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

доступны как для данного комплекса, так и для его надсистемы в течение вре­ мени функционирования, что приводит к необходимости оценки данного пока­ зателя с учетом априорных свойств используемых алгоритмов обработки ин­ формации и текущей оценки обстановки.

В указанных условиях для оценки состояния информационной подсисте­ мы АК РЛДН и выработки управляющих воздействий используется иерархиче­ ская система частных показателей, отражающих качество отдельных этапов обработки информации и качество решения отдельных задач разведки обста­ новки.

Частные характеристики качества информации, выдаваемой комплек­ сом РЛДН, с учетом решаемых им задач можно описать вектором характери­

чения потребителей информации:

где - вектор пространственно-временных характе­

ристик формируемых зон информации ι - реализуемые конфигу­ рации областей соответственно постоянного, периодического контроля, АТС - продолжительность существования формируемой зоны информации относи­ тельно «текущего» времени); - вектор точност­ ных характеристик выдаваемой траекторной информации - погреш­ ности оценки соответственно плоскостных координат и высоты, σΨ - погреш­ ности оценки курса движущихся объектов ); -

вектор характеристик полноты информации ( N^aKC^ - максимальное число со­

сти выходного информационного процесса - коэффициенты ложных трасс соответственно по числу и относительному времени сопровожде­

Для АК РЛДН в зависимости от решаемых задач, динамики изменения требований к информативности, типа взаимодействующего с ним потребителя

состав учитываемых значимых характеристик в векторах

может быть различным.

Анализ коррелированности учитываемых характеристик информативности БРЛС АК РЛДН, проведенный на основе имитационного моделирования аль­ тернативных вариантов цифровой обработки Ρ ЛИ, показал [9], что при исполь­ зовании различных механизмов управления объективно наблюдается эффект улучшения значений одних групп показателей и ухудшение других. Это не по­ зволяет обеспечить расчленение управляемого процесса формирования ВИП, изолированное управление по каждому из вышеназванных показателей Vx и

как следствие максимальный эффект от применения комплекса РЛДН в изме­ няющихся условиях целевой и помеховой обстановки.

При исходной многокритериальности решаемой задачи для конструирова­ ния конфликтно-устойчивого критерия выбора альтернатив используем обоб­ щенный показатель информативности - вероятность того, что представитель­ ное множество характеристик информативности комплекса будет гарантирован­ но находиться в заданной надсистемой многомерной области значений. Это позволит «обеспечить» для разделяемых во времени требований к информа­ тивности комплекса, определяемых текущими решаемыми им задачами на вы­ деляемых неравнодискретных временных интервалах (ΔΤ Φ const), обеспечить «включение» и однозначный выбор эффективных вариантов цифровой обра­ ботки РЛИ. Тогда, используя известный адаптивный подход для дискретно фиксируемых параметров обстановки в зоне действия БРЛС АК РЛДН, реализуе­ мый вариант решения представим следующей последовательностью операций:

генерация возможных вариантов обработки информа­

ции на борту АК РЛДН; имитационное моделирование вариантов обработки РЛИ с оценкой харак­

теристик информативности комплекса на множестве реализаций;

восстановление по результатам статистических испытаний совместных функций плотностей распределения вероятностей (ФПРВ) учитываемых характеристик информативности;

запись множества значений совместных ФПРВ в специализированную вы­ числительную систему обработки и управления;

идентификация текущих условий применения , определяе­ мых изменяющимися, но фиксируемыми на интервале параметрами целе­

ваний Vx к информативности комплекса на различных этапах применения;

выбор наиболее эффективного варианта цифровой обработки по крите­

рию максимизации обобщенного показателя информативности

Ниже представлены результаты многокритериального механизма выбора минимально достаточного числа эффективных режимов цифровой обработки РЛИ комплекса, взаимодействующего с разнородными потребителями инфор­

го противодействия БРЛС.

