Литература / Гришин Ю.П., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы (1990)

ности рпо и рлт, ошибки оценок координат). При этом в основном уравнении радиолокации с пассивным ответом (9.4) вместо Рсмии при учете РП необходимо подставлять Р'смии>ЛмияЗначение Ремня можно связать с мощностью

помехи, показывающий, на сколько нужно увеличить мощность полезного сигнала на входе, чтобы компенсиро­ вать мешающее действие активной помехи.

Найдем коэффициент различимости для заградитель­ ной шумовой помехи (Д/П»Д/С). При отсутствии РП для работы РЛС с требуемым качеством необходимо пороговое

помехи (Д/П = Д/С) шрп = <7^ии.

Мощность активной помехи Рп на входе приемника РЛС можно найти с помощью уравнения радиолинии связи (9.1), заменив в нем Си и Gn на соответствующие выражения для КНД ПП и РЛС, учитывающие их взаимное положение. При работе ПП в режиме самоприкрытия дальность действия подавляемой РЛС может быть опреде­ лена из уравнения

коэффициенты усиления антенн РЛС (G„c, 6ПС) и ПП (G„n).

§ 21.2. СИСТЕМЫ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Системы радиотехнической разведки (СРР) служат для сбора данных о параметрах радиоэлектронных систем

441

противника. Полученная информация оказывается полезной при разработке новых средств РП и совершенствовании уже имеющихся. Непосредственно в боевой обстановке СРР позволяют на основе оценки параметров сигналов РТС противника выбрать наиболее эффективный вид активной помехи.

СРР, установленные на наземных станциях, кораблях, самолетах, спутниках, осуществляют перехват сигналов и измерение их параметров (рабочая частота, ширина спектра, длительность и частота повторения импульсов, вид модуляции).

При проектировании СРР необходимо учитывать прак­ тически полное отсутствие априорной информации о сиг­ налах, которые надо обнаруживать и параметры которых желательно оценить.

Первой из задач, решаемых СРР, является установле­

с использованием параллельного или последовательного анализа просматриваемых областей спектра и простран­ ства. При параллельном анализе экономится время, но усложняется структура СРР, при последовательном анализе упрощение СРР достигается за счет увеличения времени анализа.

Основным элементом СРР является приемник, с по­ мощью которого определяется частота перехватываемого излучения. Такие приемники должпы работать в очень широком частотном диапазоне. В современных СРР нахо­ дят применение приемники, преобразующие частоту прини­ маемого излучения в другую физическую величину, кото­ рую легче индицировать и в дальнейшем обрабатывать.

В качестве примера рассмотрим акустооптический приемник на ячейке Брэгга и приемник со сжатием

в ячейке Брэгга используется оптически прозрачный кри­ сталл ниобата лития или диоксида теллура, на одной из поверхностей которого находится пьезоэлектрический пре­ образователь. При поступлении с выхода приемника 2 на

442

стическая волна создает пе­ ременный вдоль направле­ ния распространения коэф­ фициент преломления, формируя тем самым бегу­ щую дифракционную решет­ ку. Кристалл освещается па­ раллельным когерентным лазерным пучком, формиру­ емым излучателем 7 и лин­ зой 7 и падающим под углом Брэгга по отношению

вия с решеткой лазерный луч отклоняется на угол,

фокусируется с помощью линзы 4 на поверхности фото­ детектора матричного типа 5, в качестве которого наиболее часто используют ПЗС-матрицы. Таким образом, частота входного сигнала определяет координату возбужденного элемента фотодетектора, а энергия сигнала — фототок (заряд).

Приемник со сжатием обрабатываемого сигнала рабо­ тает по принципу превращения исходного гармонического

рестройкой частоты по линейному закону. Если на входе приемника присутствуют гармонические колебания разных частот, то соответствующие им ЛЧМ-сигналы на выходе смесителя в различное время попадают в полосу пропуска­ ния сжимающего фильтра и отклики на них разделяются.

Обычно СРР вместе с системой РП образует единый автоматизированный комплекс, в котором данные

Рис. 21.2

443

Антенны

Рис. 21.3

радиоразведки используются для повышения эффектив­ ности системы РП. Структурная схема такого комплекса приведена на рис. .21* .3 При обнаружении сигнала на выходе приемника, фиксирующего наличие излучения (при­ емник угрозы), осуществляются пеленгация выявленного источника и анализ его характеристик (рабочая частота, период повторения). Далее происходит сравнение данных анализа с результатами, полученными ранее с целью выявления новых источников излучения. Для каждого из возможных радиоэлектронных средств противника запрог­ раммирован соответствующий вид РП. Логические устрой­ ства передатчиков позволяют реализовать эту программу на основе результатов анализа принятого излучения. Для отображения электромагнитной обстановки используются ИКО и панорамный спектроанализатор, на которых пред­

* См.: Небабин В. Г. Средства постановки активных шумовых помех ВВС США//Зарубежная радиоэлектроника. 1985. № 4. С.

