Добавил:
proza.ru http://www.proza.ru/avtor/lanaserova Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
476
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
31.86 Mб
Скачать

составляющие 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

Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения

однопозиционными системами обусловлены возможностью извлечения допо^ нительной информации, заключенной в пространственной структуре электро магнитного поля. Особенно существенные преимущества можно получить 1 МПРЛС в составе нескольких АК РЛДН в режиме «ведущий-ведомый» за сче1 целенаправленного управления отдельными позициями.

Функционально-логические связи между различными направлениями це ленаправленного увеличения ИВ и системными показателями РТК приведень на рис. 8.25.

Рис. 8.25

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.