Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008

14.Меркулов В.К, Дрогалин В.В., Лепин В.Н. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т. 1. Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003.

15.Меркулов В.И., Старостин В.В., Филатов А.А., Шуклин А.И. Синтез бесстробовых алгорит­ мов многоцелевого сопровождения с адаптивной аналого-дискретной фильтрацией. - Радио­ техника, 2002, № 12.

16.Меркулов В.И., Старостин В.В., Филатов А.А., Шуклин А.И. Эффективность алгоритмов многоцелевого сопровождения с бесстробовой идентификацией и адаптивной аналогодискретной фильтрацией. - Радиотехника, 2003, № 3.

17.Петров В.В., Колтышев Е.Е., Янковский В. Т. Алгоритм измерения дальности в радиолокаци­ онных станциях с квазинепрерывными сигналами. - Радиотехника, 2002, № 5.

18.Рейнгольд Э., Нивергелъд Ю., Део Н. Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика. - М.: Мир, 1980.

19.Фарина А. Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993.

ГЛАВА 4

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В условиях применения противником средств радиоэлектронного подав­ ления (РЭП) эффективность авиационных комплексов радиолокационного до­ зора и наведения в значительной степени будет зависеть от успешного функ­ ционирования бортовой радиолокационной системы. Поэтому при разработке БРЛС пристальное внимание необходимо уделить обеспечению ее зашиты от преднамеренных помех, которые могут быть маскирующими и имитирующими и действовать как по основному, так и по боковым лепесткам диаграммы на­ правленности БРЛС.

Защиту БРЛС от помех необходимо обеспечивать путем проведения ком­ плекса мероприятий организационного и технического характера, предусмат­ ривающего, прежде всего, использование соответствующих сигналов, алгорит­ мов, методов и устройств помехозащиты.

Создание помехозащищенной БРЛС для прогнозируемых условий радио­ электронного подавления - весьма сложная задача. Это обусловлено значи­ тельным улучшением возможностей средств РЭП в современных условиях. Вопервых, за счет внедрения в станции помех цифровой техники появилась воз­ можность формировать эффективные сигналоподобные помехи, в частности многократные по дальности и скорости, и имитирующие помехи. Эти помехи затрудняют либо делают невозможным процесс наблюдения сигналов цели в режиме обзора и приводят к срыву слежения в режиме автоматического сопро­ вождения целей. Во-вторых, в практику радиоэлектронной борьбы (РЭБ) вне­ дрены принципы коллективной обороны, что позволило создавать высокоэф­ фективные многоточечные по пространству (пространственно разнесенные) помехи, препятствующие радиолокационному наблюдению целей. Указанные помехи существенно затруднят функционирование БРЛС.

На сегодняшний день известны десятки различных способов борьбы с преднамеренными помехами, а также методов измерения координат и сопро­ вождения постановщиков этих помех.

В данном разделе книги предложены некоторые из них: метод защиты от ответных импульсных помех, основанный на совместном применении разностно- и суммарно-дальномерного способов определения координат, кинема-

тический метод оценки координат целей - постановщиков активных помех; ме­ тод и реализующий его алгоритм самотриангуляции - в АК РЛДН для сопро­ вождения ПАП. Кроме того, даны предложения по технической реализации за­ данного уровня помехозащищенности БРЛС за счет применения автокомпенса­ торов, конфликтно-устойчивого управления зондированием, вариантами обработки и комплексирования информации.

4.1. Показатели помехозащищенности бортовой радиолокационной системы. Принципы достижения требуемого уровня помехозащищенности

В настоящее время вероятный противник при ведении боевых действий особое внимание уделяет комплексному и взаимосвязанному по времени и пространству применению всех средств РЭБ. Важнейшая роль при этом отво­ дится использованию средств РЭП для постановки помех средствам радиоэлек­ тронной разведки.

Основные принципы применения средств РЭП состоят в следующем: про­ ведение разведки местоположения и тактико-технических характеристик ра­ диоэлектронных систем - объектов подавления - как на этапе планирования, так и в ходе боевых действий; планирование радиоэлектронного подавления с учетом общего замысла боевых действий с целью постановки помех всем ос­ новным каналам РЭС и степени угрозы со стороны РЭС при комплексном при­ менении бортовых и наземных средств РЭП, управляемого оружия и рацио­ нальном распределении помех по частоте, пространству и времени.

