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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

8.26

При формировании на этапе проектирования управляемых режимов функ-

ционирования существуют неопределенности условий взаимодействия АК РЛДН

с потребителями, динамики изменения параметров воздушной и помеховой об-

становки и ошибок их идентификации. Поэтому в интересах обоснования ми-

нимально достаточного множества специальных режимов функционирования

АК РЛДН из исходного множества альтернатив технически реализуемых ре-

жимов Ω

необходимо решить следующую задачу:

где - выбранная система предпочтений;

множество ошибок идентификации в комплексе для прогнозируемых внешних

условий , ограниченное возможностями технической реализации.

Учитывая требование многофункциональности S

, для задания г исполь-

зуем принцип доминирования по векторному показателю

, элементы которого от-

ражают качество решения информационных задач п

в интересах заданного

перечня потребителей. Тогда процесс формирования на основе

исходного множества альтернатив можно определить как

С учетом фактических ошибок идентификации внешних условий вы-

бор элементов необходимо осуществлять следующим образом:

Здесь матрица определяет допустимый уход ошибок оценки пара-

метров, не влияющих на правомерность выбора альтернатив, а подмножество

характеризует прогнозируемые степени определенности знаний

о параметрах внешних условий работы на различных (к+1)-этапах применения.

При таком подходе к формированию управляемых режимов обеспечиваются

условная оптимизация «текущего» режима при сравнительно «точной» иден-

тификации ξ

ΤΗ

параметров внешних условий работы и реализация принципа

гарантированного результата при «грубой» идентификации ξ

ΓΗ

условий в про-

тивном случае.

Динамическое управление информативностью АК РЛДН на этапе при-

менения в соответствии с введенными операциями 3-7 (рис. 8.26) осуществ-

ляется следующим образом. Пусть на заданном интервале дискрета

определен вектор требуемых характеристик информативности

соответственно по рубежам обнаружения заданно-

го класса целей, требуемому времени их непрерывного сопровождения, точно-

стным характеристикам и коэффициенту ложных трасс, который является ко-

ординирующим вектором, задающим требуемый режим функционирования АК

РЛДН. Тогда при представлении комплекса исполнительным механизмом мно-

гоканальной следящей системы, отрабатывающим заданное координирующее

управление, получим реализуемую структуру функционирования комплекса с

управляемой информативностью (рис. 8.27).

Рис. 8.27

При наличии ресурсных ограничений (по энергетике, располагаемом вре-

менном и вычислительном ресурсах бортового РТК, ограничениям на измене-

ние управляемых параметров и др.) в комплексе и существенно нелинейной за-

висимости реализуемых характеристик ВИП от значений изменяемых парамет-

ров может обеспечиваться только частичная управляемость комплекса, когда

значения управляемых величин не достигают заданных значений

в надсистеме. Такой режим работы в условиях реального функциони-

рования является наиболее характерным.

Поэтому формирование координирующего управления учи-

тывающего располагаемый ресурс для управления информативностью, являет-

ся необходимым условием реализации потенциальных разведывательно-

информационных возможностей. Это достигается путем адаптивной коррекции

изменяющегося дискретно в надсистеме вектора требований, обеспечивающее-

го соответствующую координацию функционирования бортового РТК и

влияющего на «включаемые» режимы его функционирования.

Решение данной задачи для каждого j-ro варианта применения к бортово-

му РТК сводится к нахождению скорректированного вектора требований

, обеспечивающего одновременно реализацию управляемости

информативностью комплексом и максимизацию обобщенного показателя WJ:

при объективно существующих ограничениях на изменение характеристик

соответствует установившемуся режиму

функционирования.

Искомый скоректированный вектор требований, определяющий значения

координирующего управления бортовым РТК, определяется как

где - вектор реализуемых характеристик ВИП, вычисляемый посред-

ством решения векторно-матричных уравнений, описывающих подпространство

состояний бортового РТК и определяющих динамические свойства комплекса

при управлении его режимами. Матрица Cj характеризует связь текущих пере-

менных состояния комплекса Xj с частными характеристиками выдаваемой ин-

формации и влияющими на конечную эффективность в j-м варианте примене-

ния; - вектор, элементы которого определяют максимальные возмож-

ности по коррекции характеристик ВИП с учетом имеющегося в распоряжении

энергетического и вычислительного ресурсов (ΔΡ

: =Р

; -Р

;(0), где Рз;(0) —

расходуемый ресурс РТК в начальный момент времени, P

j — общий ресурс РТК

для решения j -й задачи). В результате данного представления поставленная за-

дача сводится к определению элементов вектора

где - вектор, характеризующий потенциально достижимое изменение ха-

рактеристик ВИП за счет «включения» соответствующих механизмов управле-

ния в бортовом РТК.

