Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. 2008

Подождите немного. Документ загружается.

14. Меркулов В.К, Дрогалин В.В., Лепин В.Н. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т. 1.

Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа / Под ред. А.И. Ка-

нащенкова и В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003.

15. Меркулов В.И., Старостин В.В., Филатов А.А., Шуклин А.И. Синтез бесстробовых алгорит-

мов многоцелевого сопровождения с адаптивной аналого-дискретной фильтрацией. - Радио-

техника, 2002, № 12.

16. Меркулов В.И., Старостин В.В., Филатов А.А., Шуклин А.И. Эффективность алгоритмов

многоцелевого сопровождения с бесстробовой идентификацией и адаптивной аналого-

дискретной фильтрацией. - Радиотехника, 2003, № 3.

17. Петров В.В., Колтышев Е.Е., Янковский В. Т. Алгоритм измерения дальности в радиолокаци-

онных станциях с квазинепрерывными сигналами. - Радиотехника, 2002, № 5.

18. Рейнгольд Э., Нивергелъд Ю., Део Н. Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика. -

М.: Мир, 1980.

19. Фарина А. Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение

целей: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993.

ГЛАВА 4

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ БОРТОВОЙ

РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В условиях применения противником средств радиоэлектронного подав-

ления (РЭП) эффективность авиационных комплексов радиолокационного до-

зора и наведения в значительной степени будет зависеть от успешного функ-

ционирования бортовой радиолокационной системы. Поэтому при разработке

БРЛС пристальное внимание необходимо уделить обеспечению ее зашиты от

преднамеренных помех, которые могут быть маскирующими и имитирующими

и действовать как по основному, так и по боковым лепесткам диаграммы на-

правленности БРЛС.

Защиту БРЛС от помех необходимо обеспечивать путем проведения ком-

плекса мероприятий организационного и технического характера, предусмат-

ривающего, прежде всего, использование соответствующих сигналов, алгорит-

мов, методов и устройств помехозащиты.

Создание помехозащищенной БРЛС для прогнозируемых условий радио-

электронного подавления - весьма сложная задача. Это обусловлено значи-

тельным улучшением возможностей средств РЭП в современных условиях. Во-

первых, за счет внедрения в станции помех цифровой техники появилась воз-

можность формировать эффективные сигналоподобные помехи, в частности

многократные по дальности и скорости, и имитирующие помехи. Эти помехи

затрудняют либо делают невозможным процесс наблюдения сигналов цели в

режиме обзора и приводят к срыву слежения в режиме автоматического сопро-

вождения целей. Во-вторых, в практику радиоэлектронной борьбы (РЭБ) вне-

дрены принципы коллективной обороны, что позволило создавать высокоэф-

фективные многоточечные по пространству (пространственно разнесенные)

помехи, препятствующие радиолокационному наблюдению целей. Указанные

помехи существенно затруднят функционирование БРЛС.

На сегодняшний день известны десятки различных способов борьбы с

преднамеренными помехами, а также методов измерения координат и сопро-

вождения постановщиков этих помех.

В данном разделе книги предложены некоторые из них: метод защиты

от ответных импульсных помех, основанный на совместном применении раз-

ностно- и суммарно-дальномерного способов определения координат, кинема-

тический метод оценки координат целей - постановщиков активных помех; ме-

тод и реализующий его алгоритм самотриангуляции - в АК РЛДН для сопро-

вождения ПАП. Кроме того, даны предложения по технической реализации за-

данного уровня помехозащищенности БРЛС за счет применения автокомпенса-

торов, конфликтно-устойчивого управления зондированием, вариантами

обработки и комплексирования информации.

4.1. Показатели помехозащищенности бортовой

радиолокационной системы. Принципы достижения

требуемого уровня помехозащищенности

В настоящее время вероятный противник при ведении боевых действий

особое внимание уделяет комплексному и взаимосвязанному по времени и

пространству применению всех средств РЭБ. Важнейшая роль при этом отво-

дится использованию средств РЭП для постановки помех средствам радиоэлек-

тронной разведки.

Основные принципы применения средств РЭП состоят в следующем: про-

ведение разведки местоположения и тактико-технических характеристик ра-

диоэлектронных систем - объектов подавления - как на этапе планирования,

так и в ходе боевых действий; планирование радиоэлектронного подавления с

учетом общего замысла боевых действий с целью постановки помех всем ос-

новным каналам РЭС и степени угрозы со стороны РЭС при комплексном при-

менении бортовых и наземных средств РЭП, управляемого оружия и рацио-

нальном распределении помех по частоте, пространству и времени.

