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

Подождите немного. Документ загружается.

групп ЛА с различных сторон. Наиболее приемлемым способом координиро-

ванного наведения считается наведение трех групп истребителей, одна из кото-

рых выводится в зону атаки под ракурсом, близким к нулю.

Один из возможных вариантов координированного наведения трех групп

истребителей на групповую цель с использованием маневра «Клещи» иллюст-

рирует рис. 5.7.

Рис. 5.7

На этом рисунке: - командир объединенной группы, - ко-

мандир группы, - самолеты группы, самолеты цели, χ - точки пере-

хвата.

Задача координированного наведения может быть решена с различной

степенью автоматизации. При максимальной степени автоматизации офицер

боевого управления (штурман) указывает только цель и номера координируемых

каналов управления. При этом задача решается по одной и той же цели (голов-

ной цели группы) с одинаковым временем перехвата.

При минимальной степени автоматизации штурман должен выполнить

следующие операции:

определить опорный канал управления, относительно координат и време-

ни встречи которого будут задаваться значения этих параметров по остальным

координируемым каналам;

ввести значение угла встречи по координируемым каналам и задать поло-

жение точек встречи и время выхода в них для других истребителей, используя

положение рубежа перехвата и время наведения истребителя в опорном канале.

В качестве опорного канала управления целесообразно выбирать канал,

результаты наведения истребителя в котором меньше зависят от маневра цели.

Для обеспечения максимальной эффективности атаки групповой цели не-

сколькими истребителями (группами) целесообразно вывести истребители на

линию движения цели в район, удаленный от расчетной точки встречи с ней на

некоторое расстояние Д

. На этом пути командир группы или командир объе-

диненной группы истребителей должен обеспечить корректировку строя ис-

требителей перед их выходом в атаку (рис. 5.7), дать команду фланговым ис-

требителям выполнить маневр взятия цели «в клещи», определить рациональ-

ный порядок включения БРЛС истребителями и обеспечить руководство

выполнения ими атаки.

Для того чтобы сформировать рассматриваемую ударную группу истреби-

телей, необходимо заблаговременно иметь информацию о цели от РЛС. Чем

больше будет дальность обнаружения цели и, соответственно, время наведе-

ния, тем меньше окажется относительная потеря в рубеже ее перехвата, вызы-

ваемая выведением истребителей на противокурс цели для обеспечения макси-

мальной эффективности атаки. Напротив, при малом значении дальности обна-

ружения цели относительно истребителей, что обычно имеет место при

автономных действиях поисково-ударной и ударной групп истребителей, обес-

печение предварительного вывода ударной группы на противокурс цели при-

водит к сильному увеличению времени наведения, а значит, и к потере в рубе-

же перехвата, и в ряде случаев практически оказывается невозможным. Это

приводит к снижению эффективности дальнего ракетного боя истребителей,

так как на выполнение маневра «клещи» (точнее, «дальней клешни») при атаке

под большими ракурсами времени уже не хватает. При этом цель имеет воз-

можность выполнить маневр, «ослепляющий» БРЛС истребителей за счет по-

падания в зоны режекции.

Необходимость группирования информации о воздушных целях вызвана

следующими причинами. Средства воздушного нападения обычно применя-

ются группами, состав которых обусловлен необходимостью повышения

эффективности выполнения поставленных перед ними задач и противодейст-

вия атакам истребителей. Назначение воздействий по таким группам одиноч-

ными истребителями неэффективно и может привести к поражению истреби-

телей, а не самолетов противника. Поэтому важно выявлять тактические

группы, объединенные единством поставленных перед ними задач, т. е. обес-

печивать тактическое группирование целей. Следует также иметь в виду, что

реализация тактического группирования позволяет не только уменьшить чис-

ло объектов, подлежащих отображению, но и обеспечить устойчивое их со-

провождение и возможность организации координированных действий ис-

требителей по этим группам.

