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

Подождите немного. Документ загружается.

доступны как для данного комплекса, так и для его надсистемы в течение вре-

мени функционирования, что приводит к необходимости оценки данного пока-

зателя с учетом априорных свойств используемых алгоритмов обработки ин-

формации и текущей оценки обстановки.

В указанных условиях для оценки состояния информационной подсисте-

мы АК РЛДН и выработки управляющих воздействий используется иерархиче-

ская система частных показателей, отражающих качество отдельных этапов

обработки информации и качество решения отдельных задач разведки обста-

новки.

Частные характеристики качества информации, выдаваемой комплек-

сом РЛДН, с учетом решаемых им задач можно описать вектором характери-

стик , однозначно определяющим эффективность обеспе-

чения потребителей информации:

где - вектор пространственно-временных характе-

ристик формируемых зон информации ι - реализуемые конфигу-

рации областей соответственно постоянного, периодического контроля, АТ

продолжительность существования формируемой зоны информации относи-

тельно «текущего» времени); - вектор точност-

ных характеристик выдаваемой траекторной информации - погреш-

ности оценки соответственно плоскостных координат и высоты, σ

- погреш-

ности оценки курса движущихся объектов ); -

вектор характеристик полноты информации ( N^

aKC

^ - максимальное число со-

провождаемых целей, - относительная продолжительность непрерывного

сопровождения целей, ΔΤ

- относительная продолжительность разрывов

трасс); - вектор характеристик достоверно-

сти выходного информационного процесса - коэффициенты

ложных трасс соответственно по числу и относительному времени сопровожде-

ния, - относительное время существования ложных трасс).

Для АК РЛДН в зависимости от решаемых задач, динамики изменения

требований к информативности, типа взаимодействующего с ним потребителя

состав учитываемых значимых характеристик в векторах

может быть различным.

Анализ коррелированности учитываемых характеристик информативности

БРЛС АК РЛДН, проведенный на основе имитационного моделирования аль-

тернативных вариантов цифровой обработки Ρ ЛИ, показал [9], что при исполь-

зовании различных механизмов управления объективно наблюдается эффект

улучшения значений одних групп показателей и ухудшение других. Это не по-

зволяет обеспечить расчленение управляемого процесса формирования ВИП,

изолированное управление по каждому из вышеназванных показателей V

как следствие максимальный эффект от применения комплекса РЛДН в изме-

няющихся условиях целевой и помеховой обстановки.

При исходной многокритериальности решаемой задачи для конструирова-

ния конфликтно-устойчивого критерия выбора альтернатив используем обоб-

щенный показатель информативности - вероятность того, что представитель-

ное множество характеристик информативности комплекса будет гарантирован-

но находиться в заданной надсистемой многомерной области значений. Это

позволит «обеспечить» для разделяемых во времени требований к информа-

тивности комплекса, определяемых текущими решаемыми им задачами на вы-

деляемых неравнодискретных временных интервалах (ΔΤ Φ const), обеспечить

«включение» и однозначный выбор эффективных вариантов цифровой обра-

ботки РЛИ. Тогда, используя известный адаптивный подход для дискретно

фиксируемых параметров обстановки в зоне действия БРЛС АК РЛДН, реализуе-

мый вариант решения представим следующей последовательностью операций:

генерация возможных вариантов обработки информа-

ции на борту АК РЛДН;

имитационное моделирование вариантов обработки РЛИ с оценкой харак-

теристик информативности комплекса на множестве реализаций;

восстановление по результатам статистических испытаний совместных

функций плотностей распределения вероятностей (ФПРВ) учитываемых

характеристик информативности;

запись множества значений совместных ФПРВ в специализированную вы-

числительную систему обработки и управления;

идентификация текущих условий применения , определяе-

мых изменяющимися, но фиксируемыми на интервале параметрами целе-

вой и помеховой обстановки;

определение изменяющихся, но фиксируемых на интервале требо-

ваний V

к информативности комплекса на различных этапах применения;

выбор наиболее эффективного варианта цифровой обработки по крите-

рию максимизации обобщенного показателя информативности

Ниже представлены результаты многокритериального механизма выбора

минимально достаточного числа эффективных режимов цифровой обработки

РЛИ комплекса, взаимодействующего с разнородными потребителями инфор-

мации. Заданы следующие разделяемые во времени условия обработки:

раздельное сопровождение разрешаемых воздушных целей

сопровождение групповых целей

автосопровождение малоскоро-

стных или маневрирующих ВЦ или осуществление об-

работки при повышенной интенсивности потока ложных отметок

и в условиях радиоэлектронно-

го противодействия БРЛС.