Способность БРЛС к решению функциональных задач в условиях ведения противником радиоэлектронной борьбы характеризуется ее помехозащищен­ ностью (защищенностью от преднамеренных радиопомех). Помехозащищен­ ность БРЛС определяется защищенностью от непосредственной разведки комплексами РЭП противника (скрытность функционирования) и помехо­ устойчивостью. Защищенность от непосредственной разведки комплексами РЭП противника - это способность противостоять добыванию аппаратурой ра­ диоэлектронной разведки комплексов РЭП противника разведывательных дан­ ных, необходимых для создания эффективных радиопомех. Помехоустойчи­ вость БРЛС - это способность выполнять функциональные задачи с требуе­ мым качеством при воздействии на нее радиопомех. Комплексное применение противником помех различного вида приводит к существенному снижению эффективности БРЛС АК РЛДН.

Повышение помехозащищенности БРЛС в условиях радиоэлектронного подавления может быть достигнуто путем применения комплекса организаци­ онных мероприятий и технических мер, направленных на снижение эффектив-

ности воздействия помех, к числу которых относятся комплексирование ин­ формации разнотипных РЭС, согласованное применение разнотипных РЭС и средств огневого поражения, оптимальное распределение режимов работы РЭС, установление временных, частотных, пространственных и других ограни­ чений на их работу и др.

Реализация указанных мер должна базироваться на методы управления РЭС, входящих в состав БРЛС, в динамике конфликта, позволяющие обеспе­ чить согласование режимов функционирования и обработки информации раз­ нотипных РЭС [8, 11, 12].

В интересах повышения помехозащищенности с учетом условий реали­ зуемости и динамической изменяемости параметров помеховой обстановки в районе боевых действий требуется организация иерархического управления РЭС в динамике конфликта. В частности, первый уровень адаптации - дина­ мическое управление конфигурацией подвижного радиолокационного поля АК РЛДН с учетом характера решаемых задач и идентифицируемых (прогно­ зируемых) параметров помех, режимами БРЛС, определяющими их простран­ ственные возможности, а также вариантами комплексирования координатной и пеленговой информацией. При этом вследствие динамичности изменения па­ раметров обстановки организуется координирующее управление для каждого РЭС, определяющее требуемую конфигурацию и зонные характеристики. Ва­ рианты комплексирования РЭС могут также целенаправленно изменяться на различных этапах боевых действий.

Для технической реализации управления конфигурацией создаваемого РЛП требуются использование РЭС с изменяемыми характеристиками зон обт зора и применение программного обзора. Для технической реализации управ­ ляемого комплексирования радиолокационной информации (РЛИ) требуется обеспечение возможности адаптивного взаимодействия нескольких АКРЛДН и получения при этом дополнительной информации с учетом складывающейся помеховой обстановки и этапов боевых действий.

Второй уровень адаптации (уровень БРЛС) организуется вследствие скоротечности изменения параметров обстановки и запаздывания централизо­ ванного управления при этом. Для взаимодействия уровней управления РЭС в динамике конфликта предлагается оперативно оценивать «текущие» зоны об­ зора в интересах формирования координирующего управления.

Применительно к задачам тактико-технико-экономического обоснования БРЛС АК РЛДН с заданным уровнем помехозащищенности и получения ра­ циональных вариантов их боевого применения доминирующими являются сле­ дующие положения:

при обосновании требований к РЭС как к компонентам системы их кон­ кретный облик и тактико-технические характеристики рассматриваются не изолированно, а с учетом их роли и места в создаваемой системе;

при разработке предложений по совершенствованию РЭС и способов их боевого применения существует абсолютный приоритет конечной (глобальной) цели основной функции, основного предназначения системы, при этом любая попытка изменения управляющих параметров должна оцениваться с точки зре­ ния того, помогает или мешает она достижению конечной цели;

при оценке вариантов РЭС и рациональных способов их боевого примене­ ния необходимо иерархическое (как минимум, трехуровневое) изучение: уров­ ня элементов средств, уровня отдельных образцов РЭС, уровня систем РЭС;

при анализе интегрированных свойств и закономерностей исследуемых РЭС требуется раскрытие базисных механизмов интеграции с учетом совмест­ ного рассмотрения структуры, а также особенностей отдельных подсистем РЭС (это означает, что в случае необходимости придания системе новых функций целесообразно альтернативно пересмотреть ее структуру, а не только пытаться реализовать новую функцию в принятой ранее схеме).

