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

групп ЛА с различных сторон. Наиболее приемлемым способом координиро­ ванного наведения считается наведение трех групп истребителей, одна из кото­ рых выводится в зону атаки под ракурсом, близким к нулю.

Один из возможных вариантов координированного наведения трех групп истребителей на групповую цель с использованием маневра «Клещи» иллюст­ рирует рис. 5.7.

Рис. 5.7

На этом рисунке: - командир объединенной группы, - ко­ мандир группы, - самолеты группы, самолеты цели, χ - точки пере­ хвата.

Задача координированного наведения может быть решена с различной степенью автоматизации. При максимальной степени автоматизации офицер боевого управления (штурман) указывает только цель и номера координируемых каналов управления. При этом задача решается по одной и той же цели (голов­ ной цели группы) с одинаковым временем перехвата.

При минимальной степени автоматизации штурман должен выполнить следующие операции:

определить опорный канал управления, относительно координат и време­ ни встречи которого будут задаваться значения этих параметров по остальным координируемым каналам;

ввести значение угла встречи по координируемым каналам и задать поло­ жение точек встречи и время выхода в них для других истребителей, используя положение рубежа перехвата и время наведения истребителя в опорном канале.

В качестве опорного канала управления целесообразно выбирать канал, результаты наведения истребителя в котором меньше зависят от маневра цели.

Для обеспечения максимальной эффективности атаки групповой цели не­ сколькими истребителями (группами) целесообразно вывести истребители на

линию движения цели в район, удаленный от расчетной точки встречи с ней на некоторое расстояние Д0. На этом пути командир группы или командир объе­ диненной группы истребителей должен обеспечить корректировку строя ис­ требителей перед их выходом в атаку (рис. 5.7), дать команду фланговым ис­ требителям выполнить маневр взятия цели «в клещи», определить рациональ­ ный порядок включения БРЛС истребителями и обеспечить руководство выполнения ими атаки.

Для того чтобы сформировать рассматриваемую ударную группу истреби­ телей, необходимо заблаговременно иметь информацию о цели от РЛС. Чем больше будет дальность обнаружения цели и, соответственно, время наведе­ ния, тем меньше окажется относительная потеря в рубеже ее перехвата, вызы­ ваемая выведением истребителей на противокурс цели для обеспечения макси­ мальной эффективности атаки. Напротив, при малом значении дальности обна­ ружения цели относительно истребителей, что обычно имеет место при автономных действиях поисково-ударной и ударной групп истребителей, обес­ печение предварительного вывода ударной группы на противокурс цели при­ водит к сильному увеличению времени наведения, а значит, и к потере в рубе­ же перехвата, и в ряде случаев практически оказывается невозможным. Это приводит к снижению эффективности дальнего ракетного боя истребителей, так как на выполнение маневра «клещи» (точнее, «дальней клешни») при атаке под большими ракурсами времени уже не хватает. При этом цель имеет воз­ можность выполнить маневр, «ослепляющий» БРЛС истребителей за счет по­ падания в зоны режекции.

Необходимость группирования информации о воздушных целях вызвана следующими причинами. Средства воздушного нападения обычно применя­ ются группами, состав которых обусловлен необходимостью повышения эффективности выполнения поставленных перед ними задач и противодейст­ вия атакам истребителей. Назначение воздействий по таким группам одиноч­ ными истребителями неэффективно и может привести к поражению истреби­ телей, а не самолетов противника. Поэтому важно выявлять тактические группы, объединенные единством поставленных перед ними задач, т. е. обес­ печивать тактическое группирование целей. Следует также иметь в виду, что реализация тактического группирования позволяет не только уменьшить чис­ ло объектов, подлежащих отображению, но и обеспечить устойчивое их со­ провождение и возможность организации координированных действий ис­ требителей по этим группам.

