Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008
.pdf8.6.2.Особенности построения бортовой аппаратуры приема команд наведения и активного ответа
Передачу команд управления и целеуказания с АК РЛДН на самолет про ще всего организовать при использовании в КРУ ненаправленных антенн. Од нако для повышения помехоустойчивости целесообразно применение направ ленных антенн, что позволяет существенно поднять соотношение сигнал/шум на входе приемной установки КРУ, однако при этом значительно усложняется задача вхождения в связь АК РЛДН с наводимыми самолетами.
К решению данной задачи привлекается система активного запроса и от вета, обеспечивающая радиолокационное визирование своих воздушных объ ектов и функционирующая следующим образом. Станция САЗО, работающая на АК РЛДН в режиме кругового или секторного обзора, излучает кодирован ные сигналы запроса. При облучении своего самолета узким лучом антенны этой станции бортовой ответчик излучает кодированный ответный сигнал, ис пользуемый на запросной стороне для определения координат (как правило, дальности и азимута) воздушных объектов и называемый поэтому координат ным сигналом, а также сигналы, содержащие полетную информацию (высоту, индивидуальный номер самолета, остаток топлива и т. д.). Так как полетная информация содержит большой объем данных, то для обеспечения заданной разрешающей способности системы активного запроса и ответа в каждом пе риоде запроса бортовая аппаратура выдает обычно одно двоичное цифровое слово, характеризующее один из параметров полета. Наряду с полетной ин формацией пункт наведения может получать с борта самолета разовые сооб щения, информирующие о наличии боезапаса, переходе на новые радиоданные, окончании атаки, возникновении аварийной ситуации и т. п.
Для передачи команд наведения передающая антенна КРУ предварительно ориентируется в направлении на заданный самолет, используя результаты из мерения координат воздушных объектов системой активного запроса и ответа. Далее начинается этап непосредственной передачи команд управления на борт наводимого самолета. Однако при использовании подобной процедуры нет полной уверенности в прохождении передаваемых команд через приемную ус тановку КРУ. Поэтому для повышения достоверности передачи команд управ ления применяется радиоканал обратной связи, используя для этой цели уста новленный на самолете ответчик САЗО. Возможный вариант структурной схе мы совмещенной бортовой аппаратуры приема команд наведения и активного ответа показан на рис. 8.23.
Антенная система, служащая для приема как сигналов САЗО, так и сигна лов КРУ, имеет круговую диаграмму направленности. Сигналы САЗО с антен ной системы поступают в соответствующий приемник (ПРМ САЗО), где выде ляется запросный импульсно-временной код, подвергающийся затем декодиро-
Рис. 8.23
ванию в дешифраторе запросного кода (ДШР ЗК). Структура запросного кода в процессе радиовизирования меняется и зависит от того, какие параметры поле та самолета требуются пункту наведения для решения стоящих перед ним задач.
На выходе ДШР ЗК формируется импульс запуска шифратора ответного кода (ШР ОК), а также сигнал, характеризующий тип запрашиваемого пара метра полетной информации. Координатный импульсно-временной код, ис пользуемый в станции САЗО на ПН для определения координат самолета, че рез сумматор подается в передатчик, который конструктивно может входить в состав ответчика радиолокационной системы государственного опознавания либо ответчика системы управления воздушным движением. Вслед за коорди натным кодом в ответчик из шифратора параметров полетной информации (ШР ППИ) поступает двоичный цифровой код, соответствующий текущему значению интересующего пункт наведения параметра полета. При наличии ра зовых сообщений, сформированных в шифраторе разовых команд (ШР РК), они также могут выдаваться через ответчик.
Момент выдачи команд управления определяется в передающей установке КРУ при помощи сигналов активного запроса и активного ответа. Для этого в направлении, где предполагается нахождение самолета, передающая антенна КРУ излучает адресный запросный сигнал, соответствующий индивидуально му номеру самолета. Когда луч антенны передающей установки КРУ окажется
направленным на заданный самолет, бортовая аппаратура последнего прини мает адресный запросный сигнал. При совпадении принятого адреса с индиви дуальным номером самолета вырабатывается адресный ответный сигнал, кото рый через передатчик и антенную систему самолетного ответчика излучается в пространство. Получение адресного ответного сигнала на ПН является под тверждением возможности начала передачи команд управления на самолет. Реализация задач по установлению связи между ПН и самолетом в бортовой аппаратуре возлагается на показанные на рис. 8.23 антенную систему, прием ник КРУ (ПРМ КРУ), дешифратор адресного запросного сигнала (ДШР АЗС), шифратор адресного ответного сигнала (ШР АОС) и сумматор.
