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

Подождите немного. Документ загружается.

составляющие должны располагаться в рабочих узлах сети и иметь доступ к

любым хранящимся в ней данным. Инфраструктура представляет собой ком-

бинацию сред для передачи информации, протоколов и программного обеспе-

чения, реализующих доступ к данным в любом месте сети в реальном времени.

Такая инфраструктура может быть создана на основе протокола Internet

Protocol Version 6 (IPV6), определяющего защищенную связь с гарантирован-

ным уровнем доступности для одновременного использования информации из

авторизованных источников несколькими потребителями. Данные могут рас-

сылаться и использоваться сразу после их появления, а приложения для анали-

за могут быть установлены и работать там, где это необходимо.

Один из проектов решения проблем технологии ведения «сетецентриче-

ского» боя - проект Common Link Integration Processing (CLIP) - имеет цель

разработать универсальное программное обеспечение и универсальный прото-

кол для использования в процессе создания общей сетевой инфраструктуры

для ВМС и ВВС США. Программа CLIP дает возможность существующим

системам вооружения, не имеющим каналов связи, и системам с несколькими

различными каналами связи взаимодействовать друг с другом.

В частности, на программу CLIP опирается проект включения в «сетецен-

трические» операции авиационного комплекса В-1В. Пользуясь проектом CLIP

с «дейтацентрическим» интерфейсом, экипаж В-1В может просто получить об-

новление курсовых данных по различным каналам связи. Аналогичную услугу

может получать и любой барражирующий авиационный комплекс ДРЛО.

Программа CLIP и другие аналогичные проекты после их внедрения по-

зволят боевым системам и отдельным средствам вооружения устанавливать на

поле боя связь друг с другом и обмениваться информацией. Их взаимодействие

будет основываться не на связи «точка-точка», а на работе распределенной се-

ти, в которой данные могут быть распознаны, получены и использованы лю-

бым средством, вошедшим в сеть.

Следует подчеркнуть, что для реализации концепции «сетецентрических»

боевых операций необходимо:

создать сеть, объединяющую сотни типов устройств в условиях сильно за-

грязненной (в том числе радиопомехами) внешней среды,

обеспечить создание новых и проведение модернизации существующих

устройств, которые будут работать в распределенной сети и обмениваться

данными,

внести коррективы в организацию разработки новых систем вооружения и

проектов по их модернизации, в соответствии с которыми разработчики долж-

ны иметь в виду еще и механизмы их интеграции в сеть,

принять жесткие меры по предотвращению несанкционированного досту-

па к создаваемой сети не только с целью выемки из нее информации, но и на-

рушения ее работы,

создать номенклатуру приложений на основе «дейтацентрических» архи-

тектур и открытых стандартов.

В приложении к АК РЛДН необходимо прежде всего:

разработать перечень стандартов, протоколов обмена информацией и уни-

версальных шин, обеспечивающих его включение в глобальную сеть;

увеличить число каналов связи с другими элементами сетецентрической

системы на базе широкополосных закрытых систем связи;

принять специальные меры по увеличению помехозащищенности всех из-

лучающих систем.

Выработка стратегии ведения «сетецентрических» операций с использова-

нием всех преимуществ, предоставляемых современными информационными

комплексами, - это важнейшая задача, требующая совместного участия боль-

шого круга специалистов. Одним из центральных мест в решении этой задачи

станет включение АК РЛДН в глобальную информационно-управляющую сеть,

что в свою очередь потребует решения ряда частных и общих задач, к реализа-

ции которых необходимо приступить уже в настоящее время.

8.8. Управление информационными возможностями

авиационного комплекса радиолокационного дозора

и наведения

Современные требования к АК РЛДН характеризуются увеличением объ-

емов решаемых задач и классов обнаруживаемых целей, необходимостью

взаимодействия с большим числом разнородных потребителей и огневых

средств вооруженной борьбы, которые предъявляют отличающиеся требования

к информативности комплекса (по дальности, точности, достоверности выда-

ваемой информации). Кроме того, важным требованием является повышение

эффективности применения АК РЛДН в прогнозируемой целевой и помеховой

обстановке, в том числе при обнаружении целей, выполненных по технологии

«Стеле», а также нестратегических ракетных средств нападения.

С учетом ограничений по типажу и стоимости создания АК РЛДН акту-

альным является разработка вариантов облика комплекса с управляемой в ди-

намике применения информативностью. Поэтому при обосновании облика АК

РЛДН проблемным вопросом является определение вариантов управления ин-

формационными возможностями, реализация которых обеспечивает адапта-

цию комплекса к изменяющимся требованиям потребителей и условиям его

применения в группировках видов ВС.