Группирование целесообразно проводить так, чтобы, с одной стороны, минимизировать среднее расстояние гср между самолетами в группе, а с другой стороны, максимизировать среднее расстояние RcP между группами [10]. Этот векторный критерий можно привести к скалярному виду, если обеспечить

минимум отношений т\ = Γ^/ϋφ. Заметим, что под термином «расстояние» здесь понимается расстояние между самолетами не в обычном пространстве, а в пространстве информативных параметров (i == 1,..,n), к которым относятся не только координаты объектов, но и параметры (курс, скорость) их движения, а также некоторые признаки («свой», «чужой» и т. п.). Кроме того, важно, чтобы при разделении на группы глубина образованных групп находилась в соответ­ ствии с возможностью одновременного сопровождения входящих в них само­ летов бортовыми РЛС атакующих их истребителей.

Принцип автоматического решения рассматриваемой задачи основан на упорядоченном переборе различных вариантов разбиения целей на группы для отыскания варианта, обеспечивающего выполнение условия qi η2 = min, где qi - весовые коэффициенты.

Для сокращения числа переборов целесообразно задание с возможно­ стью внесения поправок боевым расчетом минимального расстояния между группами Rmini и максимального расстояния rmaxi между самолетами в этих группах. Отметим, что при ^ > rmaxi самолеты считаются заведомо не принад­ лежащими к одной группе, а при хх < Rmini принадлежащими. Если полагать Rmini= fmax = Γοϊ = const, TO задача решается наиболее просто, поскольку сводит­ ся к методу формирования групп путем стробирования. В этом случае к одной группе относятся самолеты, расстояние между которыми меньше строба, за­ данного значением roi. Однако тактически группы целей могут иметь различ­ ную конфигурацию, что при наличии ошибок в радиолокационных измерениях приведет к значительному увеличению ошибок группирования и вызываемой ими нестабильности состава сформированных групп. Поэтому метод стробиро­ вания целесообразно использовать лишь на борту двухместных истребителей при условии, что значения rGi для каждой выделенной оператором визуально группы будут заданы в соответствии с конфигурацией группы. При этом кон­ троль за составом группы и расчет параметров ее движения должны осуществ­ ляться автоматически.

Информация о группах своих истребителей также группируется, но это за­ дача более простая, так как известен и численный состав группы истребителей, и целесообразный размер строба группирования.

При выходе истребителя в боевое соприкосновение в режиме бортового наведения на его борт выдается только регулярная координатная поддержка по сопровождаемой цели. Сближение с целью и последующая атака выполняются истребителем самостоятельно.

Режим бортового поиска при выходе истребителя в боевое соприкосно­ вение назначается с АК РЛДН или самостоятельно выбирается истребите­ лем в случае прекращения поступления команд (>60 с) или их нерегулярной выдачи.

5.4. Полуавтономные действия наводимых летательных аппаратов

Весьма перспективным способом расширения боевых возможностей сис­ тем наведения является использование так называемых полуавтономных дей­ ствий.

Под полуавтономными действиями понимаются такие способы примене­ ния одиночных групп перехватчиков, при которых задачи поиска, наведения и координации их действий решаются бортовыми средствами наводимых ЛА по прерывистой или разовой информации, поступающей от АК РЛДН.

При обеспечении ПАД с АК РЛДН предполагается использовать следую­ щие способы вывода наводимых ЛА в боевое соприкосновение с целью [3, 7]:

командное наведение с координатной поддержкой; бортовое управление (БУ), включающее бортовой поиск (БП) и бортовое

наведение (БН).

В зависимости от качества информации о воздушных целях и своих ЛА каждый из упомянутых способов может быть применен самостоятельно или в любой последовательности, необходимость которой может выявиться в про­ цессе отражения налета.

Следует отметить, что групповые действия (ГД) обеспечиваются исполь­ зованием на борту аппаратуры автоматизированного обмена информацией ме­ жду самолетами группы и ее отображения на специальных индикаторах. Это позволяет использовать в АК РЛДН один канал наведения для управления группой, передавая команды через командную радиолинию управления на борт ведущего группы. В свою очередь ведущий самостоятельно управляет своей группой, осуществляя координацию действий всех ее экипажей. Однако при этом лица боевого расчета (ЛБР) на АК РЛДН должны быть готовы к оказанию помощи ведущему в части «голосовых» целеуказаний о местонахождении са­ молетов группы при их потере и др.

