Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008
.pdfсоставляющие должны располагаться в рабочих узлах сети и иметь доступ к любым хранящимся в ней данным. Инфраструктура представляет собой ком бинацию сред для передачи информации, протоколов и программного обеспе чения, реализующих доступ к данным в любом месте сети в реальном времени.
Такая инфраструктура может быть создана на основе протокола Internet Protocol Version 6 (IPV6), определяющего защищенную связь с гарантирован ным уровнем доступности для одновременного использования информации из авторизованных источников несколькими потребителями. Данные могут рас сылаться и использоваться сразу после их появления, а приложения для анали за могут быть установлены и работать там, где это необходимо.
Один из проектов решения проблем технологии ведения «сетецентрического» боя - проект Common Link Integration Processing (CLIP) - имеет цель разработать универсальное программное обеспечение и универсальный прото кол для использования в процессе создания общей сетевой инфраструктуры для ВМС и ВВС США. Программа CLIP дает возможность существующим системам вооружения, не имеющим каналов связи, и системам с несколькими различными каналами связи взаимодействовать друг с другом.
В частности, на программу CLIP опирается проект включения в «сетецентрические» операции авиационного комплекса В-1В. Пользуясь проектом CLIP с «дейтацентрическим» интерфейсом, экипаж В-1В может просто получить об новление курсовых данных по различным каналам связи. Аналогичную услугу может получать и любой барражирующий авиационный комплекс ДРЛО.
Программа CLIP и другие аналогичные проекты после их внедрения по зволят боевым системам и отдельным средствам вооружения устанавливать на поле боя связь друг с другом и обмениваться информацией. Их взаимодействие будет основываться не на связи «точка-точка», а на работе распределенной се ти, в которой данные могут быть распознаны, получены и использованы лю бым средством, вошедшим в сеть.
Следует подчеркнуть, что для реализации концепции «сетецентрических» боевых операций необходимо:
создать сеть, объединяющую сотни типов устройств в условиях сильно за грязненной (в том числе радиопомехами) внешней среды,
обеспечить создание новых и проведение модернизации существующих устройств, которые будут работать в распределенной сети и обмениваться данными,
внести коррективы в организацию разработки новых систем вооружения и проектов по их модернизации, в соответствии с которыми разработчики долж ны иметь в виду еще и механизмы их интеграции в сеть,
принять жесткие меры по предотвращению несанкционированного досту па к создаваемой сети не только с целью выемки из нее информации, но и на рушения ее работы,
создать номенклатуру приложений на основе «дейтацентрических» архи тектур и открытых стандартов.
В приложении к АК РЛДН необходимо прежде всего:
разработать перечень стандартов, протоколов обмена информацией и уни версальных шин, обеспечивающих его включение в глобальную сеть;
увеличить число каналов связи с другими элементами сетецентрической системы на базе широкополосных закрытых систем связи;
принять специальные меры по увеличению помехозащищенности всех из лучающих систем.
Выработка стратегии ведения «сетецентрических» операций с использова нием всех преимуществ, предоставляемых современными информационными комплексами, - это важнейшая задача, требующая совместного участия боль шого круга специалистов. Одним из центральных мест в решении этой задачи станет включение АК РЛДН в глобальную информационно-управляющую сеть, что в свою очередь потребует решения ряда частных и общих задач, к реализа ции которых необходимо приступить уже в настоящее время.
8.8. Управление информационными возможностями авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения
Современные требования к АК РЛДН характеризуются увеличением объ емов решаемых задач и классов обнаруживаемых целей, необходимостью взаимодействия с большим числом разнородных потребителей и огневых средств вооруженной борьбы, которые предъявляют отличающиеся требования к информативности комплекса (по дальности, точности, достоверности выда ваемой информации). Кроме того, важным требованием является повышение эффективности применения АК РЛДН в прогнозируемой целевой и помеховой обстановке, в том числе при обнаружении целей, выполненных по технологии «Стеле», а также нестратегических ракетных средств нападения.
С учетом ограничений по типажу и стоимости создания АК РЛДН акту альным является разработка вариантов облика комплекса с управляемой в ди намике применения информативностью. Поэтому при обосновании облика АК РЛДН проблемным вопросом является определение вариантов управления ин формационными возможностями, реализация которых обеспечивает адапта цию комплекса к изменяющимся требованиям потребителей и условиям его применения в группировках видов ВС.