При обосновании эффективных вариантов обработки, переключаемых в

зависимости от условий применения, получены следующие варианты [9]:

i - основной режим обработки координатной информации с двухэтапной

процедурой обнаружения траекторий, оптимизированный для сопровождения с

высоким качеством прямолинейно движущихся целей;

- режим с управляемым порогом обнаружения, обеспечивающий улуч-

шение непрерывности сопровождения в ограниченной области пространства по

приоритетным ВЦ. Элементы разрешения, в которых допускается снижение

порога обнаружения, определяются в системе цифровой обработки РЛИ с уче-

том назначенных приоритетов;

- режим с управляемым критерием захвата, обеспечивающий при усло-

вии выполнения требований по достоверности увеличение дальности начала

выдачи траекторной информации;

4 - режим сопровождения маневрирующих целей, обеспечивающий по-

вышение непрерывности сопровождения одиночных целей, совершающих ма-

невры различной интенсивности;

- режим сопровождения групповых целей, обеспечивающий повышение

устойчивости сопровождения ВЦ, имеющих близкие кинематические параметры;

6 - режим управления числом каналов сопровождения, обеспечивающий

повышение производительности БРЛС в условиях работы по массированным на-

летам, например, путем включения упрощенного режима вторичной обработки

РЛИ с использованием а-, β-фильтрации и неоптимальной селекции отметок;

- режим управления критерием сброса траекторий с сопровождения,

учитывающий информационные ограничения в комплексах данного класса,

например при организации комбинированного управления одновременно

как параметрами движения самолета-носителя и режимами функционирова-

ния БРЛС.

Для реализации конфликтно-устойчивого выбора вариантов цифровой об-

работки информации путем целенаправленного последовательного «включе-

ния» обоснованных управляемых режимов по результатам ими-

тационного моделирования режимов требуется осуществить восстановление с

использованием многомерных функций плотностей распределения вероятно-

стей характеристик информативности комплекса. Для оценки данных функций

можно использовать критерии согласия Колмогорова и хи-квадрат.

Пусть - параметрически заданное множество условий функцио-

нирования БРЛС с трассовым выходом. Для конкретных значений

получены путем имитационного моделирования выборки исследуемой i-й ха-

рактеристики на момент времени . На

основе экспертного анализа формируются возможные законы распределения,

которым может подчиняться случайная величина ,

- вектор параметров, определяющих функцию распределения

F (·) j-ro закона распределения.

По полученным в результате имитационного моделирования выборкам

необходимо получить оценку для отображения

(Θ - множество возможных значений параметров j-й функции распределе-

ния). Отображение F сопоставляет каждому значению ξ из множества допус-

тимых условий функционирования комплекса некоторые значения со-

ответствующие номеру закона распределения и вектору параметров соответст-

вующей функции распределения.

Решение представленной задачи состоит из двух этапов: оценки закона рас-

пределения исследуемой характеристики ВИП Y

для конкретного значения ξ

из возможного диапазона условий функционирования комплекса Ω ξ на первом

этапе и аппроксимации отображения ρ по полученным оценкам этого отображе-

ния для конечного множества значений на втором этапе:

к = 1,...,М.

Вследствие того, что критерий согласия χ

предполагает предваритель-

ную группировку выборочных данных (что приводит к потерям информации

при ограниченных объемах выборок), целесообразно использовать более точ-

ный критерий Колмогорова. В дальнейшем частная задача первого этапа со-,

стоит в проверке сложной гипотезы о принадлежности неизвестной функции

распределения наблюдаемой в опыте случайной величины Y

заданному се-

мейству функций распределения:

Критерий согласия Колмогорова, как известно, основан на вычислении

статистики:

где - эмпирическая функция распределения случайной величины Y

построенная по выборке N - объем выборки;

где

Поскольку проверяемая гипотеза является сложной, то значе-

ния статистики D

зависят от номера проверяемой функции распределения

j = l,...,k и соответствующего вектора параметров этой функции Θ:. Поэтому

для принятия решения необходимо оценить также параметры закона распреде-

ления случайной величины Y

. С этой целью предварительно для каждого

j = 1,..., k решается оптимизационная задача

На втором этапе определяются оптимальные параметры I,

к = 1,..., Μ , на множестве условий работы численными методами аппроксима-

ции функций многих переменных. Однако при использовании различных вари-

антов цифровой обработки в БРЛС требуется раздельное восстановление зако-

нов распределения для фиксированных условий работы, что позволит оценить

возможности адаптации комплекса к условиям применения.

