3. Эффективность рэс.

Эффективность– способность наилучшим образом выполнять свои функции.

Каждый показатель РЭС с той или иной стороны характеризует эту способность. Поэтому естественно при оценке эффективности рассматривать совокупность показателей, позволяющих определить, в какой степени РЭС способна выполнить стоящие перед ней задачи. Ввиду слишком большого числа показателей, необходимо выделить наиболее существенные, определяющие эффективность РЭС в наибольшей степени. К их числу можно отнести следующие: дальность, точность, пропускную способность, надежность, скрытность, электромагнитную совместимость, помехоустойчивость и помехозащищенность, экономичность, массу, объем и т.д.

Проблемы обеспечения эффективности РЭС:

Рисунок 12.3 – Проблемы обеспечения эффективности РЭС

1. Проблемы обнаружения и оптимальной обработки сигналов.

Задача обнаружения– определить, содержит ли принимаемое колебание полезный сигнал. Задача статистическая.

Задача разрешения сигнала– раздельно обнаружить и измерить параметры сигналов от близкорасположенных источников, – задача также статистическая.

Задача измерения (оценки) параметров сигналапредусматривает измерение временного положения сигнала, смещения несущей частоты, направления фронта прихода электромагнитной волны и др., что позволяет находить с определенной точностью координаты источников сигнала, например координаты воздушных целей: дальность, радиальную скорость, азимут и угол места. Точность измерений определяется методом измерений, формой сигнала, влиянием шумов.

2. Проблема радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Эффективное ведение радиоэлектронной борьбы определяется скрытностью, помехоустойчивостью и помехозащищенностьюРЭС, т.е. показателями эффективности, характеризующими способность РЭС противостоять технической разведке и созданию помех.

Помехоустойчивость– способность РЭС к сохранению работоспособности в условиях действия помех.

Скрытность– совокупность свойств, способствующих затруднению технической разведки.

Помехозащищенность– особенности РЭС, затрудняющие создание и действие помех.

Необходимость заботиться о помехоустойчивости, скрытности и помехозащищенности следует из недостатков РЭС.

На рисунке 12.4показана схема элементарной РТС, состоящей из радиопередающего (РПДУ) и радиоприемного (РПУ) устройств, разделенных средой распространения электромагнитных волн.

Первый недостатокРТС состоит в том, что электромагнитные излучения могут быть перехвачены с помощью разведприемника (РВП), и из них с помощью анализатора сигналов (АС) извлекается передаваемая информация.Второй недостатокзаключается в следующем: сигналы РПДУ перехватываются с помощью РВП, а на основании анализа их параметров в передатчике помех (ПП) формируется активная помеха, достигающая РПРУ РТС и подавляющая полезный сигнал, т.е. создаетсяактивная радиопомеха.

Рисунок 12.4 – Проблемы обеспечения эффективности РЭС

Третий недостатокРТС: возможно такое изменение параметров среды, при котором затруднено распространение электромагнитных колебаний. Иными словами, создаетсяпассивная радиопомеха.

Возможность создания помех не всегда реализуется в действительности. Дело в том, что РТС обладает скрытностью, помехоустойчивостью и помехозащищенностью и способна в определенном смысле противостоять разведке и созданию помех.

РЭБ – двухсторонний процесс: интересы сторон противоположны, противоречия антагонистические, их разрешение ведет к непрерывному совершенствованию радиоаппаратуры с точки зрения повышения ее эффективности в РЭБ. В РЭБ существуют закономерности, которые целесообразно свести к двум тезисам:

1) любая данная РТС может быть разведана и подавлена помехами, несмотря на меры скрытности и помехозащищенности;

2) при данных средствах разведки и создания помех, имеющихся у вероятного противника, можно спроектировать скрытную и помехозащищенную РТС.