Способность БРЛС к решению функциональных задач в условиях ведения

противником радиоэлектронной борьбы характеризуется ее помехозащищен-

ностью (защищенностью от преднамеренных радиопомех). Помехозащищен-

ность БРЛС определяется защищенностью от непосредственной разведки

комплексами РЭП противника (скрытность функционирования) и помехо-

устойчивостью. Защищенность от непосредственной разведки комплексами

РЭП противника - это способность противостоять добыванию аппаратурой ра-

диоэлектронной разведки комплексов РЭП противника разведывательных дан-

ных, необходимых для создания эффективных радиопомех. Помехоустойчи-

вость БРЛС - это способность выполнять функциональные задачи с требуе-

мым качеством при воздействии на нее радиопомех. Комплексное применение

противником помех различного вида приводит к существенному снижению

эффективности БРЛС АК РЛДН.

Повышение помехозащищенности БРЛС в условиях радиоэлектронного

подавления может быть достигнуто путем применения комплекса организаци-

онных мероприятий и технических мер, направленных на снижение эффектив-

ности воздействия помех, к числу которых относятся комплексирование ин-

формации разнотипных РЭС, согласованное применение разнотипных РЭС и

средств огневого поражения, оптимальное распределение режимов работы

РЭС, установление временных, частотных, пространственных и других ограни-

чений на их работу и др.

Реализация указанных мер должна базироваться на методы управления

РЭС, входящих в состав БРЛС, в динамике конфликта, позволяющие обеспе-

чить согласование режимов функционирования и обработки информации раз-

нотипных РЭС [8, 11, 12].

В интересах повышения помехозащищенности с учетом условий реали-

зуемости и динамической изменяемости параметров помеховой обстановки в

районе боевых действий требуется организация иерархического управления

РЭС в динамике конфликта. В частности, первый уровень адаптации - дина-

мическое управление конфигурацией подвижного радиолокационного поля

АК РЛДН с учетом характера решаемых задач и идентифицируемых (прогно-

зируемых) параметров помех, режимами БРЛС, определяющими их простран-

ственные возможности, а также вариантами комплексирования координатной и

пеленговой информацией. При этом вследствие динамичности изменения па-

раметров обстановки организуется координирующее управление для каждого

РЭС, определяющее требуемую конфигурацию и зонные характеристики. Ва-

рианты комплексирования РЭС могут также целенаправленно изменяться на

различных этапах боевых действий.

Для технической реализации управления конфигурацией создаваемого

РЛП требуются использование РЭС с изменяемыми характеристиками зон обт

зора и применение программного обзора. Для технической реализации управ-

ляемого комплексирования радиолокационной информации (РЛИ) требуется

обеспечение возможности адаптивного взаимодействия нескольких АКРЛДН

и получения при этом дополнительной информации с учетом складывающейся

помеховой обстановки и этапов боевых действий.

Второй уровень адаптации (уровень БРЛС) организуется вследствие

скоротечности изменения параметров обстановки и запаздывания централизо-

ванного управления при этом. Для взаимодействия уровней управления РЭС в

динамике конфликта предлагается оперативно оценивать «текущие» зоны об-

зора в интересах формирования координирующего управления.

Применительно к задачам тактико-технико-экономического обоснования

БРЛС АК РЛДН с заданным уровнем помехозащищенности и получения ра-

циональных вариантов их боевого применения доминирующими являются сле-

дующие положения:

при обосновании требований к РЭС как к компонентам системы их кон-

кретный облик и тактико-технические характеристики рассматриваются не

изолированно, а с учетом их роли и места в создаваемой системе;

при разработке предложений по совершенствованию РЭС и способов их

боевого применения существует абсолютный приоритет конечной (глобальной)

цели основной функции, основного предназначения системы, при этом любая

попытка изменения управляющих параметров должна оцениваться с точки зре-

ния того, помогает или мешает она достижению конечной цели;

при оценке вариантов РЭС и рациональных способов их боевого примене-

ния необходимо иерархическое (как минимум, трехуровневое) изучение: уров-

ня элементов средств, уровня отдельных образцов РЭС, уровня систем РЭС;

при анализе интегрированных свойств и закономерностей исследуемых

РЭС требуется раскрытие базисных механизмов интеграции с учетом совмест-

ного рассмотрения структуры, а также особенностей отдельных подсистем РЭС

(это означает, что в случае необходимости придания системе новых функций

целесообразно альтернативно пересмотреть ее структуру, а не только пытаться

реализовать новую функцию в принятой ранее схеме).