При обосновании эффективных вариантов обработки, переключаемых в зависимости от условий применения, получены следующие варианты [9]:

fri - основной режим обработки координатной информации с двухэтапной процедурой обнаружения траекторий, оптимизированный для сопровождения с высоким качеством прямолинейно движущихся целей;

fr2 - режим с управляемым порогом обнаружения, обеспечивающий улуч­ шение непрерывности сопровождения в ограниченной области пространства по приоритетным ВЦ. Элементы разрешения, в которых допускается снижение порога обнаружения, определяются в системе цифровой обработки РЛИ с уче­ том назначенных приоритетов;

fr3 - режим с управляемым критерием захвата, обеспечивающий при усло­ вии выполнения требований по достоверности увеличение дальности начала выдачи траекторной информации;

fr4 - режим сопровождения маневрирующих целей, обеспечивающий по­ вышение непрерывности сопровождения одиночных целей, совершающих ма­ невры различной интенсивности;

fr5 - режим сопровождения групповых целей, обеспечивающий повышение устойчивости сопровождения ВЦ, имеющих близкие кинематические параметры;

fr6 - режим управления числом каналов сопровождения, обеспечивающий повышение производительности БРЛС в условиях работы по массированным на­ летам, например, путем включения упрощенного режима вторичной обработки РЛИ с использованием а-, β-фильтрации и неоптимальной селекции отметок;

fr7 - режим управления критерием сброса траекторий с сопровождения, учитывающий информационные ограничения в комплексах данного класса, например при организации комбинированного управления одновременно как параметрами движения самолета-носителя и режимами функционирова­ ния БРЛС.

Для реализации конфликтно-устойчивого выбора вариантов цифровой об­ работки информации путем целенаправленного последовательного «включе­ ния» обоснованных управляемых режимов по результатам ими­ тационного моделирования режимов требуется осуществить восстановление с использованием многомерных функций плотностей распределения вероятно­ стей характеристик информативности комплекса. Для оценки данных функций можно использовать критерии согласия Колмогорова и хи-квадрат.

Пусть - параметрически заданное множество условий функцио­ нирования БРЛС с трассовым выходом. Для конкретных значений получены путем имитационного моделирования выборки исследуемой i-й ха­ рактеристики на момент времени . На основе экспертного анализа формируются возможные законы распределения,

ответствующие номеру закона распределения и вектору параметров соответст­ вующей функции распределения.

Решение представленной задачи состоит из двух этапов: оценки закона рас­ пределения исследуемой характеристики ВИП YPi для конкретного значения ξ из возможного диапазона условий функционирования комплекса Ω ξ на первом этапе и аппроксимации отображения ρ по полученным оценкам этого отображе­

Вследствие того, что критерий согласия χ2 предполагает предваритель­ ную группировку выборочных данных (что приводит к потерям информации при ограниченных объемах выборок), целесообразно использовать более точ­ ный критерий Колмогорова. В дальнейшем частная задача первого этапа со-, стоит в проверке сложной гипотезы о принадлежности неизвестной функции распределения наблюдаемой в опыте случайной величины Ypi заданному се­ мейству функций распределения:

Критерий согласия Колмогорова, как известно, основан на вычислении статистики:

построенная по выборке N - объем выборки;

где

Поскольку проверяемая гипотеза является сложной, то значе­ ния статистики DN зависят от номера проверяемой функции распределения j = l,...,k и соответствующего вектора параметров этой функции Θ:. Поэтому

для принятия решения необходимо оценить также параметры закона распреде­ ления случайной величины Ypi. С этой целью предварительно для каждого j = 1,..., k решается оптимизационная задача

На втором этапе определяются оптимальные параметры I,

к = 1,..., Μ , на множестве условий работы численными методами аппроксима­ ции функций многих переменных. Однако при использовании различных вари­ антов цифровой обработки в БРЛС требуется раздельное восстановление зако­ нов распределения для фиксированных условий работы, что позволит оценить возможности адаптации комплекса к условиям применения.

