Comparative analysis of noise immunity of the information transmission channel of secondary radar systems

Authors

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2022.1.208.05

Keywords:

secondary radar systems, aircraft responder, single-channel queuing system with refusing, intentional interference, unintentional interference, intra-system interference, noise immunity

Abstract

This paper presents the conducted assessment of noise immunity of the request signal transmission channel and response channel for flight information of secondary radar systems as part of aircraft responders. The considered system is an open single-channel queuing system with refusing due to the action in the request channel of intentional and unintentional correlated and uncorrelated (intra-system) interference and ground-based receivers that receive, process and decode flight information in the presence of fluctuation and intra-system interference in the receiving channel. The results of assessing the noise immunity of the aircraft responder in the form of the aircraft responder’s readiness factor under the action of internal and deliberate interference are given. It is shown that the principle of constructing an aircraft responder and the principle of servicing request signals and transmitting flight information do not allow ensuring acceptable probabilities of obtaining flight data at ground control points.

References

G. Benelli, D. Giuli, E. Mese and S. Pardini, "Characterization of ATC environment for performance evaluation of modern SSR systems", 29th IEEE Vehicular Technology Conference, 1979. doi: 10.1109/vtc.1979.1622720.

Обод И.И. Помехоустойчивые системы вторичной радиолокации. М.: ЦИНТ, 1998. 118 с.

Ткачев В.В., Даник Ю.Г., Жуков С.А., Обод І.І., Романенко І.О. Комплексне інформаційне забезпечення систем управління польотами авіації та протиповітряної оборони. Київ: МОУ, 2004. 342 с.

E. Kim and K. Sivits, "Blended secondary surveillance radar solutions to improve air traffic surveillance", Aerospace Science and Technology, vol. 45, pp. 203-208, 2015. doi: 10.1016/j.ast.2015.05.018.

I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev, M. Tkach, S. Starokozhev, A. Hlushchenko, V. Chumak, "Method for increasing noise immunity of radar "friend or foe" identification systems under the action of intentional correlated interference", Radiotekhnika, no. 205, pp. 154-160, 2021. doi: 10.30837/rt.2021.2.205.16.

M. Strohmeier, "Large-Scale Analysis of Aircraft Transponder Data", IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 32, no. 1, pp. 42-44, 2017. doi: 10.1109/maes.2017.160149.

І. Обод, О. Стрельницький, "Захист інформації в мережі систем спостереження повітряного простору", Системи обробки інформації, № 2(139), С. 47-49, 2016.

І. Обод, В. Шевцова, "Методи підвищення швидкості передачі запитальних систем передачі інформації", Системи обробки інформації, № 4(111), С. 23-26, 2013.

G. Jiang, Y. Fan and H. Yuan, "Assessing the Capacity of Air Traffic Control Secondary Surveillance Radar System", 2019 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference (CSQRWC), 2019. doi: 10.1109/csqrwc.2019.8799146.

I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev, I. Shtykh, G. Zavolodko and G. Maistrenko, "Model and Method for Request Signals Processing of Secondary Surveillance Radar", 2019 IEEE 15th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM), 2019. doi: 10.1109/cadsm.2019.8779347.

I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev and A. Hlushchenko, "Secondary Surveillance Radar Response Channel Information Security Improvement Method", 2020 IEEE 11th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), 2020. doi: 10.1109/dessert50317.2020.9125018.

I. Obod, I. Svyd, G. Zavolodko, O. Maltsev, B. Bakumenko and V. Chumak, "Assessing SSR Relative Data Capacity", 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2021. doi: 10.1109/ukrcon53503.2021.9575971.

Обод І.І., Стрельницький О.О., Андрусевич В.А. Інформаційна мережа систем спостереження повітряного простору. Харків: ХНУРЕ, 2015. 270 с.

I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev, O. Strelnytskyi, O. Zubkov and G. Zavolodko, "Method of Increasing the Identification Friend or Foe Systems Information Security", 2019 3rd International Conference on Advanced Information and Communications Technologies (AICT), 2019. doi: 10.1109/aiact.2019.8847853.

I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev, I. Shtykh and G. Zavolodko, "Model and Method for Detecting Request Signals in Identification Friend or Foe Systems", 2019 IEEE 15th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM), 2019. doi: 10.1109/cadsm.2019.8779322.

V. Semenets, I. Svyd, I. Obod, O. Maltsev and M. Tkach, "Quality Assessment of Measuring the Coordinates of Airborne Objects with a Secondary Surveillance Radar", Data-Centric Business and Applications, pp. 105-125, 2021. doi: 10.1007/978-3-030-71892-3_5.

P. Poornima, B. Roja Reddy and B. Anantha Murthy, "Design and Simulation of Two-Chain Monopulse Receiver for IFF Radar Application", 2018 3rd IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT), 2018. doi: 10.1109/rteict42901.2018.9012646.

X. Du, K. Liao and X. Shen, "Secondary Radar Signal Processing Based on Deep Residual Separable Neural Network", 2020 IEEE International Conference on Power, Intelligent Computing and Systems (ICPICS), 2020. doi: 10.1109/icpics50287.2020.9202372.

Маляренко А.С. Системы вторичной радиолокации для управления воздушным движением и государственного радиолокационного опознавания [Справочник], ХУПС, 2007, 78 с.

Б. Бакуменко, І. Обод. "Завадозахищеність запитувальних радіотехнічних систем", Системи озброєння і військова техніка, № 2(6), С. 26-28, 2006.

I. Obod, "Integrated Coordinate-and-Time Support for the Address Inquiry in the Secondary Radar Systems", Telecommunications and Radio Engineering, vol. 53, no. 3, pp. 54-56, 1999. doi: 10.1615/telecomradeng.v53.i3.100.