Группирование целесообразно проводить так, чтобы, с одной стороны,

минимизировать среднее расстояние г

ср

между самолетами в группе, а с другой

стороны, максимизировать среднее расстояние Rc

между группами [10]. Этот

векторный критерий можно привести к скалярному виду, если обеспечить

минимум отношений т\ = Γ^/ϋφ. Заметим, что под термином «расстояние»

здесь понимается расстояние между самолетами не в обычном пространстве, а

в пространстве информативных параметров (i == 1,..,n), к которым относятся не

только координаты объектов, но и параметры (курс, скорость) их движения, а

также некоторые признаки («свой», «чужой» и т. п.). Кроме того, важно, чтобы

при разделении на группы глубина образованных групп находилась в соответ-

ствии с возможностью одновременного сопровождения входящих в них само-

летов бортовыми РЛС атакующих их истребителей.

Принцип автоматического решения рассматриваемой задачи основан на

упорядоченном переборе различных вариантов разбиения целей на группы для

отыскания варианта, обеспечивающего выполнение условия qi η

= min, где qi -

весовые коэффициенты.

Для сокращения числа переборов целесообразно задание с возможно-

стью внесения поправок боевым расчетом минимального расстояния между

группами R

mini

и максимального расстояния r

max

i между самолетами в этих

группах. Отметим, что при ^ > r

maxi

самолеты считаются заведомо не принад-

лежащими к одной группе, а при х

< R

mini

принадлежащими. Если полагать

Rmini

fmax

Γοϊ

const,

задача решается наиболее просто, поскольку сводит-

ся к методу формирования групп путем стробирования. В этом случае к одной

группе относятся самолеты, расстояние между которыми меньше строба, за-

данного значением r

. Однако тактически группы целей могут иметь различ-

ную конфигурацию, что при наличии ошибок в радиолокационных измерениях

приведет к значительному увеличению ошибок группирования и вызываемой

ими нестабильности состава сформированных групп. Поэтому метод стробиро-

вания целесообразно использовать лишь на борту двухместных истребителей

при условии, что значения r

i для каждой выделенной оператором визуально

группы будут заданы в соответствии с конфигурацией группы. При этом кон-

троль за составом группы и расчет параметров ее движения должны осуществ-

ляться автоматически.

Информация о группах своих истребителей также группируется, но это за-

дача более простая, так как известен и численный состав группы истребителей,

и целесообразный размер строба группирования.

При выходе истребителя в боевое соприкосновение в режиме бортового

наведения на его борт выдается только регулярная координатная поддержка по

сопровождаемой цели. Сближение с целью и последующая атака выполняются

истребителем самостоятельно.

Режим бортового поиска при выходе истребителя в боевое соприкосно-

вение назначается с АК РЛДН или самостоятельно выбирается истребите-

лем в случае прекращения поступления команд (>60 с) или их нерегулярной

выдачи.

5.4. Полуавтономные действия

наводимых летательных аппаратов

Весьма перспективным способом расширения боевых возможностей сис-

тем наведения является использование так называемых полуавтономных дей-

ствий.

Под полуавтономными действиями понимаются такие способы примене-

ния одиночных групп перехватчиков, при которых задачи поиска, наведения и

координации их действий решаются бортовыми средствами наводимых ЛА по

прерывистой или разовой информации, поступающей от АК РЛДН.

При обеспечении ПАД с АК РЛДН предполагается использовать следую-

щие способы вывода наводимых ЛА в боевое соприкосновение с целью [3, 7]:

командное наведение с координатной поддержкой;

бортовое управление (БУ), включающее бортовой поиск (БП) и бортовое

наведение (БН).

В зависимости от качества информации о воздушных целях и своих ЛА

каждый из упомянутых способов может быть применен самостоятельно или в

любой последовательности, необходимость которой может выявиться в про-

цессе отражения налета.