Для реализации системного подхода при разработке методов и алгоритмов

управления БРЛС АК РЛДН в динамике конфликта необходимо использовать

следующие общие принципы: рассмотрение любой части системы выполнять

совместно с ее связями с окружением; совместное рассмотрение системы как

таковой и как совокупности частей (элементов); сочетание централизованного

и децентрализованного управлений; учет прогнозируемых неопределенностей

и случайностей в системе; результаты требуемой эффективности функциони-

рования системы необходимо получать при минимальных затратах; решения,

действия, выводы должны соответствовать уровню организованности системы

и степени ее детализации; вмешательство в систему должно согласовываться с

уровнем ее реакции на это вмешательство; информация и управляющие воз-

действия свертываются (укрупняются, обобщаются) при движении снизу вверх

по иерархическим уровням системы; предпочтение отдается требованиям при-

емлемым, реально достижимым, в противовес необоснованно высоким; сис-

темный подход нацелен на получение количественных характеристик, создание

методов, сужающих неоднозначность используемых понятий, определений,

оценок, вариантов.

Практическая реализация системного подхода должна учитывать много-

образие решаемых задач БРЛС в современных условиях и тенденции развития

средств радиоэлектронного подавления.

Для оценки помехозащищенности БРЛС используется система показате-

лей, которая содержит как частные, так и обобщенные показатели защищенно-

сти от непосредственной разведки и помехоустойчивости.

Защищенность от непосредственной разведки характеризуется зоной, в

пределах которой может быть обнаружено функционирование БРЛС с вероят-

ностью не выше заданной.

Используемые для оценки помехоустойчивости показатели, характери-

зующие качество решения БРЛС частных задач, относятся к частным показате-

лям. Обобщенные показатели являются численной мерой, характеризующей

способность БРЛС решать всю совокупность функциональных задач.

В качестве показателей эффективности БРЛС при функционировании

АК РЛДН в режиме радиолокационного поста могут применяться следующие

показатели:

вероятность выполнения требований потребителей к качеству радиолока-

ционной информации;

вероятность выполнения требований к качеству радиолокационной ин-

формации, заданных в тактико-техническом задании (ТТЗ);

вероятность радиолокационного обеспечения боевых действий огневых

средств, взаимодействующих с комплексом.

В качестве обобщенного показателя помехоустойчивости БРЛС исполь-

зуется коэффициент помехоустойчивости К

пу

, характеризующий сохранение

обобщенного показателя эффективности БРЛС, определенного как вероятность

обеспечения заданных в ТТЗ требований при функционировании в условиях

помех:

где W

, W

- значения показателя эффективности БРЛС при наличии и отсут-

ствии помех соответственно.

При оценке помехоустойчивости по частным показателям применяют-

ся следующие показатели:

дальность обнаружения или сопровождения целей (в этом случае коэффи-

циент помехоустойчивости имеет смысл коэффициента сжатия зоны обнару-

жения или сопровождения);

математическое ожидание числа обнаруженных (проведенных) целей;

вероятность обнаружения (сопровождения) цели на заданной дальности;

ошибки измерения координат и параметров движения целей;

коэффициент проводки;

среднее время сопровождения воздушных целей;

коэффициент ложных трасс.

Степень помехоустойчивости определяется в результате сравнения рас-

считанного коэффициента помехоустойчивости с его заданным значением и

может быть представлена качественным показателем следующим образом. ,

Бортовая радиолокационная система считается помехоустойчивой, если в

прогнозируемых условиях функционирования рассчитанный показатель ее по-

мехоустойчивости (К

пу

) не снижается ниже заданного:

Для оценки помехоустойчивости БРЛС могут применяться экспертные,

экспериментальные и теоретические методы.

Экспертные методы применяются в тех случаях, когда нет времени на

создание адекватных и достоверных расчетных моделей, обеспечивающих вы-

работку обоснованных рекомендаций. Эти методы применяются для прогноза

на отдаленную перспективу, для ранжирования (установления степени пред-

почтительности) относительной важности показателей частных показателей

помехоустойчивости и т. п. Достоинствами экспертных методов являются

практически неограниченные сроки прогнозирования и сравнительная просто-

та, а также дешевизна получения результатов. Вместе с тем получаемые при их

помощи результаты являются достаточно субъективными, а качество этих ре-

зультатов весьма существенно зависит от квалификации экспертов. Примене-

ние данных методов в настоящее время ограничено.

К экспериментальным методам относятся лабораторные испытания, а

также испытания в реальных условиях работы. При испытаниях в реальных ус-

ловиях наиболее полно учитывается специфика исследуемых объектов. Однако

из-за ограниченности времени и затрат на проведение испытаний не удается

изучить все свойства исследуемого объекта в условиях воздействия на него

помех. Кроме того, большие трудности обычно возникают при воспроизведе-

нии реальных условий функционирования БРЛС АК РЛДН [19].