Возможность осуществления полуавтономных действий наводимых ЛА обеспечивается их бортовой вычислительной системой, которая по регулярной и прерывистой информации о цели, передаваемой по КРУ АК РЛДН, может самостоятельно решать задачу управления самолетом для вывода в район об­ наружения и атаки воздушного противника. Такой способ вывода перехватчика в боевое соприкосновение с противником, при котором на борт истребителя передается информация о координатах и параметрах движения цели (группы целей), обычно называется режимом бортового управления.

Истребители могут также управляться в режиме командное наведение с координатной поддержкой, при котором на борт, помимо обычных команд на­ ведения, периодически передается информация о цели (группе целей).

При работе в обоих режимах в случае прекращения поступления на борт информации от КРУ, обусловленного отказом тракта КРУ, выходом из строя управляющей АСУ и др., истребитель автоматически переключается на борто­ вое управление (бортовой поиск), используя принятые ранее и запомненные координаты, т. е. продолжает автономный перехват назначенной цели, хотя и с некоторым снижением эффективности. В случае восстановления работоспо­ собности тракта КРУ имеется возможность «вернуться» к управлению по ко­ мандам или информации КРУ.

Командное наведение с координатной поддержкой в виде прямоугольных координат х, у, h и составляющих скорости Vx и Vy цели является основным способом вывода ударных групп перехватчиков, находящихся в поле команд АК РЛДН, в боевое соприкосновение с целями. Координатная поддержка пере­ дается на борт перехватчика один раз в 60 с, а в остальное время передаются команды наведения.

Бортовой поиск применяется в случаях:

выбора этого способа на пункте наведения (ПН) или смены способа выхо­ да в боевое соприкосновение в процессе управления;

выхода истребителя (группы) из поля команд и радиолокационного поля ПН; отсутствия информации о цели.

Смысл бортового поиска состоит в экстраполяции положения цели на те­ кущий момент времени по последним данным координатной поддержки.

Бортовой поиск характерен также для действий поисковых групп. В такой ситуации поиск цели обеспечивается бортовыми РЛС группы в боевом порядке, реализующем наибольшую зону просматриваемого пространства и необходимое взаимное перекрытие зон обзора РЛС.

Обнаружив цель, ведущий группы организует ее боевые действия по унич­ тожению цели. Информация о цели может передаваться на ПН по каналу голо­ совой связи либо относительно местонахождения перехватчика, либо отно­ сительно условной точки.

При бортовом наведении управление наводимыми летательными аппара­ тами осуществляется по данным их собственных информационных систем, од­ нако периодически на них передается информация координатной поддержки.

При организации ПАД необходимо определять момент перехода от ко­ мандного наведения к бортовому управлению и осуществлять выбор целей для передачи ведущему группы.

Алгоритм определения момента перехода от командного наведения к бортовому управлению вырабатывает рекомендации для офицеров боевого управления (штурманов наведения), осуществляющих наведение в режиме ко­ мандного наведения с координатной поддержкой истребителей (групп истре­ бителей) типа СУ-27, МиГ-3 [3], на перевод их в режим БП, который является одной из составных частей режима «Бортовое управление».

Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения

Алгоритм состоит из двух частей.

Впервой части проводится оценка вероятности захвата цели (группы це­ лей) истребителем при переводе его в режим БП с текущего момента времени.

Во второй части проводится выработка признака целесообразности пе­ рехода истребителя в режим БП при атаке им заданной группы целей.