Следует отметить, что групповые действия (ГД) обеспечиваются исполь-

зованием на борту аппаратуры автоматизированного обмена информацией ме-

жду самолетами группы и ее отображения на специальных индикаторах. Это

позволяет использовать в АК РЛДН один канал наведения для управления

группой, передавая команды через командную радиолинию управления на борт

ведущего группы. В свою очередь ведущий самостоятельно управляет своей

группой, осуществляя координацию действий всех ее экипажей. Однако при

этом лица боевого расчета (ЛБР) на АК РЛДН должны быть готовы к оказанию

помощи ведущему в части «голосовых» целеуказаний о местонахождении са-

молетов группы при их потере и др.

Возможность осуществления полуавтономных действий наводимых ЛА

обеспечивается их бортовой вычислительной системой, которая по регулярной

и прерывистой информации о цели, передаваемой по КРУ АК РЛДН, может

самостоятельно решать задачу управления самолетом для вывода в район об-

наружения и атаки воздушного противника. Такой способ вывода перехватчика

в боевое соприкосновение с противником, при котором на борт истребителя

передается информация о координатах и параметрах движения цели (группы

целей), обычно называется режимом бортового управления.

Истребители могут также управляться в режиме командное наведение с

координатной поддержкой, при котором на борт, помимо обычных команд на-

ведения, периодически передается информация о цели (группе целей).

При работе в обоих режимах в случае прекращения поступления на борт

информации от КРУ, обусловленного отказом тракта КРУ, выходом из строя

управляющей АСУ и др., истребитель автоматически переключается на борто-

вое управление (бортовой поиск), используя принятые ранее и запомненные

координаты, т. е. продолжает автономный перехват назначенной цели, хотя и с

некоторым снижением эффективности. В случае восстановления работоспо-

собности тракта КРУ имеется возможность «вернуться» к управлению по ко-

мандам или информации КРУ.

Командное наведение с координатной поддержкой в виде прямоугольных

координат х, у, h и составляющих скорости V

и V

цели является основным

способом вывода ударных групп перехватчиков, находящихся в поле команд

АК РЛДН, в боевое соприкосновение с целями. Координатная поддержка пере-

дается на борт перехватчика один раз в 60 с, а в остальное время передаются

команды наведения.

Бортовой поиск применяется в случаях:

выбора этого способа на пункте наведения (ПН) или смены способа выхо-

да в боевое соприкосновение в процессе управления;

выхода истребителя (группы) из поля команд и радиолокационного поля ПН;

отсутствия информации о цели.

Смысл бортового поиска состоит в экстраполяции положения цели на те-

кущий момент времени по последним данным координатной поддержки.

Бортовой поиск характерен также для действий поисковых групп. В такой

ситуации поиск цели обеспечивается бортовыми РЛС группы в боевом порядке,

реализующем наибольшую зону просматриваемого пространства и необходимое

взаимное перекрытие зон обзора РЛС.

Обнаружив цель, ведущий группы организует ее боевые действия по унич-

тожению цели. Информация о цели может передаваться на ПН по каналу голо-

совой связи либо относительно местонахождения перехватчика, либо отно-

сительно условной точки.

При бортовом наведении управление наводимыми летательными аппара-

тами осуществляется по данным их собственных информационных систем, од-

нако периодически на них передается информация координатной поддержки.

При организации ПАД необходимо определять момент перехода от ко-

мандного наведения к бортовому управлению и осуществлять выбор целей для

передачи ведущему группы.

Алгоритм определения момента перехода от командного наведения к

бортовому управлению вырабатывает рекомендации для офицеров боевого

управления (штурманов наведения), осуществляющих наведение в режиме ко-

мандного наведения с координатной поддержкой истребителей (групп истре-

бителей) типа СУ-27, МиГ-3 [3], на перевод их в режим БП, который является

одной из составных частей режима «Бортовое управление».

Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения

Алгоритм состоит из двух частей.

В первой части проводится оценка вероятности захвата цели (группы це-

лей) истребителем при переводе его в режим БП с текущего момента времени.

Во второй части проводится выработка признака целесообразности пе-

рехода истребителя в режим БП при атаке им заданной группы целей.