444

ставляются данные об источниках излучения (направление на источник, спектр излучения).

§ 21.3. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ АКТИВНЫХ ПОМЕХ

Как отмечалось, эффективность РП зависит от количества информации, которой располагает ПП относительно сигна­ лов подавляемой РТС. Поэтому основной задачей, реша­ емой на этапе проектирования РТС, является создание таких условий, при которых была бы затруднена разведка ее сигналов. Это свойство системы называют скрытностью действия. Наивысшая степень скрытности, называемая абсолютной [2], реализуется в том случае, когда противник не может обнаружить даже факта выхода системы в эфир. Скрытность действия достигается сокращением времени работы, применением узконаправленных антенн, ориента­

Рассмотрим возможности повышения скрытности за счет использования сложных сигналов на примере прямо­ угольного ЛЧМ-импульса. Пусть амплитуда импульса А, длительность Тс и девиация частоты Wf. Если произведение WfTc»l, то ЛЧМ-импульс имеет амплитудно-частотный спектр, по форме близкий к прямоугольному шириной А/с, равной девиации частоты Wf. Будем считать, что приемник СРР имеет прямоугольную АЧХ шириной Д/р> >А/С, линейную ФЧХ, а спектр ЛЧМ-импульса лежит в пределах полосы пропускания приемника СРР. В прием­ нике РЛС применяется согласованный фильтр, отношение сигнал/шум на выходе которого qY =yj2EINOi, где Е=

неискаженное воспроизведение входного сигнала и отноше­ ние сигнал/шум на выходе q2 = Al^/д^А/р, где Ао2/2— спектральная плотность мощности белого шума для прием­ ника СРР.

Составим отношение qilq2, характеризующее выигрыш,

445

Из выражения (21.2) следует, что для сигналов с боль­ шой базой можно обеспечить достаточно высокую скрыт­ ность действия системы. Нужно, однако, иметь в виду, что для РЛС, даже используя сложные сигналы, трудно обеспечить абсолютную скрытность — приемник СРР работа­ ет по прямому сигналу, а приемник РЛС — по отраженному.

Пользуясь выражениями, определяющими мощность сигнала на входе приемника для радиолиний связи и с пас­ сивным ответом, можно найти отношение мощностей

РЛС и СРР; оц—ЭПР цели, в качестве которой рассматри­ вается носитель СРР.

Учитывая полученный результат, отношение можно записать следующим образом:

Gnl„

91/?2

4л£)2Сп2

В тех случаях, когда факт излучения скрыть не удается, применяют меры, снижающие эффективность си­ стемы РП. К их числу относятся перестройка рабочей частоты и частоты повторения; построение угломеров на основе моноимпульсных систем, не подверженных действию помех, излучаемых ПП, совмещенным с целью; применение сложных сигналов. Возможно также излучение сигналов, направленных на дезинформацию СРР с целью скрыть истинную картину работы РЛС.

При проектировании РТС военного назначения боль­ шое внимание уделяется вопросам повышения помехоустой­ чивости системы относительно активных помех. Особен­ ностью таких вопросов является то, что реальная помехо­ вая обстановка может динамично изменяться и априори неизвестна. В такой ситуации, учитывая, что помеха создается не природой (собственные шумы приемника, атмосферные помехи), а разумным существом —ПП, целе­ сообразно ориентироваться на наихудший случай, связан­ ный с созданием помех, максимально мешающих работе системы (в рамках ограничений, накладываемых на техни­ ческие возможности ПП), и в этих условиях оптимизиро­ вать качество работы проектируемой РТС. Такое взаимоот­ ношение РТС и ПП создает конфликтную ситуацию,

446

активных помех основано на различных способах селекции: пространственной, амплитудной, временной, частотной и поляризационной.

Пространственная селекция предполагает применение передающей и приемной антенн с узкими ДН и малым уровнем боковых лепестков, что затрудняет ведение развед­ ки и создание помех постановщиком, размещенным в сто­ роне от лоцируемого объекта.

Амплитудная селекция защищает приемное устройство от перегрузки помехой, попавшей на его вход, она обеспечивается применением различных типов автоматичес­ ких регулировок усиления, а также усилителей с расширен­ ным динамическим диапазоном.

Временная селекция достигается путем стробирования приемного устройства РТС на время действия полезного сигнала.

Частотная селекция основана на различии в располо­ жении спектров сигнала и помехи на шкале частот. Для повышения эффективности частотной селекции применяется перестройка рабочей частоты РТС на основе анализа помеховой обстановки.

Поляризационная селекция использует различие в поля­ ризационных характеристиках полезных и мешающих сигналов.