При приеме команд наведения в дешифраторе (ДШР КН) проводятся их декодирование и анализ правильности принятого набора команд. Если приня тые цифровые двоичные коды соответствуют разрешенным комбинациям, оп ределяемым используемым на ПН методом помехоустойчивого кодирования, то формирователь сигнала-квитанции (ФСК) вырабатывает импульсновременной код квитанции, поступающий через сумматор на передатчик ответ чика. В случае отсутствия квитанции передающая установка КРУ повторно из лучает не прошедший через бортовую аппаратуру КРУ набор команд. Следует отметить, что использование помехоустойчивого кодирования не является обя зательным условием функционирования КРУ.
Для вызова с борта самолета по каналу КРУ разовых сообщений и некото рых параметров полета в один из наборов передаваемых с ПН команд могут быть включены специальные команды, при получении которых запускаются соответственно шифраторы полетной информации и разовых команд, форми рующие двоичные цифровые коды, определяемые содержанием передаваемых
сборта самолета сообщений.
8.7.Авиационный комплекс радиолокационного дозора
инаведения как элемент глобальной сетецентрической информационно-управляющей системы
В настоящее время одной из самых востребованных и интенсивно разви вающихся технологий является технология пространственно распределенных информационных систем. Она охватывает все более обширные области дея тельности человека от сверхбыстродействующих вычислительных систем и до сверхсложных многопозиционных информационно-управляющих систем. Объ единенные в единую сеть, распределенные системы обеспечивают качественно новые признаки по объему и быстродействию обработки информации, уско ренному доступу к ее получению, повышению ее точности и достоверности. Территориально распределенные информационные системы, объединенные в
единую сеть, получили название сетецентрических. Эти системы находят все большее применение не только в народном хозяйстве, но и в военном деле при ведении как широкомасштабных боевых действий в рамках стратегии бескон тактных войн [42], так и локальных боевых действий на ограниченных участ ках территории.
Концепция сетецентрической войны представляет собой сложившуюся в последние годы в США систему взглядов на ведение боевых действий в усло виях всеобщей компьютеризации сил и средств вооруженной борьбы, а также на военно-техническое обеспечение этих действий.
Основой данной концепции является представление любого вооруженного подразделения в виде компьютерной сети, объединяющей элементы трех ви дов: сенсоры (средства вскрытия и отслеживания объектов противника в полосе ответственности подразделения), факторы (средства огневого, радиоэлектрон ного и иного воздействия на вскрытые объекты) и интеллектуальные (инфор мационно-управляющие) элементы, реализующие функции анализа ситуации, принятия и реализации решений по управлению сенсорами, факторами и под чиненными подразделениями, а также по информированию вышестоящих и взаимодействующих подразделений, выполнению команд (нацеливаний) вы шестоящих подразделений.
Концепция бесконтактных войн [42] предусматривает следующие фазы ве дения боевых действий: 1) достижение информационного превосходства; 2) по давление средств разведки, связи и управления; 3) завоевание превосходства в воздухе; 4) последовательное уничтожение средств поражения противника, ос тавшихся без информационной поддержки; 5) окончательное уничтожение оча гов сопротивления противника.
Выполнение каждой фазы достигается за счет значительного уменьшения длительности боевого цикла «обнаружение-опознавание-целеуказание-пораже ние» по сравнению с противником, а также за счет более точных и полных све дений о противостоящей группировке.
С этой точки зрения одной из наиболее сильных сторон высокотехноло гичных армий является интеграция разнородных технических средств в единые разведывательно-ударные комплексы на основе широкого использования со временных информационных технологий.
Анализ способов ведения боевых действий США и НАТО в военных кон фликтах в Югославии, Афганистане и Ираке показал, что эффективное приме нение систем высокоточного оружия невозможно без надежного разведыва тельного обеспечения, четкого представления наземной и воздушной обстанов ки и точной и своевременной координации всех имеющихся средств.
Например, при подведении итогов операции «Свобода Ираку» (2003) ко мандованием ВВС США были приведены следующие факты.
По сравнению с операцией «Буря в пустыне» (1991), благодаря активному использованию разведывательной авиации и внедрению элементов сетецентри-
ческих технологий, время оказания непосредственной авиационной поддержки (с момента подачи заявки до применения вооружений по цели) сократилось с 72 ч до 20 мин.