Для реализации системного подхода при разработке методов и алгоритмов управления БРЛС АК РЛДН в динамике конфликта необходимо использовать следующие общие принципы: рассмотрение любой части системы выполнять совместно с ее связями с окружением; совместное рассмотрение системы как таковой и как совокупности частей (элементов); сочетание централизованного

идецентрализованного управлений; учет прогнозируемых неопределенностей

ислучайностей в системе; результаты требуемой эффективности функциони­ рования системы необходимо получать при минимальных затратах; решения, действия, выводы должны соответствовать уровню организованности системы

истепени ее детализации; вмешательство в систему должно согласовываться с уровнем ее реакции на это вмешательство; информация и управляющие воз­ действия свертываются (укрупняются, обобщаются) при движении снизу вверх по иерархическим уровням системы; предпочтение отдается требованиям при­ емлемым, реально достижимым, в противовес необоснованно высоким; сис­ темный подход нацелен на получение количественных характеристик, создание методов, сужающих неоднозначность используемых понятий, определений, оценок, вариантов.

Практическая реализация системного подхода должна учитывать много­ образие решаемых задач БРЛС в современных условиях и тенденции развития средств радиоэлектронного подавления.

Для оценки помехозащищенности БРЛС используется система показате­ лей, которая содержит как частные, так и обобщенные показатели защищенно­ сти от непосредственной разведки и помехоустойчивости.

Защищенность от непосредственной разведки характеризуется зоной, в пределах которой может быть обнаружено функционирование БРЛС с вероят­ ностью не выше заданной.

Используемые для оценки помехоустойчивости показатели, характери­ зующие качество решения БРЛС частных задач, относятся к частным показате-

лям. Обобщенные показатели являются численной мерой, характеризующей способность БРЛС решать всю совокупность функциональных задач.

В качестве показателей эффективности БРЛС при функционировании АК РЛДН в режиме радиолокационного поста могут применяться следующие показатели:

вероятность выполнения требований потребителей к качеству радиолока­ ционной информации;

вероятность выполнения требований к качеству радиолокационной ин­ формации, заданных в тактико-техническом задании (ТТЗ);

вероятность радиолокационного обеспечения боевых действий огневых средств, взаимодействующих с комплексом.

В качестве обобщенного показателя помехоустойчивости БРЛС исполь­ зуется коэффициент помехоустойчивости К п у , характеризующий сохранение

обобщенного показателя эффективности БРЛС, определенного как вероятность обеспечения заданных в ТТЗ требований при функционировании в условиях помех:

где Wn, W0 - значения показателя эффективности БРЛС при наличии и отсут­

ствии помех соответственно.

При оценке помехоустойчивости по частным показателям применяют­ ся следующие показатели:

дальность обнаружения или сопровождения целей (в этом случае коэффи­ циент помехоустойчивости имеет смысл коэффициента сжатия зоны обнару­ жения или сопровождения);

математическое ожидание числа обнаруженных (проведенных) целей; вероятность обнаружения (сопровождения) цели на заданной дальности; ошибки измерения координат и параметров движения целей; коэффициент проводки; среднее время сопровождения воздушных целей; коэффициент ложных трасс.

Степень помехоустойчивости определяется в результате сравнения рас­ считанного коэффициента помехоустойчивости с его заданным значением и может быть представлена качественным показателем следующим образом. ,

Бортовая радиолокационная система считается помехоустойчивой, если в прогнозируемых условиях функционирования рассчитанный показатель ее по­ мехоустойчивости (К п у ) не снижается ниже заданного:

Для оценки помехоустойчивости БРЛС могут применяться экспертные, экспериментальные и теоретические методы.

Экспертные методы применяются в тех случаях, когда нет времени на создание адекватных и достоверных расчетных моделей, обеспечивающих вы­ работку обоснованных рекомендаций. Эти методы применяются для прогноза на отдаленную перспективу, для ранжирования (установления степени пред­ почтительности) относительной важности показателей частных показателей помехоустойчивости и т. п. Достоинствами экспертных методов являются практически неограниченные сроки прогнозирования и сравнительная просто­ та, а также дешевизна получения результатов. Вместе с тем получаемые при их помощи результаты являются достаточно субъективными, а качество этих ре­ зультатов весьма существенно зависит от квалификации экспертов. Примене­ ние данных методов в настоящее время ограничено.

К экспериментальным методам относятся лабораторные испытания, а также испытания в реальных условиях работы. При испытаниях в реальных ус­ ловиях наиболее полно учитывается специфика исследуемых объектов. Однако из-за ограниченности времени и затрат на проведение испытаний не удается изучить все свойства исследуемого объекта в условиях воздействия на него помех. Кроме того, большие трудности обычно возникают при воспроизведе­ нии реальных условий функционирования БРЛС АК РЛДН [19].