Приведенные положения выглядят противоречивыми, однако противоречивость здесь кажущаяся, так как рассматриваемые события «разнесены» по времени: если созданы и функционируют данные средства, то возможно построение более «сильных» противостоящих им противосредств. Эти тезисы позволяют сделать определенные выводы, имеющие значение при проектировании РТС:

1) успех в РЭБ за счет создания данной РТС оказывается только временным – до момента ввода в действие соответствующих средств разведки и создания помех;

2) общий успех в РЭБ является суммой временных успехов и определяется в целом состоянием науки, техники, подготовки кадров, т.е. составными частями потенциала борющейся стороны. Обеспечение успеха базируется на знании средств противника, на сохранении сведений о собственных средствах и т.д.;

3) создание эффективных (на грани технических достижений) РТС возможно на пути предельной специализации, так как процесс РЭБ предполагает создание противосредств. Однако дороговизна таких средств очевидна, поэтому допускается унификация при незначительном уменьшении эффективности.

При системном подходе к проектированию РТС и решении задачи повышения показателей, определяющих успех в РЭБ, необходимо дать реальную характеристику возможностей противоположной стороны. Такая характеристика невозможна без знания методов и средств ведения радиоборьбы. Поэтому при оценке скрытности, помехозащищенности и помехоустойчивости РТС потребуется соответствующий анализ средств разведки и создания помех.

3. Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС).

Одновременно работающие РЭС создают помехи, названные непреднамеренными (НП). Их уровень может оказаться недопустимым.

4. Оптимизация и адаптация.

При оптимизациинаходят наилучшую структуру РЭС, опираясь на стационарные условия ее использования. Если условия использования неопределенны, то при проектировании мы получим в общем неоптимальную РЭС. Улучшить ее функционирование удается путем оптимизации параметров во время работы. Таким образом, создается РЭС савтоматической оптимизацией – адаптацией.

Адаптация в РЭС применялась давно. Это автоматическая регулировка усиления, автоматическая подстройка частоты, автоматическая синхронизация по временной задержке и т.д.

Можно улучшить ЭМС за счет адаптации к дальности работы, сводящейся к уменьшению мощности передатчика, если дальность работы меньше максимальной. В такой РЭС одновременно улучшается энергетическая скрытность.

Противоречивость показателей эффективности.

Система может считаться эффективной, если ТТТ обеспечены соответствующими значениями ТТХ. При определенных ограниченных ресурсах реализации структуры РЭС улучшение одного показателя эффективности сопровождается ухудшением другого (или других). Существуют определенные противоречия в реализации показателей эффективности.

Внедрение широкополосных сигналов (ШПС) позволяет разрешить ряд противоречий:

• Разрешающие способности локатора по дальности и скорости, как следует из принципа неопределенности, противоречат друг другу: улучшение разрешения по дальности сопровождается ухудшением по скорости, и наоборот.

• Точность измерения дальности и скорости(в импульсной локации).

• Дальность действия и точностью измерения дальности.

Для получения сигнала с большой энергией надо увеличивать произведение мощности передатчика на длительность импульса. Мощность передатчика ограничена электрической прочностью антенно-фидерного тракта (необходимостью применения мощных лазеров с жидкостным охлаждением в лазерной локации). Однако удлинение импульса отрицательно отражается на точности измерения дальности. Последнее противоречие в радиотехникеразрешается с помощью широкополосных или сложных сигналов, что позволяет для обеспечения требуемой энергии сигнала удлинять импульс вплоть до непрерывного сигнала.

Требуемая точность измерения дальностиполучается путемсвертывания сигнала по времени до требуемой длительности.

Устраняется противоречие между разрешающей способностью и точностью измерения дальности и скорости. Для этого производят соответствующеесвертывание сигнала по времени и по спектру.

Высокая эффективность РЭС и непреднамеренные помехи (относиться, в основном к РТС). Средства радиотехники и электроники создают НП. Повышение эффективности РТС ограничивается при увеличении НП. Это противоречие может быть разрешено улучшением ЭМС, а это в свою очередь требует широких исследований и внедрения их результатов.

Унификация и специализация. Из принципов РЭБ следует, что наиболее успешно будут действовать те средства, в которых лучше учтены особенности противосредств вероятного противника. Это значит, что успех возможен при глубокой специализации, которая экономически невыгодна. Унифицированные средства обходятся гораздо дешевле. На более низких иерархических уровнях унификация проводится легче, особенно на уровне элементов (деталей). Решение задачи может быть найдено путем компромисса, разумной унификацией средств и необходимой их специализацией для получения заданной эффективности.