За этот же период времени процент использования высокоточного оружия авиацией ВВС изменился с 8 до 70, что позволило намного более эффективно наносить удары по объектам противника при существенном снижении потерь своих войск в результате так называемого «дружественного огня» и избежать лишних жертв среди гражданского населения.
Благодаря всестороннему разведывательному обеспечению операции, на ступление наземной группировки удалось обеспечить значительно меньшим числом сухопутных войск, чем в 1991 г.
Для уничтожения пространственно разнесенных объектов необходима сложная территориальная система информационного обеспечения и нанесения удара, получившая название сетецентрического оружия.
Применение такого рода систем позволяет существенно повысить эффек тивность информационно-управляющих систем военного назначения за счет возрастания объема и достоверности получаемой информации, мобильности ее обновления, применения территориально удаленных средств поражения (кон цепция длинной руки), расширения номенклатуры поражаемых целей, возмож ности уничтожения целей со сниженной радиолокационной заметностью, ис пользования новых приемов ведения боевых действий [12].
В общем случае сетецентрическая система состоит из совокупности спутниковых разведывательных и навигационных систем, авиационных ком плексов радиолокационного дозора и наведения разведывательно-ударных комплексов (РУК), информационных систем и средств поражения кораблей, ракетных систем различного назначения и базирования, беспилотных разведы вательных и ударных летательных аппаратов (БЛА) и т. д. (рис. 8.24). Как можно видеть из рисунка, все комплексы, являющиеся частью сетецентрической системы, информационно связаны друг с другом напрямую или через дру гие узлы. Следует отметить, что рисунок отображает только наиболее явные связи. В общем случае сетецентрическая система превращается в информаци онное облако, где связь даже между двумя узлами может быть установлена множеством способов.
Традиционное управление войсковыми соединениями обычно приводит к несогласованным действиям, поскольку соединения, участвующие в боевой операции, представляют различные рода войск:
авиацию с различными типами ЛА; артиллерию разного назначения и калибра; ракетные войска различного назначения; корабли и подводные лодки разного класса; сухопутные войска.
Рис. 8.24
Все они по-своему решают поставленные перед ними задачи. Общую картину боевой операции можно получить, лишь объединив сведения о действия и их результатах для каждого участника операции.
То обстоятельство, что каждый из участников операции выполняет свов конкретную задачу без учета действий остальных войск, не дает возможности полной мере реализовать свой потенциал и потенциал всей группировки войск выполняющей стратегическую задачу.
В такой ситуации стратегическая задача не может быть решена полно стью, несмотря на высокие боевые качества каждого из участников. Другими словами, преимущество на поле боя будет у той стороны, которая сможет лучше воссоздать полную картину боевой операции и использовать ее для выбор, направлений конкретных ударов в оптимальные моменты времени.
Оптимальные решения могут быть приняты при новом эффективном способе управления войсками на основе методов сетецентрических боевых опера ций [42]. При таком способе управления каждый участник боевой операции выполняет свою конкретную задачу и обменивается сведениями о ее ходе с остальными участниками, что позволяет воссоздать в реальном времени полную и детальную картину хода всей операции, оценить роль каждого участника и скорректировать его действия.
Сетецентрические методы проведения боевых операций - это по суще ству использование преимуществ в информационном обеспечении для дости жения превосходства в ходе боевых действий. Такое превосходство требует создания «сетецентрических» связей между участниками операции и обобществ ления на их основе территориально разделенных боевых частей. Достоинство
доступа к полной картине операции всеми участниками состоит в улучшении координации их действий, повышении скорости реакции командования на из менение обстановки, а следовательно, и в повышении эффективности выпол нения стратегической задачи операции.
Перечисленные преимущества достигаются:
объединением всех вооруженных сил в единой сети, что значительно уве личивает возможности передачи информации по скорости, объемам и направ лению;
увеличением пропускной способность сети, улучшающей возможное ка чество информации и позволяющей формировать достоверную картину боевых действий на больших пространствах в реальном масштабе времени;
формированием оптимальных вариантов боевого применения информаци онных систем и средств поражения с учетом достоверной картины театра воен ных действий и вариантов предложенных автоматизированными системами поддержки принятия решений;
выбором лучших исполнителей для решения разнородных боевых задач; способностью исполнителей в реальном масштабе времени получать прика
зы и на своем уровне выполнять их, имея полную картину боевой обстановки. Боевые действия - сложная среда для построения сети и поддержания ее в
работоспособном состоянии, поскольку уровень различных помех высок, а со став источников полезных сигналов не постоянен и заранее не известен. В бы строменяющейся боевой ситуации времена жизни разных датчиков информа ции (ракета, БЛА, самолет-разведчик) сильно различаются, что сильно затруд няет формирование обобщенной информации о бое.