Оценка вероятности захвата цели в режиме БП проводится в предположе-

нии равномерного и прямолинейного движения истребителя заданным курсом,

с заданной скоростью и на заданной высоте. При оценке вероятности учитыва-

ются ошибки трассовой информации по курсу, скорости и высоте. Ошибки

измерения в горизонтальной плоскости не учитываются вследствие незначи-

тельного их влияния на конечный результат. При определении искомой веро-

ятности учитывается возможный маневр цели по курсу и скорости в заданном

диапазоне.

Оценка проводится для самого неблагоприятного случая, когда маневр по

курсу и скорости происходит в момент получения трассовой информации о це-

ли. Изменения координат за счет маневра принимаются равномерно распреде-

ленной случайной величиной, меняющейся в заданных диапазонах. Искомая

оценка усредняется по всем возможным маневрам по скорости и курсу из за-

данных диапазонов.

В алгоритме проводится оценка времени, начиная с которого возможен

захват цели при условии равномерного и прямолинейного ее движения (опре-

деляется тем самым момент времени, с которого целесообразно проводить

оценки).

Оценка вероятности захвата в каждый момент времени проводится для це-

ли, находящейся в узловых точках зоны возможного ее положения в соответст-

вующий момент времени.

Зона возможного положения цели определяется из условия, что цели мо-

гут двигаться с курсами и скоростями из заданного диапазона. Полученное зна-

чение оценки вероятности корректируется с учетом ошибок измерения трассо-

вой информации и взаимного положения истребителя и цели.

После вычисления искомой вероятности Ρ формируется рекомендация

ЛБР по поводу целесообразности предписания данному ЛА режима БП. Реко-

мендация вырабатывается путем сравнения полученной оценки с допустимыми

значениями вероятности захвата Р

доп

. В случае, если полученное значение ве-

роятности Ρ больше Рд

ОП

, выдается рекомендация на перевод данной группы

истребителей в режим БП, если полученное значение Ρ меньше Р

дош

то реко-

мендация не выдается.

Алгоритм автоматического отбора целей предназначен для периодиче-

ского отбора целей по каждому каналу управления. В результате его работы

формируется таблица отобранных целей по всем каналам управления. В пер-

вую очередь алгоритм отбора включает в таблицу цели, на которые назначена

данная группа истребителей Автоматический отбор проводится только в

том случае, когда - максимальное число целей, отбираемых

для одного канала управления. Поскольку отбор целей проводится для отобра-

жения информации о них на индикаторе тактической обстановки (ИТО) истре-

бителя, то отбор выполняется в два этапа:

из всех целей отбираются только те, которые принадлежат физическому

пространству, отображаемому на ИТО (первичный отбор) -

включается отбор целей внутри этого пространства, если их число

(вторичный отбор).

Первичный отбор осуществляется по попаданию целей в строб отбора,

центр которого выбирается таким образом, чтобы отображать на ИТО как

можно больший объем пространства в передней полусфере. Это необходимо

для своевременного принятия решений экипажем ИП по отображаемой инфор-

мации.

5.5. Принципы построения и особенности

функционирования командных радиолиний

5.5.1. Общие сведения о командных радиолиниях управления

Среди составных частей системы наведения на базе АК РЛДН важное ме-

сто занимает командная радиолиния управления, посредством которой и осу-

ществляется передача команд различного назначения на борт истребителя и их

воспроизведение для решения задач траекторного управления, информацион-

ного обеспечения и управления аппаратурой наводимого ЛА.

В общем случае на борт перехватчика передаются плавные (функциональ-

ные) и разовые команды. В составе плавных команд, значения которых изме-

няются в процессе наведения, обычно передают требуемый курс требуе-

мую скорость V

наводимого ЛА, скорость сближения V

6, дальность до цели

, высоту полета Н, азимут (р

аз

и угол места φ

εν

цели, координаты перехватчи-

ка х

, у

(цели х

, у

) и ряд других.

Среди разовых команд различают информационные, управляющие и

взаимодействия.