При таком подходе не только задается требуемая динамика функциониро-

вания АК РЛДН, но и учитывается различный вклад отдельных характеристик

информативности комплекса в эффективность информационного обеспечения

заданного перечня разнородных потребителей.

Дискретное управление АТ

режимами Ω* функционирования РТК

, заданными и внедренными на этапе формирования облика S

основывается на проведении двухэтапной динамической оптимизации

где ΔΤρ — располагаемый временной

ресурс) комплекса в переходном режиме и на последующем достижении мак-

симальной вероятностной гарантии конфликтно-

устойчивого функционирования в установившемся режиме работы. Особенно-

стью является то, что реализуемая дискретность изменения режимов функцио-

нирования будет переменной и определяется изменением в перечне

обеспечиваемых потребителей идентифицируемыми параметрами внешней об-

становки, а также складывающимися условиями пространственно-временной

координации решаемых задач и этапов применения АК РЛДН.

Модель динамики в пространстве переменных состояния X управляемого

стохастического объекта, состоящего из множества подсистем, адекватно опи-

сывается в непрерывной форме уравнением Ланжевена [41]:

получение и исследование которого в общем виде для многомерного сущест-

венно нелинейного случая представляет неразрешимую задачу.

Поэтому на первом этапе для учета отличий в инерционности используе-

мых механизмов управления предложена динамическая модель управляемого

процесса формирования информационных потоков, основанная на различных

вариантах композиции разностных уравнении состояния отдельных подсистем

РТК с выделенными аддитивными составляющими реализуемых управляющих

воздействий в каждом из них: . При введении n

управляемых

подсистем их динамические свойства для фиксируемых внешних условий ра-

боты из-за требований по вычисляемости оптимального управления необходи-

мо представлять по результатам идентификации различными системами разно-

стных уравнений состояния.

При существенной коррелированности характеристик ВИП в многосвяз-

ном объекте, которым является бортовой РТК, а также противоречивости влия-

ния на них физически реализуемых механизмов управления с учетом эквива-

лентности решение по окончательно выбираемой стратегии сводится к дис-

кретному управлению режимами функционирования комплекса.

Для многомерного случая при допущении оптимальности формируемой

траектории полета введем в ограничивающие извест-

ные параметры объекта параметры полета его самолета-носителя. Тогда иско-

мое управление информативностью комплексом должно обеспечить макси-

мальное соответствие М

(С)

реализуемых и требуемых характеристик ВИП при

изменении перечня обеспечиваемых потребителей

и стабилизацию характеристик выдаваемой информации при эволюции пара-

метров ξ

целевой и помеховой обстановки:

где - подмножество (вектор) представительных характеристик ин-

формативности, определяемых только «включаемыми» режимами и парамет-

рами бортового РТК; δ - бесконечно малое число.

В качестве критерия выбора текущего режима функционирования предла-

гается использовать максимизацию вероятности выполнения требований Р

т:

(8.41)

где - допустимая область изменения (рассогласования) характеристик

ВИП, соответствующая заданному уровню Υ

эффективности.

Вследствие высокой динамичности параметров внешних условий и необ-

ходимости учета их влияния на эффективность взаимодействия с потребителя-

ми требуется преобразование (8.41) к минимаксному критерию:

обеспечивающему гарантированное улучшение информативности РТК при из-

менении режимов работы.

Определим множество вероятностей как

для временного интервала, соответствующего установившемуся

процессу функционирования.

В соответствии с условием (8.41) выбираем из полученного множества оп-

тимальный (квазиоптимальный) режим f

, обеспечивающий гарантированный

максимум эффективности взаимодействия бортового РТК с разнородными по-

требителями при наиболее сложных условиях применения.