Расширение функциональных возможностей и безотказность работы. Применение элементов вычислительной техники в РЭС, усложнение функций, применение сложных сигналов и другие меры резко усложняют аппаратуру. Число элементов, составляющих РЭС, может исчисляться тысячами и миллионами.

Проблема надежности элементов встала в 50 – 60-е гг. Были найдены технологические, схемные и системные решения, позволившие на значительное время снять вопрос надежности элементов как главное ограничение в повышении эффективности. Однако и сейчас любое проектирование не может обходиться без оценки надежности и разработки мер по ее повышению.

Конструктивно-эксплуатационные удобства и живучесть. Современные РЛС, в которых приемник и передатчик конструктивно расположены совместно и работают на общую антенну, отличаются низкой скрытностью, помехозащищенностью, а также (что самое опасное) малой живучестью по отношению к самонаводящимся средствам поражения. Так, конструктивные и эксплуатационные удобства оборачиваются серьезным недостатком.

Большей живучестью отличаются разнесенные радиолокационные системы (РРС), в которых один передатчик обслуживает несколько приемно-координатных устройств, каждое из которых равноценно современной РЛС, средстваоптической локации(ОЛС), пассивной¹и активной², акустические локационные системы (АЛС).

Попутно решаются и другие задачи повышения эффективности, одной из которых является улучшение ЭМС.

Как видно, противоречивость показателей является тормозом развития, сдерживающим повышение эффективности. Разрешение противоречий ведет к совершенствованию аппаратуры, появлению новых научно-технических решений.

Для определения эффективностииспользуюткритерии эффективности. Критерии эффективности должны отвечать следующим требованиям:

• Иметь физический смысл;

• Выражаться численно;

• Легко рассчитываться.

В основе критерия может лежать один, наиболее существенный показатель качества, либо функция от нескольких показателей.

Таблица 12.5

Показатели эффективности
Надежность	Технические	Аппаратные	Структурные	Эксплуатационные
Безотказность Долговечность Ремонтопригодность Сохраняемость	Точность Разрешающая способность Дальность действия Скорострельность Скорость	Вес Габариты Мобильность Энергонасыщенность	Сложность Универсальность Избыточность	Помехозащищенность Вандалостойкость

Наиболее важные показатели эффективности РЭС: дальность, точность, пропускную способность, надежность, скрытность, электромагнитную совместимость, помехоустойчивость и помехозащищенность, экономичность, массу, объем и т.д.

Интегральные критерии эффективности.

Для РТС ПИ применяется критерий эффективности

. (12.1)

где I_eff– количество информации, приходящееся на единицу стоимости;– количество информации, передаваемой от отправителя получателю за некоторый интервал времени;– стоимость системы.

Для других систем (радиолокационных, радионавигационных и др.) используется критерий эффективности:

.(12.2)

где – результат использования системы по назначению.

Число допускает широкое толкование. Так, для средств дискретного применения в течениеопераций верно, что, а для средств непрерывного применения, где– результат использования РТС в единицу времени;– время работы РТС.

Вероятностная оценка эффективности позволяет прогнозировать результаты использования РЭС, например:

.(12.3)

где – потенциальный результат, полученный в идеальных (расчетных) условиях; – вероятность того, что эти условия выполнятся с учетом мешающих факторов.

Стоимостный критерий.

Особое место среди критериев эффективности РЭС занимает стоимостный критерий (критерий цена – качество).

Благодаря своим особым свойствам стоимость может использоваться как интегральный критерий эффективности РЭС. В этом качестве критерий имеет следующие свойства:

1. Стоимость является монотонной функцией от любого частного показателя эффективности РЭС, чем косвенно определяется способность РЭС к достижению цели;

2. Стоимостный критерий универсален: он одинаково объективно относится к физически разнородным объектам. Например, для приемника и антенны, входящих в состав РЭС и являющихся физически разными устройствами, практически нет другой сопоставимой оценки, кроме стоимости. Сравнение по массе или габаритам в большинстве случаев лишено смысла;

3. Стоимость в определенном смысле аддитивна, что по сути дела является следствием второго свойства;

4. Стоимостный критерий хорошо изучен, имеет многолетнюю историю применения.