В связи с этим расширение информационных возможностей (ИВ) - одна из

устойчивых тенденций развития АК РЛДН [8-10]. Под расширением ИВ пони-

мается способность систем обработки радиолокационных сигналов извлекать все

больший объем информации из электромагнитных полей с улучшающимися

показателями достоверности, точности, разрешения и помехозащищенности.

Для достижения максимального эффекта применения комплексов данного

класса необходима реализация комбинированного управления АК РЛДН [44],

которое представляет собой взаимосвязанное многомерное управление как па-

раметрами и режимами его функционирования, так и параметрами движения

самолета-носителя.

Реализация управления ИВ АК РЛДН является многоплановой задачей,

содержащей целый комплекс взаимосвязанных проблем тактического, эконо-

мического и технологического планов, а также организационно-конструктор-

ских мер (рис. 6.1). В процессе решения этого комплекса задач при ограничен-

ных вычислительных и энергетических ресурсах в бортовых радиотехнических

комплексах возникает проблема управления информационными возможностя-

ми, в том числе и путем перераспределения этих ресурсов в рамках одного

АК РЛДН [6, 8], особенно в условиях РЭБ [9, 10].

В общем случае расширение ИВ, как минимум, предполагает следующее [8]:

использование многочастотных сложных зондирующих сигналов;

оптимизацию пространственно-временных показателей зоны ответствен-

ности;

использование более совершенных алгоритмов обработки сигналов, обес-

печивающих увеличение объема извлекаемой из них информации;

комплексирование бортовых датчиков различной физической природы в

рамках одного АК РЛДН;

расширение состава внешних источников информации;

повышение реальной информативности интерфейсов «человек (оператор) -

АК РЛДН»;

повышение эффективности способов и средств помехозащиты;

использование специальных траекторий носителей, обеспечивающих

улучшение тактических показателей РТК;

применение многопозиционного принципа построения АК РЛДН.

Использование многочастотных сложных зондирующих сигналов, база

которых существенно превышает единицу, дает возможность одновременно уве-

личить дальность обнаружения, улучшить разрешение по дальности и скорости и

точность их оценивания, а также скрытность и помехоустойчивость РТК.

Показатели скрытности улучшаются за счет того, что по своим проявле-

ниям спектры сложных широкополосных сигналов становятся подобными

спектрам белых шумов. Использование многочастотных зондирующих сигна-

лов позволяет не только снизить влияние угловых шумов целей, но и создать

трудности противоборствующей стороне в постановке прицельных помех. Не-

достатком использования сложных многочастотных сигналов являются услож-

нение алгоритмов первичной обработки сигналов и технологическая сложность

реализации приемопередающих трактов РТК.

Оптимизация пространственно-временных показателей зоны ответ-

ственности позволяет адаптировать временные и пространственные параметры

РТК под решаемую задачу и режим его работы. При этом оптимизация периода

обзора, времени облучения цели и времени когерентного накопления сигналов

уменьшает время завязки траекторий и повышает точность многоцелевого со-

провождения. Решение этой задачи, основанное на использовании программи-

руемого обзора на базе ФАР [4], дает возможность комплексировать процеду-

ры обзора и сопровождения в единый процесс, в рамках которого режим со-

провождения одной цели выполняется как частный случай многоцелевого

сопровождения.

В общем случае программируемый обзор позволяет управлять временным

интервалом обращения к цели в зависимости от степени ее важности. Для более

важных целей, в том числе новых и маневрирующих, период обращения к ним вы-

бирается существенно меньшим, чем к остальным целям в зоне ответственности.

Использование более совершенных алгоритмов обработки сигналов

базируется прежде всего на применении различных способов адаптации [36],

длительного когерентного накопления [39] и процедур многомерной фильтра-

ции [45]. Использование длительного когерентного накопления является сейчас

наиболее действенным способом увеличения дальности действия БРЛС АК

РЛДН. Использование многомерных фильтров [45] дает возможность сформи-

ровать оценки более высоких производных дальности, скорости сближения и

угловых координат, знание которых необходимо для реализации перспектив-

ных высокоточных методов наведения [29].

В рамках первичной обработки сигналов весьма перспективным направ-

лением является использование тонкого спектрального анализа при длитель-

ном когерентном накоплении, позволяющего получить новые сведения о цели,

недоступные при малых временах накопления.