Одним из вариантов оценки помехоустойчивости является теоретическая оценка помехоустойчивости БРЛС при функционировании в динамике кон­ фликта со средствами радиоэлектронного подавления. На современном уровне развития методического аппарата основой для проведения теоретических ис­ следований по оценке помехоустойчивости БРЛС является имитационное мо­ делирование процесса ее функционирования в динамике конфликта с противо­ стоящими средствами радиоэлектронного подавления.

Потенциально помехозащищенность БРЛС, включая такие составляющие, как скрытность и помехоустойчивость, может достигаться за счет применения сигналов большой длительности с внутриимпульсной модуляцией при коэф­ фициенте сжатия 100 и более, длительного когерентного накопления пачки сигналов (секунды и десятки секунд), многочастотного режима излучения и приема, обеспечения неопределенности для противника характеристик РЛС в процессе работы (несущей частоты, начальной фазы, вида модуляции, методов обзора и т. п.) и их адаптивного изменения в зависимости от целевой и помеховой обстановки, применения многопозиционных режимов работы.

Особенности построения каналов разведки БРЛС АК РЛДН, направлен­ ные прежде всего на реализацию устойчивого обнаружения низколетящих ма­ лоразмерных целей на фоне мощных отражений от подстилающей поверхно­ сти, предопределяют их помехозащищенность как от организованных пассив­ ных так и от активных помех.

При исследовании влияния вариантов помеховой обстановки на функ­ ционирование БРЛС АК РЛДН в районах его ответственности при радиоэлект-

ронном подавлении необходимо учитывать следующие принципы применения и функционирования средств постановки активных помех.

На АК РЛДН могут воздействовать станции активных помех (САП) груп­ повой и коллективной защиты. Станции активных помех индивидуальной за­ щиты применяются преимущественно для подавления других РЭС.

В соответствии с приоритетностью подавления радиоэлектронных средств специализированными самолетами и вертолетами РЭБ, действующими из бое­ вых порядков ударных групп, а также стратегическими бомбардировщиками (СБ), тактической авиацией (ТА) и вертолетами огневой поддержки, в первую очередь будут подавляться БРЛС АК РЛДН, РЭС зенитных управляемых ракет (ЗУР) и ракет «воздух-воздух», затем РЭС управления оружием, РЭС обнару­ жения и целеуказания, РЭС передачи команд, опознавания и связи.

Специализированными самолетами и вертолетами РЭБ, действующими из зон барражирования, в первую очередь подавляются РЛС обнаружения и целе­ указания и РЭС, создающие наибольшую угрозу ударным группам.

Передатчик помех переводится в заградительный или скользящий режим в следующих случаях:

подавления РЭС с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу; наличия в пределах многолучевой диаграммы направленности антенны одного передатчика, не менее 2-3 однотипных разнолитерных РЭС без элек­

тронной перестройки.

Заградительные помехи создаются в полосе частот ±(10...20)%, скользя­ щие - в полосе частот ±(1.. .25) % от частоты РЭС.

Хаотические импульсные помехи применяются с целью подавления средств связи, командных линий передачи данных и средств опознавания, а также усложнения радиоэлектронной обстановки по всему маршруту полета.

Высокопотенциальные станции помех применяются для подавления наи­ более важных РЭС группировки по боковым лепесткам ДНА и для срыва наве­ дения ЗУР и ракет «воздух-воздух» шумовыми и ответными (ретрансляцион­ ными) помехами соответственно. Они размещаются на борту специализиро­ ванных самолетов и вертолетов РЭБ, барражирующих вне зоны поражения огневых средств ПВО, а также на наземных пунктах и кораблях.

По имеющимся данным обеспечивается следующая плотность создания пассивных помех (пачек на 100 м пути):

для перевода РЭС в режим селекции движущихся целей (СДЦ) - 0,2...0,3 и 0,1.. .0,2 непрерывно с борта СБ, ТА и вертолетов соответственно;

для маскировки состава налета - 5... 10 на участке 20... 100 км с борта СБ, беспилотного летающего аппарата и ТА соответственно;

для срыва атак ЗУР и ракет «воздух-воздух»: 2...3 непрерывно либо 7...10 с паузой 20.. .30 с с борта СБ и ТА.

Выбор самолетными станциями помех конкретного вида помеховых воз­ действий определяется складывающейся тактической и радиоэлектронной си­ туацией, а также техническими возможностями аппаратуры создания помех.