В связи с этим расширение информационных возможностей (ИВ) - одна из устойчивых тенденций развития АК РЛДН [8-10]. Под расширением ИВ пони мается способность систем обработки радиолокационных сигналов извлекать все
больший объем информации из электромагнитных полей с улучшающимися показателями достоверности, точности, разрешения и помехозащищенности. Для достижения максимального эффекта применения комплексов данного класса необходима реализация комбинированного управления АК РЛДН [44], которое представляет собой взаимосвязанное многомерное управление как па раметрами и режимами его функционирования, так и параметрами движения самолета-носителя.
Реализация управления ИВ АК РЛДН является многоплановой задачей, содержащей целый комплекс взаимосвязанных проблем тактического, эконо мического и технологического планов, а также организационно-конструктор ских мер (рис. 6.1). В процессе решения этого комплекса задач при ограничен ных вычислительных и энергетических ресурсах в бортовых радиотехнических комплексах возникает проблема управления информационными возможностя ми, в том числе и путем перераспределения этих ресурсов в рамках одного АК РЛДН [6, 8], особенно в условиях РЭБ [9, 10].
В общем случае расширение ИВ, как минимум, предполагает следующее [8]: использование многочастотных сложных зондирующих сигналов; оптимизацию пространственно-временных показателей зоны ответствен
ности; использование более совершенных алгоритмов обработки сигналов, обес
печивающих увеличение объема извлекаемой из них информации; комплексирование бортовых датчиков различной физической природы в
рамках одного АК РЛДН; расширение состава внешних источников информации;
повышение реальной информативности интерфейсов «человек (оператор) - АК РЛДН»;
повышение эффективности способов и средств помехозащиты; использование специальных траекторий носителей, обеспечивающих
улучшение тактических показателей РТК; применение многопозиционного принципа построения АК РЛДН.
Использование многочастотных сложных зондирующих сигналов, база которых существенно превышает единицу, дает возможность одновременно уве личить дальность обнаружения, улучшить разрешение по дальности и скорости и точность их оценивания, а также скрытность и помехоустойчивость РТК.
Показатели скрытности улучшаются за счет того, что по своим проявле ниям спектры сложных широкополосных сигналов становятся подобными спектрам белых шумов. Использование многочастотных зондирующих сигна лов позволяет не только снизить влияние угловых шумов целей, но и создать трудности противоборствующей стороне в постановке прицельных помех. Не достатком использования сложных многочастотных сигналов являются услож нение алгоритмов первичной обработки сигналов и технологическая сложность реализации приемопередающих трактов РТК.
Оптимизация пространственно-временных показателей зоны ответ ственности позволяет адаптировать временные и пространственные параметры РТК под решаемую задачу и режим его работы. При этом оптимизация периода обзора, времени облучения цели и времени когерентного накопления сигналов уменьшает время завязки траекторий и повышает точность многоцелевого со провождения. Решение этой задачи, основанное на использовании программи руемого обзора на базе ФАР [4], дает возможность комплексировать процеду ры обзора и сопровождения в единый процесс, в рамках которого режим со провождения одной цели выполняется как частный случай многоцелевого сопровождения.
Вобщем случае программируемый обзор позволяет управлять временным интервалом обращения к цели в зависимости от степени ее важности. Для более важных целей, в том числе новых и маневрирующих, период обращения к ним вы бирается существенно меньшим, чем к остальным целям в зоне ответственности.
Использование более совершенных алгоритмов обработки сигналов
базируется прежде всего на применении различных способов адаптации [36], длительного когерентного накопления [39] и процедур многомерной фильтра ции [45]. Использование длительного когерентного накопления является сейчас наиболее действенным способом увеличения дальности действия БРЛС АК РЛДН. Использование многомерных фильтров [45] дает возможность сформи ровать оценки более высоких производных дальности, скорости сближения и угловых координат, знание которых необходимо для реализации перспектив ных высокоточных методов наведения [29].
Врамках первичной обработки сигналов весьма перспективным направ лением является использование тонкого спектрального анализа при длитель ном когерентном накоплении, позволяющего получить новые сведения о цели, недоступные при малых временах накопления.