Рассмотрим практически реализуемые на современном этапе развития ме-

ханизмы управления информативностью АК РЛДН (рис. 8.28) при построе-

нии многорежимного РТК с различными режимами зондирования (квазинепре-

рывное излучение с несколькими переключаемыми частотами повторения, ква-

зинепрерывное излучение с «медленным» (от обзора к обзору и более)

переключением частот повторения импульсов («гладкий» режим), низкочас-

тотный режим излучения со сжатием ЛЧМ-сигнала) и обработки (с изменяе-

мым порогом обнаружения, критериями захвата, сброса траекторий с сопрово-

ждения, а также вариантами селекции, фильтрации и объединения измерений

БРЛС и др.).

В качестве альтернативы режиму КНИ с несколькими частотами повторе-

ния импульсов (ЧПИ) с учетом пространственно-временной изменяемости ха-

рактеристик информативности можно использовать «гладкий» режим с пере-

ключением ЧПИ от оборота к обороту антенны или реже. Этот режим не обес-

печивает снятие неоднозначности измерения по дальности. Однако

потенциально «гладкий» режим имеет определенные энергетические преиму-

щества и связанные с ним возможности сверхдальнего обнаружения, в частно-

сти групповых целей.

Рис. 8.28

Для повышения качества РЛИ при работе по плотным многочисленным

группам над «легкими» покровами подстилающей поверхности можно исполь-

зовать низкочастотный режим излучения (НЧ-с) импульсов со сжатием прини-

маемых сигналов, реализующий однозначное измерение дальности вплоть до

радиогоризонта. Для сохранения средней мощности излучения по сравнению с

ВЧПИ-ш предполагается формирование импульсов с большой длительностью,

а для обеспечения требований по разрешающей способности использование

внутриимпульсной модуляции. При этом управление режимами зондирования

может организовываться от подсистемы вторичной обработки радиолокацион-

ной информации, что позволяет повысить устойчивость автосопровождения

целей, попадающих в зону режекции.

Управление детализацией выдаваемой воздушной обстановки с различной

степенью укрупнения информации (за счет группирования информации) по-

зволяет улучшить полноту и достоверность выдаваемой информации в секто-

рах с повышенной плотностью отметок. При этом происходит снижение по-

грешности оценки координат и ошибок определения скорости и курса целей,

что требует учета изменяющихся требований к информативности потребителей

комплекса при формировании стратегии управления.

Литература

1. Антипов В.Н., Исаев С.Α., Лавров Α.Α., Меркулов В.И. Многофункциональные радиолокаци-

онные комплексы истребителей. - М.: Воениздат, 1994.

2. Бабич В.К., Баханов Л.Е., Карпеев В.И. и др. Авиация ПВО России и научно-технический

прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / Под ред. Е.А. Федосова. -

М.: Дрофа, 2001.

3. Бортовые интеллектуальные системы. Авиационные системы. - Информационно-измери-

тельные и управляющие системы, 2006, т. 4, № 8.

4. Васильев О.В., Меркулов В.И, Карев В.М. Управляемый радиолокационный поиск воздушных

целей. - Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 2002, № 1.

5. Верба B.C. Авиационный комплекс радиолокационного дозора и наведения как элемент гло-

бальной сетецентрической системы. - Радиотехника, 2008, № 9.

6. Верба B.C. Метод управления информативностью авиационного комплекса, взаимодейст-

вующего с разнородными потребителями информации. - Радиотехника, 2006, № 1.

7. Верба B.C. Обнаружение наземных объектов. Радиолокационные системы обнаружения и на-

ведения воздушного базирования. - М.: Радиотехника, 2007.

8. Верба B.C. Управление информационными возможностями многофункциональных бортовых

радиолокационных комплексов. - Радиотехника, 2007, № 10.

9. Верба B.C., Вакуленко Α.Α., Дод В.Н. Принципы управления многофункциональными интег-

рированными радиоэлектронными системами в динамике конфликта со средствами радио-

электронного подавления. - Радиотехника, 2008, № 8.

10. Верба B.C., Вакуленко Α.Α., Дод В.Н. Организация конфликтно-устойчивого управления ин-

тегрированной радиоэлектронной системой в динамике конфликта со средствами радиоэлек-

тронного подавления. - Радиотехника, 2006, № 1.