Информационные команды дают летчику представление о воздушной и

наземной обстановке. К таким командам относятся разовая дальность до цели

(100, 60 км); полусфера атаки (ППС, ЗПС); перенацеливание; признак способа

выхода в боевое соприкосновение (КН, БН, БП); признак государственной

принадлежности; признак поражаемого объекта (тип наземной цели, одиноч-

ная, групповая); число своих самолетов в группе и т. д.

К управляющим командам относятся форсаж, разворот (вправо, прямо,

влево); включение РЛС на излучение; номер программы полета в вертикальной

плоскости, привод на аэродром и др.

Команды взаимодействия передаются на борт наводимого ЛА перед пере-

ходом в зону ответственности другого пункта наведения. К ним относятся но-

мер пункта наведения, номер новой волны, номер нового шифра и т. д.

В зависимости от конкретной ситуации вся передаваемая информация

формируется в виде наборов команд, которые и передаются на борт управляе-

мого объекта. В общем случае различные наборы команд используются для

командного наведения на воздушные цели, для обеспечения координатной

поддержки, привода на аэродром, передачи информации цели о тактической

обстановке при Π АД, передачи команд взаимодействия.

Набор любой команды формируется в виде цикла, содержащего несколько

подциклов, в число которых могут входить сигналы кадровой (цикловой) и по-

словной (подцикловой) синхронизации, адрес (шифр) ЛА, для которого переда-

ется информация, признак номера команды и значения передаваемых команд в

определенной последовательности.

Состав командной радиолинии управления иллюстрирует структурная

схема, показанная на рис. 5.8.

Рис. 5.8

В составе КРУ выделяют передающую часть, входящую в аппаратуру

АК РЛДН, и приемную часть в аппаратуре наводимого ЛА.

В передающей части под действием команд K

i (i = 1,...,η), где η - число

команд, осуществляется их шифрация, результатом которой является формиро-

вание так называемых поднесущих колебаний, которыми собственно и моду-

лируются излучаемые передатчиком СВЧ-сигналы.

Приемная установка КРУ содержит приемник, осуществляющий прием и

демодуляцию высокочастотного сигнала, и дешифратор (декодирующее уст-

ройство), разделяющий принятые импульсные кодовые сигналы по разным ка-

налам в соответствии с видами используемой селекции.

В системах командного радиоуправления самолетами входные команды,

как правило, являются цифровыми. Поэтому одной из основных задач, возла-

гаемых на шифратор, является организация обмена данными с ЦВМ для прие-

ма входных команд. Так как с АК РЛДН могут одновременно наводиться не-

сколько самолетов (группа самолетов), то на каждый самолет периодически в

течение ограниченного промежутка времени передаются различные наборы

команд, состав которых изменяется в зависимости от тактической ситуации. В

шифраторе формируются непрерывные или импульсные поднесущие колеба-

ния, которые модулируются первичным цифровым кодом, отображающим

функциональные и разовые команды К

уЬ

у2

, ..., К

уп

(рис. 5.8). Затем каждому

символу (например, единице и нулю) ставится в соответствие поднесущее ко-

лебание, удобное для модуляции СВЧ-колебаний передатчика.

Для решения таких задач целесообразно использование кодоимпулъсной

модуляции (КИМ). Обычно в КРУ с КИМ используется временное разделение

каналов, при котором команды передаются в определенной очередности во

времени. Для реализации временного разделения каналов в шифраторе форми-

руются и вводятся в состав передаваемых команд синхронизирующие сигналы,

отображаемые специальными поднесущими колебаниями. Поднесущие коле-

бания поступают в передатчик, излучаемые сигналы которого могут быть как

узкополосными, так и широкополосными. Узкополосные радиосигналы полу-

чаются при амплитудной, частотной и фазовой модуляции. Для получения ши-

рокополосных (сложных) сигналов в передатчике КРУ используется обычно

фазокодовая манипуляция импульсными поднесущими колебаниями, пред-

ставляющими собой чаще всего М-последовательности (коды Баркера).