Врамках вторичной обработки сигналов наибольший вклад в расширение информативных возможностей вносят алгоритмы адаптивной аналогодискретной фильтрации с бесстробовой идентификацией измерений. Эти алго ритмы существенно улучшают разрешающую способность, увеличивают число сопровождаемых целей и точность многоцелевого сопровождения, повышают точность целеуказаний средствам поражения.
Комплексирование бортовых датчиков на борту АК РЛДН, обеспечи вающее одновременное улучшение показателей достоверности, точности, ус тойчивости сопровождения и помехозащищенности, основано на использова нии избыточной информации. При этом все более привлекательным становится комплексирование радиолокационных датчиков, работающих в различных час тотных диапазонах. Наиболее приемлемым вариантом такого комплексирования, наилучшего по критерию «эффективность - вычислительные затраты», яв ляется объединение информации в рамках вторичной обработки сигналов.
Еще одним способом расширения информационных возможностей РТК является использование внешних источников информации, среди которых наиболее распространены спутниковые навигационные системы (СНС), назем ные РЛС, радиолокационные маяки, ведомые АК РЛДН и т. д. Следует под черкнуть, что информация от внешних источников может использоваться не только для комплексирования с информацией бортовых измерителей, но и ав тономно для решения тех или иных задач управления, например, для посадки летательных аппаратов по данным СНС и в условиях подавления своих инфор мационных систем.
Повышение информативности интерфейсов «человек - комплекс РЛДН», среди которых наиболее распространенными являются различного ро да индикаторы, имеет две особенности. С одной стороны, для решения слож ных задач боевого применения требуется анализировать большой объем разно родной информации. С другой стороны, с учетом ограниченных психофизио логических возможностей человека (летчика, штурмана, оператора) объем этой информации должен быть строго дозирован. В связи с этим весьма актуальна задача предварительного отбора и дальнейшего представления информации в наиболее простой и доступной форме. Одним их наиболее эффективных спосо бов решения этой задачи является использование интеллектуальных систем [3] с выносом предлагаемых решений не только на индикаторы, но и при помощи речевых сообщений.
Все возможные способы расширения информационных возможностей РТК будут бесполезны, если не будет решена задача обеспечения его высокой по мехозащищенности. Причина этого состоит в существенно возросшей эффек тивности средств радиоэлектронного подавления [38]. Более подробно пробле мы помехозащиты обсуждались в главе 4.
Многообещающим направлением расширения информационных возможно стей РТК является использование траекторного управления наблюдением,
основанного на применении таких траекторий полета самолета-носителя АК РЛДН и наводимых ЛА, при которых реализуются наилучшие условия для ра диолокационного наблюдения [30]. Такие условия обеспечиваются за счет до полнительного изменения спектрального состава отраженного сигнала в процес се его вторичной модуляции, возникающей в момент переотражения. Использо вание этого явления дает возможность одновременно улучшить разрешающую способность, точность, помехозащищенность при весьма незначительной дора ботке существующих алгоритмов обработки сигналов. Следует подчеркнуть, что такие траектории полета позволяют ухудшить показатели РТК противника: уменьшить дальность их обнаружения, ухудшить разрешение и точность [25].
Использование многопозиционных радиолокационных систем (МПРЛС) [35,43] наряду с расширением информативных возможностей РТК одновре менно повышает и его живучесть. Преимущества МПРЛС по сравнению с
Необходимо подчеркнуть, что управление информационными возмож ностями может осуществляться на всех уровнях обработки информации в рам ках первичной, вторичной и третичной обработок. При этом управление может быть направлено как на улучшение конкретных показателей РТК, так и на уве личение объема информации, извлекаемой из радиосигналов.
Среди приемов, в комплексе решающих эти задачи, необходимо прежде всего выделить длительное когерентное накопление, управление параметрами зоны обзора, управление средствами помехозащиты, траекторное управление наблюдением и использование многопозиционного принципа построения РТК.