Одним из вариантов оценки помехоустойчивости является теоретическая

оценка помехоустойчивости БРЛС при функционировании в динамике кон-

фликта со средствами радиоэлектронного подавления. На современном уровне

развития методического аппарата основой для проведения теоретических ис-

следований по оценке помехоустойчивости БРЛС является имитационное мо-

делирование процесса ее функционирования в динамике конфликта с противо-

стоящими средствами радиоэлектронного подавления.

Потенциально помехозащищенность БРЛС, включая такие составляющие,

как скрытность и помехоустойчивость, может достигаться за счет применения

сигналов большой длительности с внутриимпульсной модуляцией при коэф-

фициенте сжатия 100 и более, длительного когерентного накопления пачки

сигналов (секунды и десятки секунд), многочастотного режима излучения и

приема, обеспечения неопределенности для противника характеристик РЛС в

процессе работы (несущей частоты, начальной фазы, вида модуляции, методов

обзора и т. п.) и их адаптивного изменения в зависимости от целевой и помехо-

вой обстановки, применения многопозиционных режимов работы.

Особенности построения каналов разведки БРЛС АК РЛДН, направлен-

ные прежде всего на реализацию устойчивого обнаружения низколетящих ма-

лоразмерных целей на фоне мощных отражений от подстилающей поверхно-

сти, предопределяют их помехозащищенность как от организованных пассив-

ных так и от активных помех.

При исследовании влияния вариантов помеховой обстановки на функ-

ционирование БРЛС АК РЛДН в районах его ответственности при радиоэлект-

ронном подавлении необходимо учитывать следующие принципы применения

и функционирования средств постановки активных помех.

На АК РЛДН могут воздействовать станции активных помех (САП) груп-

повой и коллективной защиты. Станции активных помех индивидуальной за-

щиты применяются преимущественно для подавления других РЭС.

В соответствии с приоритетностью подавления радиоэлектронных средств

специализированными самолетами и вертолетами РЭБ, действующими из бое-

вых порядков ударных групп, а также стратегическими бомбардировщиками

(СБ), тактической авиацией (ТА) и вертолетами огневой поддержки, в первую

очередь будут подавляться БРЛС АК РЛДН, РЭС зенитных управляемых ракет

(ЗУР) и ракет «воздух-воздух», затем РЭС управления оружием, РЭС обнару-

жения и целеуказания, РЭС передачи команд, опознавания и связи.

Специализированными самолетами и вертолетами РЭБ, действующими из

зон барражирования, в первую очередь подавляются РЛС обнаружения и целе-

указания и РЭС, создающие наибольшую угрозу ударным группам.

Передатчик помех переводится в заградительный или скользящий режим в

следующих случаях:

подавления РЭС с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу;

наличия в пределах многолучевой диаграммы направленности антенны

одного передатчика, не менее 2-3 однотипных разнолитерных РЭС без элек-

тронной перестройки.

Заградительные помехи создаются в полосе частот ±(10...20)%, скользя-

щие - в полосе частот ±(1.. .25) % от частоты РЭС.

Хаотические импульсные помехи применяются с целью подавления

средств связи, командных линий передачи данных и средств опознавания, а

также усложнения радиоэлектронной обстановки по всему маршруту полета.

Высокопотенциальные станции помех применяются для подавления наи-

более важных РЭС группировки по боковым лепесткам ДНА и для срыва наве-

дения ЗУР и ракет «воздух-воздух» шумовыми и ответными (ретрансляцион-

ными) помехами соответственно. Они размещаются на борту специализиро-

ванных самолетов и вертолетов РЭБ, барражирующих вне зоны поражения

огневых средств ПВО, а также на наземных пунктах и кораблях.

По имеющимся данным обеспечивается следующая плотность создания

пассивных помех (пачек на 100 м пути):

для перевода РЭС в режим селекции движущихся целей (СДЦ) - 0,2...0,3

и 0,1.. .0,2 непрерывно с борта СБ, ТА и вертолетов соответственно;

для маскировки состава налета - 5... 10 на участке 20... 100 км с борта СБ,

беспилотного летающего аппарата и ТА соответственно;

для срыва атак ЗУР и ракет «воздух-воздух»: 2...3 непрерывно либо 7...10

с паузой 20.. .30 с с борта СБ и ТА.

Выбор самолетными станциями помех конкретного вида помеховых воз-

действий определяется складывающейся тактической и радиоэлектронной си-

туацией, а также техническими возможностями аппаратуры создания помех.