M. Strohmeier, V. Lenders and I. Martinovic, "On the Security of the Automatic Dependent Surveillance-Broadcast Protocol", IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 17, no. 2, pp. 1066-1087, 2015. doi: 10.1109/comst.2014.2365951.

L. Kenney, J. Dietrich and J. Woodall, "Secure ATC surveillance for military applications", MILCOM 2008 - 2008 IEEE Military Communications Conference, 2008. doi: 10.1109/milcom.2008.4753368.

І. Обод, О. Стрельницький, В. Андрусевич, "Методи підвищення якості інформаційного забезпечення системами спостереження повітряного простору", Системи обробки інформації, № 4(120), С. 53-55, 2014.

І. Обод, О. Стрельницький, "Інформаційна безпека інформаційної мережі систем спостереження повітряного простору", Системи обробки інформації, № 9(134), С. 96-98, 2015.

I. Obod, I. Svyd, O. Maltsev and B. Bakumenko, "Comparative Analysis of Noise Immunity Systems Identification Friend or Foe", 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2020. doi: 10.1109/elnano50318.2020.9088856.

M. Leonardi and F. Gerardi, "Aircraft Mode S Transponder Fingerprinting for Intrusion Detection", Aerospace, vol. 7, no. 3, p. 30, 2020. Available: 10.3390/aerospace7030030.

S. Zhironkin, S. Bliznyuk and A. Kuchin, "Jamming Resistance of the Inbound Channel of an Identification System with Broadband Signals and Error Control Codes in the Conditions of Pulse Noise and Intra-System Jamming", Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, pp. 673-682, 2019. doi: 10.17516/1999-494x-0166.

V. Andrusevich and I. Obod, "Assessment of the Quality of Information Support by Air Radar Surveillance Systems", Advanced Information Systems, vol. 5, no. 2, pp. 78-82, 2021. doi: 10.20998/2522-9052.2021.2.10.

І. Обод, О. Стрельницький, В. Андрусевич, "Порівняльний аналіз двох методів обробки сигналів відповіді запитальних систем спостереження", Системи обробки інформації, № 1(117), С. 41-43, 2014.

T. Otsuyama, J. Honda, J. Naganawa and H. Miyazaki, "Analysis of signal environment on 1030/1090MHz aeronautical surveillance systems", 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC), 2018. doi: 10.1109/isemc.2018.8394048.

І.І. Обод, В.В. Шевцова, "Пропускна спроможність відповідачів запитальних систем передачі польотної інформації", Системи обробки інформації, № 1(108), 2013, С. 105-108.

І. Обод, В. Шевцова, "Відносна пропускна спроможність запитальних систем передачі інформації системи контроля повітряного простору", Системи обробки інформації, № 2(109), С. 74-76, 2013.

I. Svyd, I. Obod and O. Maltsev, "Interference Immunity Assessment Identification Friend or Foe Systems", Data-Centric Business and Applications, pp. 287-306, 2021. doi: 10.1007/978-3-030-71892-3_12.

V. Zhyrnov, S. Solonskaya and V. Zarytskyi, "Method for dealing with non-stationary natural and simulating interference in intellectual surveillance radars", Radiotekhnika, no. 206, pp. 115-121, 2021. doi: 10.30837/rt.2021.3.206.10.

N. Kuzmenko and I. Ostroumov, "Performance Analysis of Positioning System by Navigational Aids in Three Dimensional Space," 2018 IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing (SAIC), 2018, pp. 1-4, doi: 10.1109/SAIC.2018.8516790.

R. Burczyk, K. Cwalina, M. Gajewska, J. Magiera, P. Rajchowski, J. Sadowski, J. Stefanski, "Voice Multilateration System", Sensors, vol. 21, no. 11, p. 3890, 2021. doi: 10.3390/s21113890.

И. Обод, А. Шматков, А. Михайлин, "Сравнительный анализ помехоустойчивости способов передачи полетной информации в системах вторичной радиолокации", Вестник ХГПУ, № 125, С. 3-6, 2000.

М. Ткач, «Оцінка відносної пропускної здатності літакових відповідачів вторинних радіолокаційних систем спостереження повітряного простору», Радіотехніка, № 207, 2021, С. 123-131. doi: 10.30837/rt.2021.4.207.13.

D. Margaria, B. Motella, M. Anghileri, J. -J. Floch, I. Fernandez-Hernandez and M. Paonni, "Signal Structure-Based Authentication for Civil GNSSs: Recent Solutions and Perspectives," in IEEE Signal Processing Magazine, vol. 34, no. 5, pp. 27-37, Sept. 2017, doi: 10.1109/MSP.2017.2715898.

J. Guo and X. Zhang, "DME pulse interference mitigation for airborne BDS and flight test results", Advances in Space Research, vol. 63, no. 9, pp. 3043-3052, 2019. doi: 10.1016/j.asr.2018.05.012.

R. Morales-Ferre, P. Richter, E. Falletti, A. de la Fuente and E. S. Lohan, "A Survey on Coping With Intentional Interference in Satellite Navigation for Manned and Unmanned Aircraft," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 22, no. 1, pp. 249-291, Firstquarter 2020, doi: 10.1109/COMST.2019.2949178.

W. Song, P. Ju and A. Jin, Protocol Design and Analysis for Cooperative Wireless Networks. Cham: Springer International Publishing, 2017.

Published

2022-03-30

How to Cite

Svyd, I. ., Vorgul, I. ., Starokozhev, S. ., Tkach, M. ., Maltsev, O. ., & Shevtsov , I. . (2022). Comparative analysis of noise immunity of the information transmission channel of secondary radar systems. Radiotekhnika, 1(208), 44–54. https://doi.org/10.30837/rt.2022.1.208.05

Issue

Section

Articles