Эффективной мерой борьбы с активными помехами является вторичная обработка, позволяющая прогнозировать поведение цели на время потери контакта с ней за счет действия средств РП, а также комплексирование систем, работающих на основе различных физических принципов или в удаленных друг относительно друга частотных диапазонах. В навигационных системах это комплексирование радионавигационного обору­ дования и автономных средств счисления; в локационных— совместное применение РЛС, ОЛС и пассивных систем.

В чем различие между пассивным и активным РП? Какими факторами определяется эффективность активного РП?

Приведите примеры шумовых помех.

Какие задачи решают системы радиотехнической разведки? Какие факторы определяют скрытность действия РТС?

447

ГЛАВА 22

МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ И КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ СИСТЕМ

§ 22.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Как упоминалось ранее, для решения задач навигации морских и воздушных судов, слежения за космическими объектами и управления летательными аппаратами исполь­ зуется информация о координатах и параметрах движения, получаемая с помощью РЛС, РНС и автономных систем навигации. Изменение координат подвижных объектов в общем случае описывается случайными функциями времени, что связано с воздействием на них различных возмущений и возможными маневрами. Поэтому определе­ ние текущего местоположения подвижных объектов осу­ ществляется методами теории фильтрации (см. § 4.9). Со­ гласно этим методам, для успешного синтеза алгоритмов фильтрации необходимо располагать априорными данными о возможном поведении сообщения k(z), в нашем случае моделью движения объекта.

Простейшим способом описания такой модели являет­ ся представление траектории в виде полинома заданной степени с неизвестными коэффициентами. При этом оценка параметров движения объектов сводится к оценке постоян­ ных на интервале наблюдения коэффициентов полинома. Однако на практике прибегают к построению более сложных моделей, позволяющих учитывать случайные возмущения, действующие на объект, и его возможные маневры.

В теории фильтрации подвижные объекты рассматри­ ваются как динамические системы, состояние которых в каждый момент времени определяется конечным числом Параметров A t (г), А2 X.r (f), образующих в совокуп­ ности вектор состояния системы А(г^=||А1(г)А2(^)...Аг(г)||т. Например, при радиолокационном сопровождении цели по дальности компонентами этого вектора могут быть дальность, радиальная скорость и ускорение цели, т. е. к(0 = ||Л(г)К(0а(01Г.

В общем случае зависимость вектора состояния от времени можно описать стохастическим нелинейным диф­ ференциальным уравнением

448

F[-], g[-] — известные вектор-функции, v(t) — вектор гауссовских случайных возмущений, действующих на объ­ ект.

Уравнению (22.1) соответствует структурная схема (рис. 22.1) формирующего фильтра, преобразующего вход­ ной белый шум возмущений v(z) в векторный марковский процесс к(/), один из компонентов которого описывает траекторию объекта. Для большинства реальных объектов модель траектории можно задать линейным стохастичес­

определяющим линейный фильтр, формирующий гауссовс­ ко-марковский векторный процесс k (г). Подобная модель является довольно общей, и из нее как частные случаи можно получить модели движения неманеврирующих и ма­ неврирующих объектов.

Траектории неманеврирующих объектов относятся к классу детерминированных функций времени и парамет­ ров. Такими функциями описывается невозмущенное движе­ ние баллистических ракет, ИСЗ и космических кораблей, движение воздушных целей на прямолинейных участках

альная аппроксимация участков траектории, при которой каждую из оцениваемых координат объекта можно запи­ сать следующим образом:

где коэффициенты полинома kf имеют смысл координаты, скорости ее изменения, ускорения и т. д. Обычно они называются параметрами траектории.

449

На рис. 22.2 приведена структурная схема формиру­ ющего фильтра для траектории, описываемой полиномом

было достаточно простым и в то же время правильно отражало реальные траектории. Для различных классов объектов этому условию отвечают различные модели. Для воздушных целей возмущения нормальной траектории (прямолинейный полет с постоянной скоростью) вызыва­ ются ускорениями, связанными с изменением режима полета, разворотами и другими маневрами, а также атмосферной турбулентностью. Маневренные способности целей можно охарактеризовать длительностью маневра и его дисперсией. Обычно рассматривают маневр как стационарный случайный процесс с экспоненциальной фун­ кцией корреляции ускорения

где Ом—дисперсия ускорения цели; Тм—постоянная вре­ мени маневра, зависящая от его характера. Дисперсия ускорения зависит от допустимых перегрузок ЛА и вида плотности распределения вероятностей ускорения, задава­ емой по априорным данным или по результатам изме-. рений.

Как известно, случайный процесс с корреляционной функцией (22.4) можно получить пропуская белый гауссовс­ кий шум v(f) через апериодическое звено, описываемое уравнением

со спектральной плотностью 2ом7’„. При этом уравнение движения объекта с экспоненциально коррелированными

450