В информационно-ориентированных сетевых системах применяются спе циальные методы размещения сведений от датчиков сети в самой сети. Эти ме тоды позволяют получать данные любому приложению или системе, которым они нужны, и никак не связаны с состоянием датчика, от которого они получе ны. Уведомление о возможности получения данных поступает в сеть автомати чески. В такой сетевой организации тот, кто пользуется данными, не обязан знать, откуда они поступили; он должен знать, что данные есть, доступны и пригодны для использования.
Целесообразность применения ориентированной на объединение данных архитектуры сети для создания «сетецентрической» системы индикации и управления подтверждена практикой. Такая архитектура получила название «дейтацентрической» модели «публикации и подписки на данные».
В настоящее время большинство систем, построенных на базе «дейтацен трической» модели, учитывает открытые стандарты. Это дает возможность разработчикам создавать составные части «сетецентрических» систем управле ния боевыми операциями, зная только о формате имеющихся данных и не за думываясь о протоколах их получения [18].
Следует подчеркнуть, что уже ставится вопрос о создании глобальной сете центрической информационно-управляющей системы, способной реализован стратегию бесконтактных войн [42]. Ниже более подробно будут рассмотрены некоторые технологические аспекты создания глобальных сетецентрических ин формационно-управляющих систем с участием АК РЛДН различного назначе ния, а также состояние этих разработок в США. Следует отметить, что термш «глобальный» означает не только огромный пространственный охват в процеш решения информационных и ударных задач, но и огромное количество инфор мации, хранящейся и циркулирующей в сети, а также возможность своевремен ного осуществления тылового обеспечения в любой области сети. Среди элемен тов информационно-управляющей сети важная роль отводится АК РЛДН [7].
Особая роль АК РЛДН в составе сетецентрической системы обуслов
лена
возможностью мониторинга очень больших объемов пространства и пло] щадей земной и водной поверхностей;
мобильностью перемещения информационных и управляющих полей в пространстве;
наличием на борту большого числа информационных датчиков различной физической природы, среди которых прежде всего необходимо выделить все погодную РЛС, ОЭС и станцию радиотехнической разведки;
наличием широкополосных, быстродействующих систем передачи данных и обмена информацией;
наличием большого числа сопрягаемых информационных (ведомые АК РЛДН, БЛА, ретрансляторы) и ударных (истребители, ударные самолеты, ком плексы ПВО и т. д.) элементов;
универсальностью, определяемой способностью работать как по воздуш ным, так и наземным (надводным) целям;
способностью решать не только информационные, но и управленческие задачи;
использованием бортовых цифровых распределенных вычислительных систем;
наличием связи с КП различного уровня и назначения.
Как видно из перечисленного выше, в «сетецентрической» системе АК РЛДН становится одним из важнейших информационных и обрабатываю щих узлов, что предъявляет повышенные требования к его надежности и обес печению выживания в боевых действиях. Кроме того, можно спрогнозировать большой потенциал использования АК РЛДН и в мирное время.
Следует обратить внимание, что реализация взаимодействия между АК РЛДН и беспилотными летательными аппаратами (БЛА), оборудованными различными средствами ведения разведки, позволит значительно расширить возможности АК РЛДН в «сетецентрической» системе. В зависимости от
конкретной обстановки могут быть использованы БЛА с разным составом обо рудования. Весьма многообещающей является также возможность интеграции и с ударными БЛА. Так, например, БЛА, несущие ракеты класса «воздухвоздух», способны обеспечить активную оборону АК РЛДН.