Оценка вероятности захвата цели в режиме БП проводится в предположе­ нии равномерного и прямолинейного движения истребителя заданным курсом,

сзаданной скоростью и на заданной высоте. При оценке вероятности учитыва­ ются ошибки трассовой информации по курсу, скорости и высоте. Ошибки измерения в горизонтальной плоскости не учитываются вследствие незначи­ тельного их влияния на конечный результат. При определении искомой веро­ ятности учитывается возможный маневр цели по курсу и скорости в заданном диапазоне.

Оценка проводится для самого неблагоприятного случая, когда маневр по курсу и скорости происходит в момент получения трассовой информации о це­ ли. Изменения координат за счет маневра принимаются равномерно распреде­ ленной случайной величиной, меняющейся в заданных диапазонах. Искомая оценка усредняется по всем возможным маневрам по скорости и курсу из за­ данных диапазонов.

Валгоритме проводится оценка времени, начиная с которого возможен захват цели при условии равномерного и прямолинейного ее движения (опре­ деляется тем самым момент времени, с которого целесообразно проводить оценки).

Оценка вероятности захвата в каждый момент времени проводится для це­ ли, находящейся в узловых точках зоны возможного ее положения в соответст­ вующий момент времени.

Зона возможного положения цели определяется из условия, что цели мо­ гут двигаться с курсами и скоростями из заданного диапазона. Полученное зна­ чение оценки вероятности корректируется с учетом ошибок измерения трассо­ вой информации и взаимного положения истребителя и цели.

После вычисления искомой вероятности Ρ формируется рекомендация ЛБР по поводу целесообразности предписания данному ЛА режима БП. Реко­ мендация вырабатывается путем сравнения полученной оценки с допустимыми

значениями вероятности захвата Рдоп. В случае, если полученное значение ве­ роятности Ρ больше РдОП, выдается рекомендация на перевод данной группы истребителей в режим БП, если полученное значение Ρ меньше Рдош то реко­ мендация не выдается.

Алгоритм автоматического отбора целей предназначен для периодиче­ ского отбора целей по каждому каналу управления. В результате его работы формируется таблица отобранных целей по всем каналам управления. В пер­ вую очередь алгоритм отбора включает в таблицу цели, на которые назначена

данная группа истребителей Автоматический отбор проводится только в том случае, когда - максимальное число целей, отбираемых

для одного канала управления. Поскольку отбор целей проводится для отобра­ жения информации о них на индикаторе тактической обстановки (ИТО) истре­ бителя, то отбор выполняется в два этапа:

из всех целей отбираются только те, которые принадлежат физическому пространству, отображаемому на ИТО (первичный отбор) -

включается отбор целей внутри этого пространства, если их число (вторичный отбор).

Первичный отбор осуществляется по попаданию целей в строб отбора, центр которого выбирается таким образом, чтобы отображать на ИТО как можно больший объем пространства в передней полусфере. Это необходимо для своевременного принятия решений экипажем ИП по отображаемой инфор­ мации.

5.5. Принципы построения и особенности функционирования командных радиолиний

5.5.1. Общие сведения о командных радиолиниях управления

Среди составных частей системы наведения на базе АК РЛДН важное ме­ сто занимает командная радиолиния управления, посредством которой и осу­ ществляется передача команд различного назначения на борт истребителя и их воспроизведение для решения задач траекторного управления, информацион­ ного обеспечения и управления аппаратурой наводимого ЛА.

В общем случае на борт перехватчика передаются плавные (функциональ­ ные) и разовые команды. В составе плавных команд, значения которых изме­ няются в процессе наведения, обычно передают требуемый курс требуе­ мую скорость VT наводимого ЛА, скорость сближения VC6, дальность до цели Дц, высоту полета Н, азимут (раз и угол места φεν цели, координаты перехватчи­ ка хп, уп (цели хц, уц ) и ряд других.

Среди разовых команд различают информационные, управляющие и взаимодействия.

Информационные команды дают летчику представление о воздушной и наземной обстановке. К таким командам относятся разовая дальность до цели (100, 60 км); полусфера атаки (ППС, ЗПС); перенацеливание; признак способа выхода в боевое соприкосновение (КН, БН, БП); признак государственной

принадлежности; признак поражаемого объекта (тип наземной цели, одиноч­ ная, групповая); число своих самолетов в группе и т. д.

