Possibilities of detection of the Jamming of the GNSS receiver with the helical antenna

• Autorzy: Felski Andrzej , Stopienski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.2478/sjpna-2020-0013

Warianty tytułu

PL

Możliwość wykrycia zagłuszania odbiornika GNSS przy pomocy anteny śrubowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Jamming of GNSS signals is lately treated as essential threat for GNSS users. It is especially dangerous in the face of common usage of GPS-like systems in everyday life, and the great belief of everyday users in the truth of devices indications. In spite of the legal prohibition of using them, jammers are commonly accessible, especially in the Internet. Last years showed however that such threat generated purposely also some governments, what is clearly visible in armed conflicts, and during military exercises. Of course this creates the great threat for civilian users if will be in the vicinity. Applications and services based upon GNSS are becoming increasingly embedded in modern society, so community have now become critically dependent upon their correct operation. This refers positioning first of all, but telecommunications networks, power grids, financial transactions, whole world of logistics are dependant as well. The main users of GNSS, both professional and non-professional smartphones users are not prepared on such situation, and usually have no technical possibilities to detect of jamming. For operators of critical installations, for example seaports, or airfields, the detection of jamming cases is extremely important. It can be provided with special devices, which are usually based on specific antennas, and deep analysis of signal. In this paper experiments in detection of the jamming with helical antennas are discussed.

PL

Zagłuszanie sygnałów GNSS traktuje się ostatnio jako istotne zagrożenie dla użytkowników GNSS. Jest to szczególnie niebezpieczne w obliczu powszechnego stosowania systemów typu GPS w życiu codziennym oraz wiary użytkowników w prawdziwość wskazań urządzeń. Mimo prawnego zakazu ich używania jammery są powszechnie dostępne, zwłaszcza w Internecie. Ostatnie lata pokazały jednak, że takie zagrożenie celowo generowały również niektóre organy rządzące, co widać wyraźnie w konfliktach zbrojnych i podczas ćwiczeń wojskowych. Oczywiście stwarza to wielkie zagrożenie dla użytkowników cywilnych, jeśli znajdą się w zasięgu. Aplikacje i usługi oparte na GNSS są coraz częściej osadzone we współczesnym społeczeństwie, więc społeczność stała się obecnie w decydującym stopniu zależna od ich prawidłowego działania. Dotyczy to przede wszystkim pozycjonowania, ale zależne są też sieci telekomunikacyjne, sieci energetyczne, transakcje finansowe, cały świat logistyki. Główni użytkownicy GNSS, zarówno profesjonalni, jak i nieprofesjonalni użytkownicy smartfonów, nie są przygotowani na taką sytuację i zwykle nie mają technicznych możliwości wykrycia zagłuszania. Dla operatorów instalacji krytycznych, na przykład portów morskich lub lotnisk, wykrywanie przypadków zagłuszania jest niezwykle ważne. Jest to możliwe za pomocą specjalnych urządzeń, które zwykle opierają się na określonych antenach i głębokiej analizie sygnału. W artykule omówiono badania dotyczące wykrywania zagłuszania za pomocą anten śrubowych.

Słowa kluczowe

EN

GNSS Receiver; helical antenna

PL

Odbiornik GNSS; antena śrubowa

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Scientific Journal of Polish Naval Academy
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 61 nr 4 (223)
• Strony: 21--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Felski Andrzej