Управление процедурами длительного когерентного накопления дает воз можность управлять дальностью обнаружения целей РТК и, соответственно, скрытностью его работы. Кроме того, управление алгоритмами детального спектрального анализа дает возможность выделять составляющие спектра, обу словленные вращением турбин двигателя [28], что позволяет однозначно иден тифицировать тип цели и выполнять всепогодное обнаружение пуска ракет ра диолокационными средствами. Необходимо, однако, отметить, что все инфор мационные преимущества, получаемые при длительном когерентном накоплении, могут быть реализованы лишь при учете в алгоритмах первичной обработки составляющих ускорений цели [25].
Управление пространственно-временными параметрами зоны обзора сводится к решению ряда противоречивых проблем: согласованию сектора просмотра зоны ответственности и дальности действия; выбору направления и времени зондирования; согласованию времени облучения цели, времени коге рентного накопления, а также выбору рациональной формы диаграммы на правленности.
Целенаправленное решение этих задач связано с управлением режимами работы РТК, управлением мощностью излучаемого сигнала и стратегией про смотра зоны ответственности при многоцелевом сопровождении. Такое управление позволяет повысить скрытность работы РТК, уменьшить время за вязки траекторий, повысить достоверность и точность измерений. Необходимо отметить, что наиболее полно реализовать требуемые показатели просмотра зоны ответственности можно только при цифровых АФАР с комплексом при кладных программ, дающих возможность реализовать все их преимущества.
Весьма перспективным направлением одновременной оптимизации про цедур обзора, облучения цели, накопления сигналов и обнаружения является использование алгоритмов статистической теории оптимального управле ния, обеспечивающих просмотр зоны ответственности по принципу минимума математического ожидания неопределенности оценки целевой обстановки. При таком подходе оптимальное управление сводится к первоочередному наблюде нию той угловой позиции, где по результатам предыдущего наблюдения ожи дается минимальное убывание неопределенности [4].
Эффективное управление средствами помехозащитны, подразумевают управление как скрытностью, так и помехоустойчивостью, предполагает пр менение пассивных режимов работы РТК и приемов так называемой активы! помехозащиты, основанной на игровых способах с использованием собстве ных средств радиоэлектронного подавления и активных режимов функциой рования комплекса.
В свою очередь управление скрытностью обеспечивается комплексом о ганизационно-технических мер, среди которых наиболее важным направлен ем является управление мощностью излучения, адаптированное под тип цел дальности до нее и режим работы РТК. Второе важное направление - бол широкое использование режимов экстраполяции.
Траекторное управление наблюдением [20] сводится к разработке единт алгоритмов управления режимами работы РТК и траекторий полета самоле! носителя АК РЛДН. При этом траектории полета носителя автоматичес] адаптируются под режим работы РТК, максимизируя его приоритетные так в зываемые тактические показатели.
Наиболее многообещающим приемом, обеспечивающим наряду с увел чением ИВ улучшение тактических показателей РТК и его живучести, являет многопозиционный принцип построения.
Возможность динамического управления взаимным пространственнь положением позиций и скоростью его изменения многократно улучшает пок затели разрешения, точности и помехозащищенности РТК. Кроме того, варь руя активными и пассивными режимами работы РТК-позиций, можно сущее венно повысить показатели боевой эффективности и живучести [11].
Необходимо, однако, подчеркнуть, что при несомненных преимущества использование многопозиционного принципа построения приводит к сущее венному усложнению алгоритмов функционирования АК РЛДН как за счет π явления более высокого иерархического управленческого уровня, так и за сч усложнения алгоритмов взаимной синхронизации, алгоритмов отождествлен] результатов первичных измерений и формирования оценок дальности, скор сти и угловых координат.
С учетом вышеизложенных вариантов управления конкретизируем зад
чу управления АК РЛДН [6] в динамике применения комплекса.
Пусть многоканальный (по числу измерительных каналов и объектов обн ружения и сопровождения) АК РЛДН SK последовательно (параллельно) во вр мени взаимодействует с несколькими разнородными потребителями, предъя ляющими отличающиеся требования (Vn, VT2 ,..., VTKp) к получаемой инфо мации (по рубежам обнаружения R, точности оху, достоверности Щ продолжительности непрерывного сопровождения целей Тс, дискретности BI даваемой информации Т0 и др.). Данный комплекс функционирует в измени! щихся внешних условиях работы и имеет ограниченный располагаемый i
ресурс (по энергетике, вычислительным мощностям, допустимому диапазону изменения параметров информативности и др.). Необходимо сформировать в динамике применения многомерное управление U процессом функционирова ния его бортовым РТК и параметрами движения самолета-носителя ΨΗ, VH, обеспечивающее максимальное соответствие реализуемых характеристик Vx их требуемым значениям.