Разделение сигналов синхронизации и сигналов управления в приемной

части КРУ может осуществляться в соответствии с принципами частотной, вре-

менной и структурной селекции. Эта задача решается в дешифраторе (декоди-

рующем устройстве), где, кроме того, проводятся демодуляция и преобразование

поднесущих колебаний в выходные команды, являющиеся цифровыми аналога-

ми команд Kyi (рис. 5.8), а также отделение полезных сигналов от помех.

Функциональные команды, предназначенные для управления самолетом,

целеуказания бортовой РЛС и летчику, а также разовые команды с выхода де-

шифратора подаются в бортовую ЦВМ, БРЛС и систему индикации через циф-

ровую магистраль. Предварительно в выходном устройстве дешифратора циф-

ровые коды приводятся к стандартной форме и далее выдаются потребителям.

В условиях ведения радиоэлектронной борьбы КРУ должна обеспечивать

высокую помехоустойчивость. Наряду с использованием широкополосных

сигналов в КРУ может применяться помехоустойчивое кодирование. В этом

случае цифровая последовательность данных, состоящая из совокупности ко-

довых слов, поступает из шифратора в кодер. В последнем каждое поступив-

шее кодовое слово преобразуется в новое, более длинное кодовое слово с

большей, чем у исходного слова шифратора, избыточностью. В качестве

помехоустойчивых кодовых слов наиболее часто используются коды Хэммин-

га, БЧХ, Рида-Соломона, каскадные коды.

Помехоустойчивое кодовое слово после прохождения передающего и при-

емного трактов подается в декодер. Так как в радиоканале возникают различного

рода помехи, то символы принятого кодового слова не всегда совпадают с сим-

волами кодового слова кодера. Декодер использует избыточность передаваемого

кодового слова для исправления ошибок в принятом слове и формирования

оценки кодового слова шифратора. Если все ошибки исправлены, то оценка ко-

дового слова в дешифраторе совпадает с исходным кодовым словом шифратора.

На рис. 5.8 кодер и декодер изображены пунктирными линиями, показывающи-

ми, что они структурно входят в состав шифратора и дешифратора. В шифраторе

кодер стоит перед модулятором поднесущих колебаний, а в дешифраторе деко-

дер располагается сразу же после демодулятора поднесущих колебаний.

Кроме применения сложных корректирующих кодов, исправляющих паке-

ты ошибок, возможно использование так называемого перемежения [4] инфор-

мационной последовательности цифровых кодов шифратора в сочетании с про-

стыми корректирующими кодами, исправляющими в основном одиночные

ошибки. Для этого осуществляется разнесение ошибок пакета по различным

кодам путем переупорядочивания символов при помощи перемежителя, уста-

навливаемого между кодером и модулятором поднесущих колебаний шифра-

тора. Перемежитель (именуемый также интерливером) изменяет в соответст-

вии с определенным правилом, известным на приемной стороне КРУ, порядок

следования поступающей на его вход цифровой последовательности. Депере-

межитель (деинтерливер), находящийся между демодулятором поднесущих ко-

лебаний, формирующим цифровую последовательность данных, и декодером,

проводит обратную операцию и восстанавливает исходную последователь-

ность помехоустойчивых кодовых слов. Иногда при кодировании передавае-

мых команд внешними и внутренними кодами перемежитель располагается

между внешними и внутренними кодерами, а деперемежитель - соответствен-

но между внутренними и внешними декодерами.

В КРУ возможно применение засекречивания передаваемых команд, вы-

полняемого по тем же процедурам, что и в технике радиосвязи.

В заключение отметим особенности построения КРУ и систем команд-

ного радиоуправления, появляющиеся при направленном излучении радио-

сигналов передатчика КРУ. Применение передающей антенны с узкой диа-

граммой направленности способствует повышению помехоустойчивости,

скрытности, облегчает решение задачи электромагнитной совместимости. Ори-

ентация передающей антенны КРУ в направлении объекта управления обеспе-

чивается различными способами.

В системах командного радиоуправления самолетами передающая антенна

КРУ может иметь очень узкую диаграмму направленности, что существенно

затрудняет процесс передачи команд, так как перед его началом надо убедиться

в возможности приема передаваемых команд наводимым самолетом. С этой