше.

    3) Как я понимаю для этого достаточно передавать неверные координационные данные, не совпадающие с теми по которым расположен стационарный передатчик.

    4) Тут надо подумать и глубже покопать теорию.
    Можно как нить в цикле плавно менять дельту или ещё чего.

    5) Ну в целом банально заглушить тоже неплохо будет :)

    зашел в гости:
    “Стратегически важных целей – тысячи.”
    неповеришь, но на каждой такой цели служат люди :)
    напряч приданный взвод солдат для организации оптических помех в течении года будет стоить в разы меньше чем стоимость самой дешевой ракеты

  • 8. 23rd September 2008, 19:40 // Читатель Nikopol написал:

    Вот, свежачок:

    http://www.lockheedmartin.com/news/press_releases/2008/MFC_092208_LockheedMartinsJoint_Air.html

  • 9. 12th December 2008, 11:18 // Читатель Sedoy написал:

    а вот такой вопрос ламера:
    если на войне как на войне, то какого хрена не снести необходимое кол-во спутников gps чтоб вся эта хрень накрылась сразу и навсегда?
    я так пологаю, что пострелять из рогатки шариками от подшипника в космосе, стоит того
    ну а когда мерикосы лишаться своих геймплеев, то им пипец придет, т.к. воевать жизнями они не любят и не умеют, что и доказал вьетнам
    как только там их стали мочить (при помощи нашего же оружия) то удрали и все дела

  • 10. 12th January 2009, 19:07 // Читатель sarin написал:

    есть информация, что и в Югославии и в Ираке успешно ставили помехи томагавкам. информацию можно проверить и в более надёжных источниках, но кроме Интерента сейчас у меня их нет.

    несмотря на любые ухищрения по части защиты от помех для спутниковой навигации самое больное место, наверное, очень “тихий” сигнал. какова мощность сигнала? точных чисел я не знаю, но на вскидку предположу, что имея автомобильный аккумулятор на площади в десяток квадратных километров можно создать такой уровень шума, что он будет превосходить по мощности сигнал GPS (да и любой другой подобной системы) в десятки раз, а запитавшись от бытовой розетки или тем более промышленной электросети можно превзойти мощность спутникового сигнала в тысячи и даже десятки тысяч раз на огромных пространствах. тут дело уже не в хитрой борьбе помехопостановщиков и антипомехопостановщиков, а в соотношении сигнал/шум.

    военный какой то рассказывал, что увеличение точности в два раза увеличивает эффективность оружия во сколько там нереально много раз (больше двух). если точность снизится в 10 раз (с трёх метров до тридцати) эффективность высокоточного оружия упадёт настолько, что ковровые бомбардировки станут дешевле и эффективней.

    вообще вот идея пришла, что если алгоритмы и протоколы для навигационных систем так продуманы, то можно зная только частоты на которых вещают спутники ставить в разных удалённых районах приёмники и ретранслировать их сигнал там, где летают ракеты и самолёты с навигацией. взлом протоколов не требуется.

  • 11. 12th January 2009, 19:16 // Читатель sarin написал:

    во, понаписано: http://offline.computerra.ru/2000/363/4690/

    там умные слова всякие, я ничего не понял. но звучит серьёзно.

  • 12. 12th January 2009, 19:51 // Александр Венедюхин ответил:

    Сигнал GPS так устроен, что, несмотря на свою слабость, хорошо принимается на фоне шумов с помощью накопления данных. Ещё есть направленные антенны и т.п.

    А вообще речь же о том, что GPS, тем более гражданский, не является единственным определяющим источником навигационной информации. Ну все ж давно знают, что GPS уязвим для помех.

  • 13. 12th January 2009, 20:13 // Читатель sarin написал:

    Конечно не единственный, но по чему можно ориентироваться с такой же точностью и так же дёшево? когда высокоточные удары становятся массовой индустрией лучше экономить ;)

    вообще будущее, наверное, за оптическими системами. ракета легко может долететь до города по автомобильной дороге, а в городе ориентироваться по улицам и примечательным сооружениям, но что делать, если цель нужно найти в тайге или пустыне, а точности в 30 метров которую дают инерциальные системы не хватает? на ум приходит, что инерциальная система приведёт ракету в область цели (тут и сотня метров погрешности не страшно), но в густом лесу не хватит и такой точности, под кронами деревьев ничего не видно.

    какая система навигации может обеспечить ВТО ту же точность наведения, что и спутниковая в любых условиях? (GPS, говорят, на полюсах не работает, но там пока химическое оружие не ищут).

    Я считаю, что армия которая воюет издалека по примеру американской может быть поставлена в крайне неудобное положение (едва ли не портер) если спутниковая навигация будет массово выведена из строя. и дело даже не в том, что у них нет техники, чтобы обойтись без неё. им без неё очень непривычно. думаю даже боевой дух простого солдата может очень сильно пострадать.

    а если уничтожить спутниковую группировку включая спутники шпионы и спутники связи агрессия будет остановлена без единого убийства.