Наиболее вероятными видами помех, создаваемых современными само­ летными САП, являются

шумовые:

заградительные по частоте с полосой, равной диапазону перестройки час­ тоты БРЛС или 200.. .300 МГц для БРЛС без перестройки частоты;

прицельные по частоте с полосой, равной 2...4 ширины спектра подавляе­ мого сигнала;

ответные, типа «накрытый импульс», с длительностью импульса, равной 1,5...2 длительности импульса подавляемого сигнала;

мерцающие несинхронные и синхронные с частотой мерцания до 10 Гц; прерывистые помехи с частотой коммутации 0,1... 10 Гц; инверсные, формируемые путем излучения помех с уровнем, изменяемым

обратно пропорционально уровню принимаемого сигнала; имитирующие:

уводящие по дальности; уводящие по скорости;

уводящие по угловому направлению; имитирующие пуск противолокационных ракет; хаотические импульсные помехи; многократные ответные;

комбинированные (шумовые в сочетании с уводящими).

В современных САП индивидуальной защиты заложена идеология при­ оритетного использования имитирующих помех. В режим создания шумовых помех САП индивидуальной защиты переводятся в условиях сложной радио­ электронной обстановки с высокой плотностью потока сигналов, при подавле­ нии РЭС с поимпульсной нерегулярной перестройкой частоты или при подав­ лении нескольких разнолитерных РЭС, когда невозможно использование ре­ жима их последовательного обслуживания.

Применение хаотических импульсных помех САП индивидуальной защи­ ты против РЭС управления оружием является низкоприоритетным. Такие по­ мехи предназначены главным образом для РЭС радиосвязи, РЭС систем опо­ знавания «свой-чужой», для обзорных РЛС.

Станции активных помех индивидуальной защиты в первую очередь по­ давляются РЭС атакующих ракет, РЭС управления оружием, затем РЭС обна­ ружения и целеуказания. Приоритет однотипных РЭС определяется этапом их работы: во всех случаях отдается предпочтение РЭС, уже выполняющим опе­ рации по ведению стрельбы или ее подготовке.

Специализированными постановщиками помех в первую очередь подав­ ляются РЛС обнаружения и целеуказания и РЭС, создающие наибольшую уг­ розу ударным группам ТА. При этом преимущественные виды помех - шумо­ вые маскирующие в непрерывном или импульсном режиме излучения. В слу­ чае доступности сигнала РЛС для средств радиотехнической разведки самолета РЭБ для нее могут формироваться имитационные помехи - многократные или хаотические импульсные.

Помехи самоприкрытия воздействуют на БРЛС в основном по главному лучу ее ДНА, а помехи прикрытия - по боковым лепесткам ДНА.

В современных авиационных станциях помех предусмотрена возможность распределения и регулирования излучаемой мощности помех в соответствии с приоритетом угроз со стороны подавляемых РЭС. Регулирование мощности излучаемой помехи наряду с высоким уровнем развязки приемных и передаю­ щих трактов создает возможность вести одновременную разведку нескольких подавляемых РЭС бортовыми средствами РТР.

Постановка помех (шумовых и имитационных) с борта самолетов, изго­ товленных с использованием технологии «Стеле», может снизить уровень демаскировки летательного аппарата и создать возможность получения ин­ формации о нем пассивными методами локации. Для защиты таких средств воздушного нападения возрастает роль помех прикрытия с борта специализи­ рованных самолетов РЭБ, действующих из зон барражирования.

Функционирование БРЛС, как правило, происходит в условиях антаго­ нистического конфликта со средствами РЭП противоборствующей стороны [4,5], которые осуществляют целенаправленное создание наиболее неблаго­ приятных условий как для работы отдельных информационных датчиков, так и для системы в целом. Поэтому повышение эффективности применения БРЛС за счет реализации соответствующего конфликтно-устойчивого управ­ ления функционированием системы, учитывающего динамику и целенаправ­ ленность изменения помеховой обстановки, является практически важным исследованием.

Применение метода, предложенного в работах [3,5,8], для формирования управления БРЛС в динамике конфликта со средствами РЭП ограничено тем, что он не учитывает особенности и динамические свойства информационных датчиков системы, специфику определяемых на этапе проектирования управ­ ляемых режимов функционирования и возможности идентификации парамет­ ров помеховой обстановки. В целом, практическое решение задачи выбора многомерного управления БРЛС из множества альтернатив в динамике функ­ ционирования из-за катастрофически большой размерности пространства оп­ тимизируемых параметров и изменения их во времени может оказаться нереа­ лизуемым.