При многокритериальной постановке задачи синтеза управления информа тивностью АК РЛДН, взаимодействующих с разнородными потребителями ин формации, имеется многопараметрическая неопределенность относительно зна чений выбираемых управляемых параметров. Для снижения размерности задачи проводятся ее декомпозиция [37] на составляющие и учет различных динамиче ских свойств применяемых механизмов управления. Это позволяет определить реализуемые стратегии управления для выбранного перечня потребителей, учи тывая различные динамические свойства и влияние на показатели информатив ности выбранных траекторий полета самолета-носителя (Vnb ..., V^) и режимов (frb '··, frn2) функционирования его бортового РТК.
Целевой функцией Еп при определении стратегии управления U во вре мени является эффективность применения АК РЛДН при изменении как пе речня обеспечиваемых потребителей ξι, так и параметров целевой и помеховой обстановки ξ2 в зоне его действия. На практике вследствие сложности и многообразия моделей потребителей явный вид функций Еп (Vx ), как прави ло, неизвестен и зависит от вариантов изменения ξ1 (t)x ξ2 (t) внешней обста новки. Поэтому для получения искомых решений применим сконструирован ные ранее целевые функции (обобщенные показатели Wc i ), а также меры ве роятностных гарантий (вероятности выполнения требований к информации
ΡΒ Τ =ΡΓ(νχ €Ω( ^(Υ3 )) V V x e Q ( ^ ( Y 3 ) | E n ( V x ) > Y 3 ) ) , рассчитанных при
фиксированных значениях уровней Υ3 эффективностей Еп обеспечиваемых потребителей.
Для бортового РТК АК РЛДН составляющие вектора Wc определяются координирующей траекторией UKi (вектором YTi относительно изменяю щихся требований к выдаваемой информации) и рассчитываются при задан ном уровне эффективности (Y3 i ) разнородных потребителей с учетом пред полагаемых к реализации режимов и возможных (прогнозируемых) парамет ров внешних условий {Ъ,^ εΩξ) работы. Тогда искомая оценка вероятности
выполнения требований определяется путем интегрирования восстановлен vие)
ных совместных плотностей распределения w ' частных характеристик вектора Yp:
где |
- вектор реализуемых характеристик выходного информационного по |
|
тока для установившегося режима работы; |
- область допустимых |
значений данных характеристик, обеспечивающих заданный уровень эффек тивности i-ro потребителя.
Последовательность предлагаемого метода формирования дискретного многомерного управления информативностью АК РЛДН в интересах эффективного обеспечения разнородных потребителей иллюстрирует рис. 8.26. При таком подходе одновременно учитываются коррелированность характери стик информативности при «включении» различных механизмов управления, изменяющиеся условия целевой и помеховой обстановки в зоне действия АК РЛДН, влияние на показатели информативности не только выбранных ре жимов функционирования его бортового РТК, но и параметров движения са молета-носителя .
Для организации динамического управления информативностью на этапе формирования облика и проектирования АК РЛДН необходимо обеспечить следующее:
формирование подмножества показателей эффективности, взаимодейст вующих с комплексом потребителями. При задании конкретного вида функ ций эффективности действий κΣΡ потребителей по
обеспечиваемой информации должно быть определено представительное множество характеристик информативности (Vx), влияющих на значения данных показателей;
решение обратных задач определения требуемых значений характеристик ВИП для заданного уровня эффективности Е3 и образующих па-
рето-множество неулучшаемых решений; определение подмножества задач разведывательно-информационного
обеспечения и потребителей, связанных с ними, классифицируемых по отли чающимся требованиям к информативности. При этом конечное подмножество
потребителей |
характеризуется |
предъявлением |
отличающихся требований к выдаваемой информации по |
совокупности |
|
|
учитываемых характеристик ВИП. |
На этапе формирования облика АК РЛДН разрабатываются и реализуются специальные режимы функционирования его бортового РТК в интересах дина мического управления его информативностью.