  • 14. 12th January 2009, 20:23 // Александр Венедюхин ответил:

    Ну это да, за спутники они боятся. Даже принимают меры: https://dxdt.ru/2007/07/23/524/

  • 15. 12th January 2009, 22:55 // Читатель sarin написал:

    Ого! Скажу такая мысль мне в голову не приходила. очень интересно! возникло несколько мыслей, а там форма для комментариев не работает (её нет).

    помню американцы говорили о планах о существенном снижении цен на пусковые услуги и повышение оперативности выводов (стрельнуло спутник вывести – взял и вывел). цель планов – восстановление спутниковой группировки, если что. так и сказали.

    по поводу сбивания спутников и борьбы со сбиванием вот что хочу высказать. использование противоракет для борьбы с противоспутниковыми ракетами я считаю не логичным. эффективность более чем сомнительна. есть следующие причины для такого моего мнения:
    спутник летает над всей Землёй. сбить его можно из очень многих мест. противоракетами потребуется прикрыть весь шарик в то время, как сбивающий имеет большую свободу выбора откуда ему стрелять.
    сбивать спутник можно не только с Земли, но и из пространства с той стороны орбиты спутника. создать спутникоперехватчик который выйдет сначала туда, а потом уже оттуда уничтожит спутник безусловно сложно, но перехватить такой перехватчик ракетой с Земли сложно в квадрате.
    возможность борьбы с противоспутниковым оружием логично в саму конструкцию спутника. Если я что-то в чём-то понимаю, то процесс перехвата спутника очень нежный процесс. на самом спутнике можно разместить средства борьбы с перехватчиком. на подобие Арены для танков. безусловно количество элементов защиты ограниченно, но если их, скажем 10, то на перехват спутника нужно 11 ракет. а на всю спутниковую группировку? 1000? 3000? это совершенно нереальное количество. а сам спутник может легко сменить орбиту, а потом вернуться. это не так дорого. тоесть это вообще почти ничего не стоит. ионные двигатели могут на граммах топлива работать годы, да и сами эти двигатели не так дороги.

    вобщем в моей голове вертится мысль, что защитить спутник можно, сделать это не сложно (ну относительно даже создания самого спутника и вывода на орбиту), но использование для этого противоракет самый ошибочный вариант.

    кстати, ведь для перехвата нужны оптические телескопы. если не ошибаюсь. да и телескопы очень хитрые. такое устройство не перевезти (строят их годами и очень основательно). обзавестись ими смогли пока лишь две страны в мире. если хочется защитить спутник проще разбомбить телескоп перед началом военной операции.

    извините, я чрезмерно общителен. не люблю мысли в себе держать.

  • 16. 13th January 2009, 04:38 // Читатель Шварцкопф написал:

    Почему то все забыли, что у американцев уже появились Томагавки Block4.Они баражируют над ТДВ и могут быть перенаправлены на цель в любой момент. так что ваши GPS-помехи им до фонаря:)

  • 17. 13th January 2009, 04:45 // Читатель sashket написал:

    sarin, для справки: пОртер – это пиво такое. Тёмное. А неудобное положение называется пАртер.
    Кстати, по поводу ионных двигателей. Они в условиях атмосферы перспективны или нет?

  • 18. 13th January 2009, 08:47 // Читатель memo написал:

    “Если я что-то в чём-то понимаю, то процесс перехвата спутника очень нежный процесс. на самом спутнике можно разместить средства борьбы с перехватчиком.”
    Угу, и навешать кучу дополнительных компутеров и батареек…

    “ионные двигатели могут на граммах топлива работать годы, да и сами эти двигатели не так дороги.”
    Может они и могут работать годами, толька тяга у них мизерная и на изменения орбиты уйдут месяцы, имхо.

  • 19. 14th January 2009, 01:13 // Читатель romba написал:

    Повеселило конечно предложение с оперативным изменением рельефа местности, на КР стоит такая система хитрая, КЭНС называется (коэреляционно-экстримальная навигационная система) вот она и ориентируется по рельефу. Принцип такой, когда ракета летит постоянно, работает радиовысотомер и измеряет высоту, на участке коррекции, а в памяти ракеты уже заложена цифровая карта местности со всеми высотами снятая со спутника, и ракета очень быстро вносит коррекцию в инерциальную систему, поэтому покраска травы не катит.
    С помехами особенно уводящими тоже не реально страна у нас большая мы ее всю постановщиками не прикроем особенно грустно выглядит она с севера, а КР с АПЛ и В-52 полетят оттуда.
    Но есть такой элемент в системе GPS, это наземный центр коррекции который управляет полетами спутников группировки. А за день спутники от орбиты откланяються на 5-10 м. за неделю сами можете посчитать, так вот из этого центра их постоянно подруливают, иначе приемники начнут врать, ведь они считают свое местоположение зная орбиты всех спутников группировки и просто измеряя расстояние до них. Так вот без коррекции через неделю доехать может еще и получиться куда-нибудь, ну ужо стрелять врят ли получиться. Конечно есть запасной центр управления и его тоже надо выводить из строя, но это уже вопросы тех кто его будет выводить.
    Как план?