К управляющим командам относятся форсаж, разворот (вправо, прямо, влево); включение РЛС на излучение; номер программы полета в вертикальной плоскости, привод на аэродром и др.

Команды взаимодействия передаются на борт наводимого ЛА перед пере­ ходом в зону ответственности другого пункта наведения. К ним относятся но­ мер пункта наведения, номер новой волны, номер нового шифра и т. д.

В зависимости от конкретной ситуации вся передаваемая информация формируется в виде наборов команд, которые и передаются на борт управляе­ мого объекта. В общем случае различные наборы команд используются для командного наведения на воздушные цели, для обеспечения координатной поддержки, привода на аэродром, передачи информации цели о тактической обстановке при Π АД, передачи команд взаимодействия.

Набор любой команды формируется в виде цикла, содержащего несколько подциклов, в число которых могут входить сигналы кадровой (цикловой) и по­ словной (подцикловой) синхронизации, адрес (шифр) ЛА, для которого переда­ ется информация, признак номера команды и значения передаваемых команд в определенной последовательности.

Состав командной радиолинии управления иллюстрирует структурная схема, показанная на рис. 5.8.

Рис. 5.8

Всоставе КРУ выделяют передающую часть, входящую в аппаратуру АК РЛДН, и приемную часть в аппаратуре наводимого ЛА.

Впередающей части под действием команд Kyi (i = 1,...,η), где η - число команд, осуществляется их шифрация, результатом которой является формиро­ вание так называемых поднесущих колебаний, которыми собственно и моду­ лируются излучаемые передатчиком СВЧ-сигналы.

Приемная установка КРУ содержит приемник, осуществляющий прием и демодуляцию высокочастотного сигнала, и дешифратор (декодирующее уст­ ройство), разделяющий принятые импульсные кодовые сигналы по разным ка­ налам в соответствии с видами используемой селекции.

В системах командного радиоуправления самолетами входные команды, как правило, являются цифровыми. Поэтому одной из основных задач, возла-

гаемых на шифратор, является организация обмена данными с ЦВМ для прие­ ма входных команд. Так как с АК РЛДН могут одновременно наводиться не­ сколько самолетов (группа самолетов), то на каждый самолет периодически в течение ограниченного промежутка времени передаются различные наборы команд, состав которых изменяется в зависимости от тактической ситуации. В шифраторе формируются непрерывные или импульсные поднесущие колеба­ ния, которые модулируются первичным цифровым кодом, отображающим функциональные и разовые команды КуЬ Ку2, ..., Куп (рис. 5.8). Затем каждому символу (например, единице и нулю) ставится в соответствие поднесущее ко­ лебание, удобное для модуляции СВЧ-колебаний передатчика.

Для решения таких задач целесообразно использование кодоимпулъсной модуляции (КИМ). Обычно в КРУ с КИМ используется временное разделение каналов, при котором команды передаются в определенной очередности во времени. Для реализации временного разделения каналов в шифраторе форми­ руются и вводятся в состав передаваемых команд синхронизирующие сигналы, отображаемые специальными поднесущими колебаниями. Поднесущие коле­ бания поступают в передатчик, излучаемые сигналы которого могут быть как узкополосными, так и широкополосными. Узкополосные радиосигналы полу­ чаются при амплитудной, частотной и фазовой модуляции. Для получения ши­ рокополосных (сложных) сигналов в передатчике КРУ используется обычно фазокодовая манипуляция импульсными поднесущими колебаниями, пред­ ставляющими собой чаще всего М-последовательности (коды Баркера).

Разделение сигналов синхронизации и сигналов управления в приемной части КРУ может осуществляться в соответствии с принципами частотной, вре­ менной и структурной селекции. Эта задача решается в дешифраторе (декоди­ рующем устройстве), где, кроме того, проводятся демодуляция и преобразование поднесущих колебаний в выходные команды, являющиеся цифровыми аналога­ ми команд Kyi (рис. 5.8), а также отделение полезных сигналов от помех.