«Сетецентризм» с использованием боевых систем, в том числе и средств ДРЛО, формирующих определенные данные и средства их поддержки, осуще ствляющих оптимальное распределение информации уже реализуется в проек тах по разработке новых и модернизации существующих средств вооружения. Все эти средства в течение срока службы будут оснащаться аппаратнопрограммными системами, превращающими их в узлы распределенной системы. Блоком НАТО в настоящее время проводятся работы по созданию единой ин формационно-управляющей сети в масштабах всего Альянса. Такая сеть стро ится на принципах C4ISR (Command, Control, Communication, Computing, Intelli gence, Surveillance and Reconnaissance) - командование, управление, связь, об работка данных, разведка, наблюдение и обнаружение. Возможности сетевого управления боевыми действиями с самолетов ДРЛО в реальном времени, при обретенные ими после соответствующих модернизаций, играют все большую роль в воздушных компаниях США и НАТО.
Примером такой модернизации может быть переоснащение самолета ДРЛО ВМС США - «Хокай» Е2-С. Модернизация сетевых возможностей и систем Е2-С состоит в установке нового программного обеспечения связую щего слоя, реализующего метод «сетецентрической» архитектуры и повы шающего показатели эффективности (в частности, увеличение пропускной способности интерфейсов). До модернизации Е2-С «Хокай» был оборудован комплексом датчиков и систем сбора данных, каналами связи с другим обору дованием и операторами комплекса. Каналы связи были построены на основе технологии «точка-точка» или «точка-многоточка». Модернизация Е2-С пре образовала комплекс его систем в платформу, строящую по данным от различ ных датчиков (в том числе РЛС РЛДН) полную картину угроз нападения. Платформа в соответствии с этой картиной вырабатывает программу мер по их нейтрализации.
Центральной задачей модернизации стало создание системы объединения данных и шины передачи данных как услуг (другим термином описания этой системы стало понятие «глобальное пространство данных»).
Абстрагирование данных и механизмов обеспечения качества обслужи вания от уровня приложений и перемещение их в глобальное пространство данных позволили сделать систему независимой от конкретной реализации источника поступления данных. Такой подход дает возможность проводить модернизацию на основе существующих элементов и выполнять проекты с учетом объективных потребностей заказчиков, а не потенциала определенных технологий.
Аналогичная модернизация сетевых возможностей проводится и для са молета ДРЛО AWACS Е-3. Перспективные самолеты ДРЛО уже с самого нача ла разрабатываются как ключевые узлы «сетецентрической» системы.
Системы связи на основе «дейтацентрической» модели - это необходимая предпосылка для построения «сетецентрической» системы вооружения. Одна ко только аппаратная и протокольная поддержка сети недостаточна. Необхо димы еще две составляющие:
набор стандартов, лежащий в основе проекта; всеобъемлющая распределенная архитектура, в которую включены при
ложения, операционные системы и базы данных, связанные между собой на основе открытых стандартов
Можно отметить, что использование открытых стандартов в информаци онных технологиях играет главную роль в построении систем вооружения на основе методов «дейтацентрического сетецентризма». Без применения таких стандартов невозможно скоординировать формирование данных и их исполь зование в боевых условиях, в которых принимают участие многие системы и средства. Стандарты образуют взаимоувязанную систему. Только на их основе можно сформулировать такие требования к формату данных и характеристикам пропускной способности, которые определяют работу приложений, исполь зующих циркулирующие в сети данные. Именно сетевая инфраструктура, под чиняющаяся этим стандартам, должна обеспечить возможность применения «сетецентрического» метода при проведении боевых операций.
В основе разработок общей сетевой инфраструктуры для ВМС и ВВС США лежит платформа NESI (Network-Centric Enterprise Solutions for Interoperability - «сетецентрическое» решение для согласованной работы корпоративных при ложений) [18]. Платформа построена на основе методов создания «сетецентри ческого» решения в соответствии с ТЗ МО США на проект «сетецентрические способы ведения боевых действий - Network-Centric Warfare.
Практически платформа NESI абстрагирует данные, сформированные в конкретной системе, и переносит их в «дейтацентрическую» среду. Примене ние NESI означает переход к универсальной шине данных, похожей на шину обслуживания серверов в корпоративных системах. Но универсальная шина данных военной «сетецентрической» инфраструктуры обеспечивает распреде ление потоков данных между различными средствами вооружения в режиме жесткого реального времени. Так, например, навигационные данные для управления движущимися объектами (ЛА, БЛА, кораблями, наземными под вижными боевыми установками) публикуются на шине, а не рассчитываются для каждого конкретного средства.
Воплощение в жизнь изложенных выше факторов для ведения «сетецентрических» военных операций возможно только на основе построения инфра структуры со специальными требованиями. В этой структуре приложения и их