11. Верба

B.C., Гандурин В.А., Меркулов В.И. Живучесть авиационных комплексов радиолокаци-

онного дозора и наведения. - Информационно-измерительные и управляющие системы, 2008,

т. 6,№3.

12. Верба B.C., Гандурин В.А., Меркулов В.И. Стратегические, оперативные и тактические факто-

ры, влияющие на облик авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения. -

Информационно-измерительные и управляющие системы, 2008, т. 6, № 5.

13. Верба B.C., Гандурин В.Α., Меркулов В.И. Экономические факторы, влияющие на облик авиа-

ционного комплекса радиолокационного дозора и наведения. - Информационно-измери-

тельные и управляющие системы, 2008, т. 6, №7.

14. Верба B.C., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Технологические факторы, влияющие на облик

авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения. - Информационно-измери-

тельные и управляющие системы, 2008, т. 6, № 10.

15. Викулов О.В., Добыкин В.Д., Меркулов В.И. и др. Современное состояние и перспективы раз-

вития авиационных средств радиоэлектронной борьбы. - Зарубежная радиоэлектроника.

Успехи современной радиоэлектроники, 1998, № 12.

16. Гандурин В.А., Кирсанов А.П. Особенности зоны обнаружения низколетящих воздушных

объектов доплеровской радиолокационной станции. - Радиотехника, 2007, № 10.

17. Гандурин В.Α., Меркулов В.И. Проблемы повышения скрытности наведения авиационных

комплексов. - Фазотрон, 2008, № 1,2.

18. Гордон X. Реализация систем для ведения «сетецентрических» войн. - Мир компьютерной

автоматизации: мир встраиваемых компьютерных технологий, 2007, № 6.

19. Горощенко Л.Б. Пути реализации координированного наведения и атаки несколькими истре-

бителями группы самолетов противника. - Полет, 2000, № 10.

20. Григорьев Ф.Н., Кузнецов Н.А., Серебровский Л.П. Управление наблюдением в автоматиче-

ских системах. - М.: Наука, 1986.

21. Дрогалин

В.В., Ефимов В.Α., Меркулов В.И. и др. Алгоритмы оценивания координат и пара-

метров движения радиоизлучающих целей в угломерных двухпозиционных бортовых радио-

локационных системах. - Информационно-измерительные и управляющие системы, 2003, № 1.

22. Дрогалин В.В., Ефимов В.А., Меркулов В.И. и др. Способы оценивания точности определения

местоположения источников радиоизлучения пассивной угломерной двухпозиционной бор-

товой радиолокационной системой. - Успехи современной радиоэлектроники, 2003, № 8.

23. Дрогалин В.В., Меркулов В.И, Чернов B.C. и др. Определение координат и параметров дви-

жения источников радиоизлучения по угломерным данным в однопозиционных бортовых ра-

диолокационных системах. - Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлек-

троники, 2002, № 3.

24. Зуенко Ю., Коростелев С. Боевые самолеты России. - М.: Элакос, 1994.

25. Ильчук А.Р., Меркулов В.И, Юрчик И.А. Особенности обнаружения сигналов в бортовых РЛС

при наблюдении интенсивно маневрирующих целей. - Радиотехника, 2004, № 10.

26. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Многопозиционные радиолокационные сис-

темы воздушного базирования. Возможности и ограничения. - Радиотехника, 2008, № 9.

27. Кондратенков ГС, Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционно-

го зондирования Земли / Под ред. ГС Кондратенкова. - М.: Радиотехника, 2008.

28. Макаев В.Е., Васильев О.В. Метод радиолокационного распознавания воздушной цели по

турбинному эффекту. - Радиотехника, 2000, №11.

29. Меркулов В.И. Радиоэлектронные системы управления самолетом и оружием: учебник для

слушателей и курсантов инженерных ВВУЗов ВВС. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского,

2001.

30. Меркулов В.И. Улучшение разрешающей способности бортовой РЛС по углу путем траек-

торного управления наблюдением. - Радиотехника, 2003, № 1.

31. Меркулов В.И. Управление пассивными двухпозиционными РЛС в режиме наведения на ра-

диоизлучающую воздушную цель. - Радиотехника, 2008, № 6.

32. Меркулов В.И., Харьков В.П. Оптимизация радиоэлектронных систем управления. Методы и

алгоритмы оптимального управления. - Радиотехника, 1998, № 9.