При недостаточной точности аппроксимации законов распределения ха-

рактеристик ВИП при проектировании реализуется статистическая обработка

результатов моделирования функционирования АК РЛДН с использованием

метода гистограмм.

Определим ФПРВ учитываемых характеристик информативности АК РЛДН

путем имитационного моделирования режимов ,

что равнозначно оценке безусловной

совместной функции распределения векторного случайного процесса для фик-

сированного момента времени на конечном множестве характеристик инфор-

мативности п

, внедряемых вариантов цифровой обработки М

РЛИ и разде-

ляемых прогнозируемых условий функционирования Ν

комплекса.

При восстановлении совместной ФПРВ векторного случайного процесса

, в частности при имита-

ции процесса траекторной обработки РЛИ результаты отдельного испытания с

номером i представляют как вектор характеристик

Для получения аппроксимаций ФПРВ вектора Y

на основании выбороч-

ных данных (Ν

- число проведенных испытаний) строятся

выборочные функции распределения как для отдельных компонентов вектора

(в виде функций одного аргумента), так и для нескольких компонентов (в

виде функций от нескольких аргументов).

На рис. 4.9 приведены результаты восстановления ФПРВ дальности захва-

та траекторий (Д

ви

), среднего времени непрерывного сопровождения (Т

нс

погрешности оценки плоскостных координат и коэффициента ложных

трасс (К

лт

) для альтернативных вариантов обработки соответст-

венно, характеризующих эффект коррелированности и размена характеристик

информативности при «включении» в работу различных механизмов управле-

ния цифровой обработкой РЛИ.

Корреляционные связи характеристик определяются по коэффициентам

ковариационной матрицы Выбор групп независимых характеристик

проводится следующим образом.

Исключаются характеристики, для которых наблюдается сильная корре-

ляция с другими характеристиками. Это условие соответствует наличию явно

выраженной функциональной зависимости между отдельными характеристи-

ками. Далее группируются характеристики по признаку отсутствия корреляции

между различными группами.

Рис. 4.9

В процессе исследования ковариационной матрицы А в условиях воздей-

ствия на БРЛС активных помех выявлены следующие основные группы харак-

теристик информативности [9, 13]:

Закон распределения второй и третьей групп характеристик (ошибки

определения плоскостных параметров траектории и высоты) с высокой точно-

стью аппроксимируется многомерным нормальным законом распределения,

параметры которого определяются в процессе фильтрации измерений и зависят

от длительности сопровождения и расстояния до цели. Первая группа характе-

ристик может быть представлена в виде нескольких независимых подгрупп ха-

рактеристик в зависимости от конкретных условий и режимов обработки ин-

формации. В результате совместная ФПРВ характеристик информативности

АК РЛДН может быть представлена в виде произведения совместных функций

плотности вероятности распределения независимых подгрупп характеристик:

Для ФПРВ характеристик первой группы элементарные функции распре-

деления в большинстве случаев не соответствуют друг другу, однако их рас-

пределение можно достаточно точно аппроксимировать линейной комбинаци-

ей известных ФПРВ в следующем виде:

где j - номер варианта цифровой обработки; .- номер условий функционирова-

ния; - отдельные ФПРВ учитываемых характеристик.

В связи с возможностью такого аналитического представления ФПРВ ха-

рактеристик траекторной информации данные о законах их распределения мо-

гут быть сведены в таблицы и записаны в память бортовой вычислительной

системы АК РЛДН. Это позволит в условиях воздействия активных помех на

комплекс учесть неоднозначность влияния различных механизмов управления

цифровой обработкой РЛИ на информативность БРЛС и повысить на этой ос-

нове возможности ее адаптации к изменяющимся условиям применения.

В динамике антагонистического конфликта могут использоваться различ-

ные механизмы управления информативностью (рис. 4.10) проектируемой сис-

темы [10].