В рамках вторичной обработки сигналов наибольший вклад в расширение

информативных возможностей вносят алгоритмы адаптивной аналого-

дискретной фильтрации с бесстробовой идентификацией измерений. Эти алго-

ритмы существенно улучшают разрешающую способность, увеличивают число

сопровождаемых целей и точность многоцелевого сопровождения, повышают

точность целеуказаний средствам поражения.

Комплексирование бортовых датчиков на борту АК РЛДН, обеспечи-

вающее одновременное улучшение показателей достоверности, точности, ус-

тойчивости сопровождения и помехозащищенности, основано на использова-

нии избыточной информации. При этом все более привлекательным становится

комплексирование радиолокационных датчиков, работающих в различных час-

тотных диапазонах. Наиболее приемлемым вариантом такого комплексирова-

ния, наилучшего по критерию «эффективность - вычислительные затраты», яв-

ляется объединение информации в рамках вторичной обработки сигналов.

Еще одним способом расширения информационных возможностей РТК

является использование внешних источников информации, среди которых

наиболее распространены спутниковые навигационные системы (СНС), назем-

ные РЛС, радиолокационные маяки, ведомые АК РЛДН и т. д. Следует под-

черкнуть, что информация от внешних источников может использоваться не

только для комплексирования с информацией бортовых измерителей, но и ав-

тономно для решения тех или иных задач управления, например, для посадки

летательных аппаратов по данным СНС и в условиях подавления своих инфор-

мационных систем.

Повышение информативности интерфейсов «человек - комплекс

РЛДН», среди которых наиболее распространенными являются различного ро-

да индикаторы, имеет две особенности. С одной стороны, для решения слож-

ных задач боевого применения требуется анализировать большой объем разно-

родной информации. С другой стороны, с учетом ограниченных психофизио-

логических возможностей человека (летчика, штурмана, оператора) объем этой

информации должен быть строго дозирован. В связи с этим весьма актуальна

задача предварительного отбора и дальнейшего представления информации в

наиболее простой и доступной форме. Одним их наиболее эффективных спосо-

бов решения этой задачи является использование интеллектуальных систем [3]

с выносом предлагаемых решений не только на индикаторы, но и при помощи

речевых сообщений.

Все возможные способы расширения информационных возможностей РТК

будут бесполезны, если не будет решена задача обеспечения его высокой по-

мехозащищенности. Причина этого состоит в существенно возросшей эффек-

тивности средств радиоэлектронного подавления [38]. Более подробно пробле-

мы помехозащиты обсуждались в главе 4.

Многообещающим направлением расширения информационных возможно-

стей РТК является использование траекторного управления наблюдением,

основанного на применении таких траекторий полета самолета-носителя АК

РЛДН и наводимых ЛА, при которых реализуются наилучшие условия для ра-

диолокационного наблюдения [30]. Такие условия обеспечиваются за счет до-

полнительного изменения спектрального состава отраженного сигнала в процес-

се его вторичной модуляции, возникающей в момент переотражения. Использо-

вание этого явления дает возможность одновременно улучшить разрешающую

способность, точность, помехозащищенность при весьма незначительной дора-

ботке существующих алгоритмов обработки сигналов. Следует подчеркнуть, что

такие траектории полета позволяют ухудшить показатели РТК противника:

уменьшить дальность их обнаружения, ухудшить разрешение и точность [25].

Использование многопозиционных радиолокационных систем (МПРЛС)

[35,43] наряду с расширением информативных возможностей РТК одновре-

менно повышает и его живучесть. Преимущества МПРЛС по сравнению с

Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения

однопозиционными системами обусловлены возможностью извлечения допо^

нительной информации, заключенной в пространственной структуре электро

магнитного поля. Особенно существенные преимущества можно получить 1

МПРЛС в составе нескольких АК РЛДН в режиме «ведущий-ведомый» за сче1

целенаправленного управления отдельными позициями.

Функционально-логические связи между различными направлениями це

ленаправленного увеличения ИВ и системными показателями РТК приведень

на рис. 8.25.

Рис. 8.25

Необходимо подчеркнуть, что управление информационными возмож-

ностями может осуществляться на всех уровнях обработки информации в рам-

ках первичной, вторичной и третичной обработок. При этом управление может

быть направлено как на улучшение конкретных показателей РТК, так и на уве-

личение объема информации, извлекаемой из радиосигналов.

Среди приемов, в комплексе решающих эти задачи, необходимо прежде

всего выделить длительное когерентное накопление, управление параметрами

зоны обзора, управление средствами помехозащиты, траекторное управление

наблюдением и использование многопозиционного принципа построения РТК.