Наиболее вероятными видами помех, создаваемых современными само-

летными САП, являются

шумовые:

заградительные по частоте с полосой, равной диапазону перестройки час-

тоты БРЛС или 200.. .300 МГц для БРЛС без перестройки частоты;

прицельные по частоте с полосой, равной 2...4 ширины спектра подавляе-

мого сигнала;

ответные, типа «накрытый импульс», с длительностью импульса, равной

1,5...2 длительности импульса подавляемого сигнала;

мерцающие несинхронные и синхронные с частотой мерцания до 10 Гц;

прерывистые помехи с частотой коммутации 0,1... 10 Гц;

инверсные, формируемые путем излучения помех с уровнем, изменяемым

обратно пропорционально уровню принимаемого сигнала;

имитирующие:

уводящие по дальности;

уводящие по скорости;

уводящие по угловому направлению;

имитирующие пуск противолокационных ракет;

хаотические импульсные помехи;

многократные ответные;

комбинированные (шумовые в сочетании с уводящими).

В современных САП индивидуальной защиты заложена идеология при-

оритетного использования имитирующих помех. В режим создания шумовых

помех САП индивидуальной защиты переводятся в условиях сложной радио-

электронной обстановки с высокой плотностью потока сигналов, при подавле-

нии РЭС с поимпульсной нерегулярной перестройкой частоты или при подав-

лении нескольких разнолитерных РЭС, когда невозможно использование ре-

жима их последовательного обслуживания.

Применение хаотических импульсных помех САП индивидуальной защи-

ты против РЭС управления оружием является низкоприоритетным. Такие по-

мехи предназначены главным образом для РЭС радиосвязи, РЭС систем опо-

знавания «свой-чужой», для обзорных РЛС.

Станции активных помех индивидуальной защиты в первую очередь по-

давляются РЭС атакующих ракет, РЭС управления оружием, затем РЭС обна-

ружения и целеуказания. Приоритет однотипных РЭС определяется этапом их

работы: во всех случаях отдается предпочтение РЭС, уже выполняющим опе-

рации по ведению стрельбы или ее подготовке.

Специализированными постановщиками помех в первую очередь подав-

ляются РЛС обнаружения и целеуказания и РЭС, создающие наибольшую уг-

розу ударным группам ТА. При этом преимущественные виды помех - шумо-

вые маскирующие в непрерывном или импульсном режиме излучения. В слу-

чае доступности сигнала РЛС для средств радиотехнической разведки самолета

РЭБ для нее могут формироваться имитационные помехи - многократные или

хаотические импульсные.

Помехи самоприкрытия воздействуют на БРЛС в основном по главному

лучу ее ДНА, а помехи прикрытия - по боковым лепесткам ДНА.

В современных авиационных станциях помех предусмотрена возможность

распределения и регулирования излучаемой мощности помех в соответствии с

приоритетом угроз со стороны подавляемых РЭС. Регулирование мощности

излучаемой помехи наряду с высоким уровнем развязки приемных и передаю-

щих трактов создает возможность вести одновременную разведку нескольких

подавляемых РЭС бортовыми средствами РТР.

Постановка помех (шумовых и имитационных) с борта самолетов, изго-

товленных с использованием технологии «Стеле», может снизить уровень

демаскировки летательного аппарата и создать возможность получения ин-

формации о нем пассивными методами локации. Для защиты таких средств

воздушного нападения возрастает роль помех прикрытия с борта специализи-

рованных самолетов РЭБ, действующих из зон барражирования.

Функционирование БРЛС, как правило, происходит в условиях антаго-

нистического конфликта со средствами РЭП противоборствующей стороны

[4,5], которые осуществляют целенаправленное создание наиболее неблаго-

приятных условий как для работы отдельных информационных датчиков, так

и для системы в целом. Поэтому повышение эффективности применения

БРЛС за счет реализации соответствующего конфликтно-устойчивого управ-

ления функционированием системы, учитывающего динамику и целенаправ-

ленность изменения помеховой обстановки, является практически важным

исследованием.

Применение метода, предложенного в работах [3,5,8], для формирования

управления БРЛС в динамике конфликта со средствами РЭП ограничено тем,

что он не учитывает особенности и динамические свойства информационных

датчиков системы, специфику определяемых на этапе проектирования управ-

ляемых режимов функционирования и возможности идентификации парамет-

ров помеховой обстановки. В целом, практическое решение задачи выбора

многомерного управления БРЛС из множества альтернатив в динамике функ-

ционирования из-за катастрофически большой размерности пространства оп-

тимизируемых параметров и изменения их во времени может оказаться нереа-

лизуемым.