Рис. 4.10

В частности, в процессе обнаружения целей может быть предусмотрено

несколько режимов зондирования пространства, переключаемых в зависимости

от требований к выходным информационным потокам по решаемым задачам с

учетом идентифицируемых параметров активных помех, воздействующих на

данный ИД. При работе по «мерцающим» ПАП и воздействии на БРЛС им-

пульсных и непрерывных маскирующих активных помех требуется организо-

вать управление режимами комплексирования и обработки информации с уче-

том конкретных решаемых задач и определяемых в динамике применения па-

раметров складывающейся помеховой обстановки.

Использование конфликтно-устойчивых алгоритмов управления процес-

сами добывания и обработки информации в системе приводит к тому, что

структура обработки информации и порядок добывания информации оптими-

зируются таким образом, чтобы обеспечить максимальное качество решения

задач, а с учетом ограничений, направленных на снижение возможностей про-

тивника по разведке процесса функционирования АК РЛДН и оптимизации

эффективности в условиях определенных видов помех. Необходимым услови-

ем для обеспечения конфликтно-устойчивого управления является непрерыв-

ное наблюдение за складывающейся помеховой обстановкой, включающее об-

наружение, сопровождение постановщиков активных помех, а также оценку их

возможностей по разведке функционирования БРЛС АК РЛДН. В данном слу-

чае появляется взаимная зависимость процессов функционирования БРЛС и

противодействующих ей средств РЭП, что приводит к нестационарному харак-

теру поведения обеих сторон в динамике конфликта. Конечный результат, про-

являющийся в значениях частных характеристик качества выдаваемой инфор-

мации и обобщенного показателя эффективности функционирования системы,

зависит от применяемых стратегий управления обеих сторон и от всего много-

образия значений управляемых параметров, доступных каждой из сторон. На-

личие слабых сторон в управлении процессом обработки информации в усло-

виях целенаправленного радиоэлектронного подавления, характеризующегося

ведением разведки функционирования АК РЛДН и координацией действий

средств создания помех, приводит к реализации противником таких способов

РЭП, при которых эти слабые стороны проявляются в наибольшей степени.

В то же время, при несовершенстве стратегии радиоэлектронного подавления

или недостаточном числе приемов и способов радиоэлектронного подавления у

противника, эффективное конфликтно-устойчивое управление за счет снижения

уровня информированности противника о действиях АК РЛДН и выбора наиболее

эффективных способов обработки и добывания информации в идентифицирован-

ной помеховой обстановке позволяет избежать силовых способов радиоэлектрон-

ного подавления и тем самым обеспечить функционирование комплекса при зна-

чительно более низких уровнях помех. Это приводит к приближению частных по-

казателей качества функционирования до потенциально достижимых в

безпомеховой обстановке. Указанные особенности, связанные с нестационарно-

стью поведения системы «АКРЛДН - комплекс РЭП», создают определенную

сложность адекватной оценки полезного эффекта от внедрения конфликтно-

устойчивого управления, для описания которой необходима достаточно подробная

имитационная модель функционирования не только АК РЛДН, но и средств РЭП,

отражающая все составляющие радиоэлектронного конфликта.

Рассмотрим применение предложенных принципов для построения алго-

ритма управления БРЛС, содержащей следующие ИД:

многорежимную радиолокационную станцию;

канал пеленгации целей ПАП;

станцию радиотехнической разведки.

Исходное множество помеховых воздействий, создаваемых противостоящей

стороной, содержит различные виды помех, для которых формируется оптималь-

ный режим функционирования БРЛС. В динамике конфликта возможные управ-

ляемые режимы процессов формирования ВИП в условиях полного (частичного)

радиоэлектронного подавления БРЛС АКРЛДН представлены на рис. 4.10. В ча-

стности, в процессе обнаружения целей может быть предусмотрено несколько ре-

жимов зондирования пространства, переключаемых в зависимости от требований

к информативности, решаемых задач, видов и параметров активных помех, воз-

действующих на данный ИД. При работе по «мерцающим» ПАП, воздействии на

БРЛС импульсных и непрерывных маскирующих активных помех требуется орга-

низовать управление режимами комплексирования и обработки информации в

АК РЛДН с учетом конкретно решаемых задач и определяемых в динамике при-

менения параметров складывающейся помеховой обстановки.