При недостаточной точности аппроксимации законов распределения ха­ рактеристик ВИП при проектировании реализуется статистическая обработка результатов моделирования функционирования АК РЛДН с использованием метода гистограмм.

Определим ФПРВ учитываемых характеристик информативности АК РЛДН путем имитационного моделирования режимов ,

что равнозначно оценке безусловной совместной функции распределения векторного случайного процесса для фик­ сированного момента времени на конечном множестве характеристик инфор­ мативности пх , внедряемых вариантов цифровой обработки Мр РЛИ и разде­ ляемых прогнозируемых условий функционирования Νγ комплекса.

При восстановлении совместной ФПРВ векторного случайного процесса , в частности при имита­ ции процесса траекторной обработки РЛИ результаты отдельного испытания с

номером i представляют как вектор характеристик

Для получения аппроксимаций ФПРВ вектора YP на основании выбороч­ ных данных (ΝΗ - число проведенных испытаний) строятся выборочные функции распределения как для отдельных компонентов вектора ΥΡ (в виде функций одного аргумента), так и для нескольких компонентов (в

виде функций от нескольких аргументов).

На рис. 4.9 приведены результаты восстановления ФПРВ дальности захва­ та траекторий (Д в и ), среднего времени непрерывного сопровождения (Тн с ), погрешности оценки плоскостных координат и коэффициента ложных

трасс ( К л т ) для альтернативных вариантов обработки соответст­

венно, характеризующих эффект коррелированности и размена характеристик информативности при «включении» в работу различных механизмов управле­ ния цифровой обработкой РЛИ.

Корреляционные связи характеристик определяются по коэффициентам

ковариационной матрицы Выбор групп независимых характеристик проводится следующим образом.

Исключаются характеристики, для которых наблюдается сильная корре­ ляция с другими характеристиками. Это условие соответствует наличию явно

В процессе исследования ковариационной матрицы А в условиях воздей­ ствия на БРЛС активных помех выявлены следующие основные группы харак­

Закон распределения второй и третьей групп характеристик (ошибки определения плоскостных параметров траектории и высоты) с высокой точно­ стью аппроксимируется многомерным нормальным законом распределения, параметры которого определяются в процессе фильтрации измерений и зависят от длительности сопровождения и расстояния до цели. Первая группа характе­ ристик может быть представлена в виде нескольких независимых подгрупп ха­ рактеристик в зависимости от конкретных условий и режимов обработки ин­ формации. В результате совместная ФПРВ характеристик информативности АК РЛДН может быть представлена в виде произведения совместных функций плотности вероятности распределения независимых подгрупп характеристик:

Для ФПРВ характеристик первой группы элементарные функции распре­ деления в большинстве случаев не соответствуют друг другу, однако их рас­ пределение можно достаточно точно аппроксимировать линейной комбинаци­ ей известных ФПРВ в следующем виде:

где j - номер варианта цифровой обработки; .- номер условий функционирова­

Всвязи с возможностью такого аналитического представления ФПРВ ха­ рактеристик траекторной информации данные о законах их распределения мо­ гут быть сведены в таблицы и записаны в память бортовой вычислительной системы АК РЛДН. Это позволит в условиях воздействия активных помех на комплекс учесть неоднозначность влияния различных механизмов управления цифровой обработкой РЛИ на информативность БРЛС и повысить на этой ос­ нове возможности ее адаптации к изменяющимся условиям применения.

Вдинамике антагонистического конфликта могут использоваться различ­ ные механизмы управления информативностью (рис. 4.10) проектируемой сис­ темы [10].

Рис. 4.10

В частности, в процессе обнаружения целей может быть предусмотрено несколько режимов зондирования пространства, переключаемых в зависимости от требований к выходным информационным потокам по решаемым задачам с учетом идентифицируемых параметров активных помех, воздействующих на данный ИД. При работе по «мерцающим» ПАП и воздействии на БРЛС им­ пульсных и непрерывных маскирующих активных помех требуется организо­ вать управление режимами комплексирования и обработки информации с уче­ том конкретных решаемых задач и определяемых в динамике применения па­ раметров складывающейся помеховой обстановки.