Управление процедурами длительного когерентного накопления дает воз-

можность управлять дальностью обнаружения целей РТК и, соответственно,

скрытностью его работы. Кроме того, управление алгоритмами детального

спектрального анализа дает возможность выделять составляющие спектра, обу-

словленные вращением турбин двигателя [28], что позволяет однозначно иден-

тифицировать тип цели и выполнять всепогодное обнаружение пуска ракет ра-

диолокационными средствами. Необходимо, однако, отметить, что все инфор-

мационные преимущества, получаемые при длительном когерентном

накоплении, могут быть реализованы лишь при учете в алгоритмах первичной

обработки составляющих ускорений цели [25].

Управление пространственно-временными параметрами зоны обзора

сводится к решению ряда противоречивых проблем: согласованию сектора

просмотра зоны ответственности и дальности действия; выбору направления и

времени зондирования; согласованию времени облучения цели, времени коге-

рентного накопления, а также выбору рациональной формы диаграммы на-

правленности.

Целенаправленное решение этих задач связано с управлением режимами

работы РТК, управлением мощностью излучаемого сигнала и стратегией про-

смотра зоны ответственности при многоцелевом сопровождении. Такое

управление позволяет повысить скрытность работы РТК, уменьшить время за-

вязки траекторий, повысить достоверность и точность измерений. Необходимо

отметить, что наиболее полно реализовать требуемые показатели просмотра

зоны ответственности можно только при цифровых АФАР с комплексом при-

кладных программ, дающих возможность реализовать все их преимущества.

Весьма перспективным направлением одновременной оптимизации про-

цедур обзора, облучения цели, накопления сигналов и обнаружения является

использование алгоритмов статистической теории оптимального управле-

ния, обеспечивающих просмотр зоны ответственности по принципу минимума

математического ожидания неопределенности оценки целевой обстановки. При

таком подходе оптимальное управление сводится к первоочередному наблюде-

нию той угловой позиции, где по результатам предыдущего наблюдения ожи-

дается минимальное убывание неопределенности [4].

Эффективное управление средствами помехозащитны, подразумевают

управление как скрытностью, так и помехоустойчивостью, предполагает пр

менение пассивных режимов работы РТК и приемов так называемой активы!

помехозащиты, основанной на игровых способах с использованием собстве

ных средств радиоэлектронного подавления и активных режимов функциой

рования комплекса.

В свою очередь управление скрытностью обеспечивается комплексом о

ганизационно-технических мер, среди которых наиболее важным направлен

ем является управление мощностью излучения, адаптированное под тип цел

дальности до нее и режим работы РТК. Второе важное направление - бол

широкое использование режимов экстраполяции.

Траекторное управление наблюдением [20] сводится к разработке единт

алгоритмов управления режимами работы РТК и траекторий полета самоле!

носителя АК РЛДН. При этом траектории полета носителя автоматичес]

адаптируются под режим работы РТК, максимизируя его приоритетные так в

зываемые тактические показатели.

Наиболее многообещающим приемом, обеспечивающим наряду с увел

чением ИВ улучшение тактических показателей РТК и его живучести, являет

многопозиционный принцип построения.

Возможность динамического управления взаимным пространственнь

положением позиций и скоростью его изменения многократно улучшает пок

затели разрешения, точности и помехозащищенности РТК. Кроме того, варь

руя активными и пассивными режимами работы РТК-позиций, можно сущее

венно повысить показатели боевой эффективности и живучести [11].

Необходимо, однако, подчеркнуть, что при несомненных преимущества

использование многопозиционного принципа построения приводит к сущее

венному усложнению алгоритмов функционирования АК РЛДН как за счет π

явления более высокого иерархического управленческого уровня, так и за сч

усложнения алгоритмов взаимной синхронизации, алгоритмов отождествлен]

результатов первичных измерений и формирования оценок дальности, скор

сти и угловых координат.

С учетом вышеизложенных вариантов управления конкретизируем зад

чу управления АК РЛДН [6] в динамике применения комплекса.

Пусть многоканальный (по числу измерительных каналов и объектов обн

ружения и сопровождения) АК РЛДН S

последовательно (параллельно) во вр

мени взаимодействует с несколькими разнородными потребителями, предъя

ляющими отличающиеся требования (Vn, V

,..., V

p) к получаемой инфо

мации (по рубежам обнаружения R, точности о

ху

, достоверности Щ

продолжительности непрерывного сопровождения целей Т

, дискретности BI

даваемой информации Т

и др.). Данный комплекс функционирует в измени!