Функциональные команды, предназначенные для управления самолетом, целеуказания бортовой РЛС и летчику, а также разовые команды с выхода де­ шифратора подаются в бортовую ЦВМ, БРЛС и систему индикации через циф­ ровую магистраль. Предварительно в выходном устройстве дешифратора циф­ ровые коды приводятся к стандартной форме и далее выдаются потребителям.

В условиях ведения радиоэлектронной борьбы КРУ должна обеспечивать высокую помехоустойчивость. Наряду с использованием широкополосных сигналов в КРУ может применяться помехоустойчивое кодирование. В этом случае цифровая последовательность данных, состоящая из совокупности ко­ довых слов, поступает из шифратора в кодер. В последнем каждое поступив­ шее кодовое слово преобразуется в новое, более длинное кодовое слово с большей, чем у исходного слова шифратора, избыточностью. В качестве помехоустойчивых кодовых слов наиболее часто используются коды Хэмминга, БЧХ, Рида-Соломона, каскадные коды.

Помехоустойчивое кодовое слово после прохождения передающего и при­ емного трактов подается в декодер. Так как в радиоканале возникают различного рода помехи, то символы принятого кодового слова не всегда совпадают с сим­ волами кодового слова кодера. Декодер использует избыточность передаваемого кодового слова для исправления ошибок в принятом слове и формирования оценки кодового слова шифратора. Если все ошибки исправлены, то оценка ко­ дового слова в дешифраторе совпадает с исходным кодовым словом шифратора. На рис. 5.8 кодер и декодер изображены пунктирными линиями, показывающи­ ми, что они структурно входят в состав шифратора и дешифратора. В шифраторе кодер стоит перед модулятором поднесущих колебаний, а в дешифраторе деко­ дер располагается сразу же после демодулятора поднесущих колебаний.

Кроме применения сложных корректирующих кодов, исправляющих паке­ ты ошибок, возможно использование так называемого перемежения [4] инфор­ мационной последовательности цифровых кодов шифратора в сочетании с про­ стыми корректирующими кодами, исправляющими в основном одиночные ошибки. Для этого осуществляется разнесение ошибок пакета по различным кодам путем переупорядочивания символов при помощи перемежителя, уста­ навливаемого между кодером и модулятором поднесущих колебаний шифра­ тора. Перемежитель (именуемый также интерливером) изменяет в соответст­ вии с определенным правилом, известным на приемной стороне КРУ, порядок следования поступающей на его вход цифровой последовательности. Деперемежитель (деинтерливер), находящийся между демодулятором поднесущих ко­ лебаний, формирующим цифровую последовательность данных, и декодером, проводит обратную операцию и восстанавливает исходную последователь­ ность помехоустойчивых кодовых слов. Иногда при кодировании передавае­ мых команд внешними и внутренними кодами перемежитель располагается между внешними и внутренними кодерами, а деперемежитель - соответствен­ но между внутренними и внешними декодерами.

ВКРУ возможно применение засекречивания передаваемых команд, вы­ полняемого по тем же процедурам, что и в технике радиосвязи.

Взаключение отметим особенности построения КРУ и систем команд­ ного радиоуправления, появляющиеся при направленном излучении радио­ сигналов передатчика КРУ. Применение передающей антенны с узкой диа­ граммой направленности способствует повышению помехоустойчивости, скрытности, облегчает решение задачи электромагнитной совместимости. Ори­ ентация передающей антенны КРУ в направлении объекта управления обеспе­ чивается различными способами.

Всистемах командного радиоуправления самолетами передающая антенна КРУ может иметь очень узкую диаграмму направленности, что существенно затрудняет процесс передачи команд, так как перед его началом надо убедиться

ввозможности приема передаваемых команд наводимым самолетом. С этой