Использование конфликтно-устойчивых алгоритмов управления процес­ сами добывания и обработки информации в системе приводит к тому, что структура обработки информации и порядок добывания информации оптими­ зируются таким образом, чтобы обеспечить максимальное качество решения задач, а с учетом ограничений, направленных на снижение возможностей про­ тивника по разведке процесса функционирования АК РЛДН и оптимизации эффективности в условиях определенных видов помех. Необходимым услови­ ем для обеспечения конфликтно-устойчивого управления является непрерыв­ ное наблюдение за складывающейся помеховой обстановкой, включающее об­ наружение, сопровождение постановщиков активных помех, а также оценку их возможностей по разведке функционирования БРЛС АК РЛДН. В данном слу­ чае появляется взаимная зависимость процессов функционирования БРЛС и противодействующих ей средств РЭП, что приводит к нестационарному харак­ теру поведения обеих сторон в динамике конфликта. Конечный результат, про­ являющийся в значениях частных характеристик качества выдаваемой инфор-

мации и обобщенного показателя эффективности функционирования системы, зависит от применяемых стратегий управления обеих сторон и от всего много­ образия значений управляемых параметров, доступных каждой из сторон. На­ личие слабых сторон в управлении процессом обработки информации в усло­ виях целенаправленного радиоэлектронного подавления, характеризующегося ведением разведки функционирования АК РЛДН и координацией действий средств создания помех, приводит к реализации противником таких способов РЭП, при которых эти слабые стороны проявляются в наибольшей степени.

В то же время, при несовершенстве стратегии радиоэлектронного подавления или недостаточном числе приемов и способов радиоэлектронного подавления у противника, эффективное конфликтно-устойчивое управление за счет снижения уровня информированности противника о действиях АК РЛДН и выбора наиболее эффективных способов обработки и добывания информации в идентифицирован­ ной помеховой обстановке позволяет избежать силовых способов радиоэлектрон­ ного подавления и тем самым обеспечить функционирование комплекса при зна­ чительно более низких уровнях помех. Это приводит к приближению частных по­ казателей качества функционирования до потенциально достижимых в безпомеховой обстановке. Указанные особенности, связанные с нестационарно­ стью поведения системы «АКРЛДН - комплекс РЭП», создают определенную сложность адекватной оценки полезного эффекта от внедрения конфликтноустойчивого управления, для описания которой необходима достаточно подробная имитационная модель функционирования не только АК РЛДН, но и средств РЭП, отражающая все составляющие радиоэлектронного конфликта.

Рассмотрим применение предложенных принципов для построения алго­ ритма управления БРЛС, содержащей следующие ИД:

многорежимную радиолокационную станцию; канал пеленгации целей ПАП; станцию радиотехнической разведки.

Исходное множество помеховых воздействий, создаваемых противостоящей стороной, содержит различные виды помех, для которых формируется оптималь­ ный режим функционирования БРЛС. В динамике конфликта возможные управ­ ляемые режимы процессов формирования ВИП в условиях полного (частичного) радиоэлектронного подавления БРЛС АКРЛДН представлены на рис. 4.10. В ча­ стности, в процессе обнаружения целей может быть предусмотрено несколько ре­ жимов зондирования пространства, переключаемых в зависимости от требований к информативности, решаемых задач, видов и параметров активных помех, воз­ действующих на данный ИД. При работе по «мерцающим» ПАП, воздействии на БРЛС импульсных и непрерывных маскирующих активных помех требуется орга­ низовать управление режимами комплексирования и обработки информации в АК РЛДН с учетом конкретно решаемых задач и определяемых в динамике при­ менения параметров складывающейся помеховой обстановки.