щихся внешних условиях работы и имеет ограниченный располагаемый i

ресурс (по энергетике, вычислительным мощностям, допустимому диапазону

изменения параметров информативности и др.). Необходимо сформировать в

динамике применения многомерное управление U процессом функционирова-

ния его бортовым РТК и параметрами движения самолета-носителя Ψ

, V

обеспечивающее максимальное соответствие реализуемых характеристик V

их

требуемым значениям.

При многокритериальной постановке задачи синтеза управления информа-

тивностью АК РЛДН, взаимодействующих с разнородными потребителями ин-

формации, имеется многопараметрическая неопределенность относительно зна-

чений выбираемых управляемых параметров. Для снижения размерности задачи

проводятся ее декомпозиция [37] на составляющие и учет различных динамиче-

ских свойств применяемых механизмов управления. Это позволяет определить

реализуемые стратегии управления для выбранного перечня потребителей, учи-

тывая различные динамические свойства и влияние на показатели информатив-

ности выбранных траекторий полета самолета-носителя (V

..., V^) и режимов

(frb '··, frn2) функционирования его бортового РТК.

Целевой функцией Е

при определении стратегии управления U во вре-

мени является эффективность применения АК РЛДН при изменении как пе-

речня обеспечиваемых потребителей ξι, так и параметров целевой и помехо-

вой обстановки ξ

в зоне его действия. На практике вследствие сложности и

многообразия моделей потребителей явный вид функций Е

), как прави-

ло, неизвестен и зависит от вариантов изменения ξ

(t)x ξ

(t) внешней обста-

новки. Поэтому для получения искомых решений применим сконструирован-

ные ранее целевые функции (обобщенные показатели W

), а также меры ве-

роятностных гарантий (вероятности выполнения требований к информации

ΒΤ

=ΡΓ(ν

€Ω

(

^(Υ

)) VV

(

^(Y

)|E

)>Y

)), рассчитанных при

фиксированных значениях уровней Υ

эффективностей Е

обеспечиваемых

потребителей.

Для бортового РТК АК РЛДН составляющие вектора W

определяются

координирующей траекторией U

(вектором Y

относительно изменяю-

щихся требований к выдаваемой информации) и рассчитываются при задан-

ном уровне эффективности (Y

) разнородных потребителей с учетом пред-

полагаемых к реализации режимов и возможных (прогнозируемых) парамет-

ров внешних условий {Ъ,^ εΩξ) работы. Тогда искомая оценка вероятности

выполнения требований определяется путем интегрирования восстановлен-

ие)

ных совместных плотностей распределения w

' частных характеристик

вектора Y

где - вектор реализуемых характеристик выходного информационного по-

тока для установившегося режима работы; - область допустимых

значений данных характеристик, обеспечивающих заданный уровень эффек-

тивности i-ro потребителя.

Последовательность предлагаемого метода формирования дискретного

многомерного управления информативностью АК РЛДН в интересах

эффективного обеспечения разнородных потребителей иллюстрирует рис. 8.26.

При таком подходе одновременно учитываются коррелированность характери-

стик информативности при «включении» различных механизмов управления,

изменяющиеся условия целевой и помеховой обстановки в зоне действия

АК РЛДН, влияние на показатели информативности не только выбранных ре-

жимов функционирования его бортового РТК, но и параметров движения са-

молета-носителя .

Для организации динамического управления информативностью на этапе

формирования облика и проектирования АК РЛДН необходимо обеспечить

следующее:

формирование подмножества показателей эффективности, взаимодейст-

вующих с комплексом потребителями. При задании конкретного вида функ-

ций эффективности действий κ

ΣΡ

потребителей по

обеспечиваемой информации должно быть определено представительное

множество характеристик информативности (V

), влияющих на значения

данных показателей;

решение обратных задач определения требуемых значений характеристик

ВИП для заданного уровня эффективности Е

и образующих па-

рето-множество неулучшаемых решений;

определение подмножества задач разведывательно-информационного

обеспечения и потребителей, связанных с ними, классифицируемых по отли-

чающимся требованиям к информативности. При этом конечное подмножество

потребителей характеризуется предъявлением

отличающихся требований к выдаваемой информации по совокупности

учитываемых характеристик ВИП.

На этапе формирования облика АК РЛДН разрабатываются и реализуются

специальные режимы функционирования его бортового РТК в интересах дина-

мического управления его информативностью.