• Polish Naval Academy, Faculty of Navigation and Naval Weapons, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

autor

Stopienski Piotr

• Polish Naval Academy, Faculty of Navigation and Naval Weapons, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Carroll J.V. Vulnerability Assessment of the U.S. Transportation Infrastructure that Relies on the Global Positioning System. Journal of Navigation vol.56 issue.
• 2, 2003, pp. 185-193. 2. De Lorenzo D.S., Rife J., Enge P. and Akos D.M. Navigation Accuracy and Interference Rejection for an Adaptive GPS Antenna Array. ION GNSS 2006, pages 763-773.
• 3. De Lorenzo, D.S. Navigation Accuracy and Interference Rejection for an Adaptive GPS Antenna Array. PhD Thesis. Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, US, 2007 (Available at http://waas.stanford.edu/pubs/phd_pubs.html).
• 4. Digital Beam-Forming Apparatus and Technique for a Multi-beam Global Positioning System (GPS) Receiver Patent US 2008/0291079 A1 2008.
• 5. Extreme space weather: impacts on engineered systems and infrastructure, Royal Academy of Engineering, London, 2013. Available at: https://www.raeng.org.uk/publications/reports/space-weather-full-report (12.09.2014).
• 6. Fante, RL; Vaccaro, JJ. Wideband cancellation of interference in a GPS receive array. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst 2000, 36, 549–564. [Google Scholar].
• 7. Felski A., Gortad M. The significance of an antenna for jamming resistance of a GPS receiver. Scientific Journal of Polish Naval Academy vol. LVII, no. 4/2016, pp. 5-16.
• 8. Felski A. Methods of improving the jamming resistance of GNSS receiver. Annual of Navigation no. 23/2016 pp. 185-198.
• 9. GPS Helix Antennas. https://www.maxtena.com/products/helix-antennas/gps-helix-antennas/ (04.08.2020).
• 10. GPS Interference Detection and Geolocation System. Harris Corporation, 2015. Available at: https://www.ion.org/gnss/upload/files/1525_Harris_PNT_signalsentry_infographic.pdf (04.08.2020).
• 11. Kraus T., Bauernfeind R. and Eissfeller B., Survey of in-car jammers – analysis and modeling of the RF signals and IF samples. In: Proceedings of the 24th International Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation Portland, 2011.
• 12. Kuusniemi H., Bhuiyan M. Z. H., Kroger T. Signal Quality Indicators and Reliability Testing for Spoof-Resistant GNSS Receiver. European Journal of Navigation vol. 11 no. 2, 2013.
• 13. McDermott R.N. Russia’s electronic warfare capabilities to 2025. Republic of Estonia MoD, 2017.
• 14. Mitch R.H., Dougherty R.C., Psiaki L.M., Powell S.P., O’Hanlon B.W., Bhatti J.A., Humpreys T.E., “Signal Characteristics of Civil GPS Jammers,” Proc. Of the 24th Int. Techn. Meeting of the Satellite Division of ION, Portland 2011 Available at: http://gpsworld.com/gnss-systeminnovation-know-your-enemy-12475/ (04.08.2020).
• 15. Rama Rao B., Kunysz W., Fante R., McDonald K. GPS/GNSS Antennas. Artech House Boston, London 2013.
• 16. Rash. G. D. GPS jamming in a laboratory environment Proc. Of the 53rd Annual Meeting of the ION, Albuquerque, 1997.
• 17. Reports: North Korea jamming South's air traffic navigation. Available at: https://news.blogs.cnn.com/2012/05/03/reports-north-korea-jamming-souths-air-traffic-navigation/ (04.08.2020).
• 18. Scott L.: Spoofs, Proofs & Jamming, Inside GNSS, September/October 2012, s. 42-53.
• 19. Stopienski P. Opportunity to elimination Jamming by the adequate formation of the antenna beam of the GNSS receiver (in Polish: Możliwości eliminacji Jammingu poprzez adekwatne kształtowanie wiązki antenowej odbiornika GNSS). Master Thesis. PNA, Gdynia 2020.
• 20. Truck Driver with GPS Jammer Accidentally Jams Newark Airport. Available at: https://www.scientificamerican.com/article/truck-driver-has-gps-jammer-accident2013-08/ (04.08.2020).
• 21. Wang Y-S., Chung S-J. A miniature Quadrifilar Helix Antenna for Global Positioning Satellite Reception. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol. 57, no. 12, 2009, pp. 3746- 3751.