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

его применения. Она позволяет оценить разведывательно-информационные и управляющие возможности комплекса с учетом его использования как в вари­ антах радиотехнического поста, воздушного пункта наведения, так и в совме­ щенном режиме.

1.7.Состав авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения и режимы их функционирования

Основным источником информации в АК РЛДН о воздушных и надвод­ ных (морских) целях (ВЦ) является бортовая радиолокационная станция. Подъ­ ем станции на авиационный носитель позволяет существенно (по сравнению с наземными РЛС) увеличить дальности обнаружения низколетящих ВЦ за счет увеличения дальности радиогоризонта. При этом условие радиовидимости це­ ли (Кг = 1), находящейся на малой высоте и дальности Яц относительно ком­ плекса, определяется условием

где	-	эквивалентный ра­
диус Земли,	8ц - угол места ВЦ, Η - высота полета	самолета-носителя

АКРЛДН.

Подвижность БРЛС и необходимость сопровождения воздушных объектов (ВО) на фоне мощных отражений зондирующих сигналов от подстилающей поверхности определяет построение и требует специальных алгоритмов обра­ ботки отраженных сигналов, что приводит к наличию информационных огра­ ничений при обнаружении ВЦ.

Рассмотрим принципы построения комплекса РЛДН на примере раз­

работанного в КР «Вега» АК А-50 с радиотехническим комплексом (РТК) «Шмель» [1]. Обобщенная структурная схема РТК, содержащая собственно БРЛС, систему государственного опознавания (СГО), системы активного за­ проса-ответа и передачи команд (САЗО-СПК), командную радиолинию (КРУ), бортовую вычислительную систему (БВС), бортовой комплекс средств связи (БКСС) и автоматизированные рабочие места (АРМ), представлена на рис. 1.5.

Бортовая РЛС АК РЛДН А-50 работает в импульсно-доплеровском режиме с высокой частотой повторения импульсов при обнаружении воздушных целей и в импульсном режиме с низкой частотой повторения импульсов - при обна­ ружении надводных целей [1].

Рис. 1.5

Для рассматриваемого варианта комплекса характерны следующие ин­ формационные ограничения его БРЛС:

сжатие зоны обнаружения под воздействием помех по боковым лепесткам; слепой сектор в направлении хвостового оперения самолета-носителя; сжатие зоны обнаружения под воздействием помех по боковым лепесткам

в альтиметровом секторе; зона режекции целей, летящих с минимальной радиальной скоростью.

Подавление помехи, вызванной отражением зондирующих импульсов подстилающей поверхности, проводится методом частотной селекции, учиты­ вающим разницу доплеровских сдвигов частоты от подстилающей поверхности и от воздушной цели.

Обработка радиолокационного сигнала в БРЛС АК РЛДН А-50 комбини­ рованная: на первом этапе - при помощи дискретно-аналогового устройства с кварцевыми фильтрами, на втором этапе - при помощи цифровых режекторов и доплеровских фильтров (быстрое преобразование Фурье). Устройство вы­ полнено в виде спецвычислителя. В ЦВМ БРЛС проводятся группирование по элементам дальности отметок, относящихся к одной цели; измерение азимута и угла места; расчет однозначной дальности до цели по отметкам на двух или трех частотах повторения; формирование информации для отображения борт­ инженеру БРЛС и выдачи в бортовую вычислительную систему; а также авто­ матизированный контроль технического состояния аппаратуры РЛС.

Бортовая радиолокационная система может работать в смешанном режи­ ме, в котором несколько обзоров работы в квазинепрерывном режиме череду­ ются с обзором в обычном импульсном режиме с большой частотой повторе­ ния. Это позволяет вести одновременную работу по обнаружению как воздуш­ ных, так и надводных целей.

Антенна БРЛС АК РЛДН А-50 расположена во вращающемся вместе с ан­ тенной обтекателе. Связь антенны с аппаратурой, расположенной внутри фю­ зеляжа, осуществляется через многоканальный СВЧ-вращающийся переход и низкочастотное контактное вращающееся устройство. По такому же принципу организована связь с антеннами госопознавания и радиолиний управления.

Бортовая вычислительная система (БВС) представляет собой четырехмашинную систему. Каждая из ЦВМ под управлением операционной сис­ темы обеспечивает обработку данных в реальном масштабе времени. Машины БВС связаны между собой и в процессе работы обмениваются информацией. В качестве внешних абонентов на БВС замыкаются все элементы РТК: БРЛС, ап­ паратура госопознавания, телекодовая аппаратура радиолиний связи, аппарату­ ра отображения, аппаратура командных радиолиний управления и др., которые являются как информационными датчиками, так и потребителями информации.

Программное обеспечение БВС позволяет решать задачи в автоматиче­ ском и диалоговом с членами экипажа РТК режимах. Аппаратура РТК подклю­ чена к бортовой вычислительной системе таким образом, чтобы можно было продолжить работу без физических переключений в случае выхода из строя от­ дельных элементов.

Аппаратура отображения АК РЛДН А-50 [1] является основным элемен­ том рабочего места членов экипажа РТК. Формирование информации для ото­ бражения ее на АРМ производится с учетом индивидуальных требований чле­ нов экипажа РТК (масштаб отображения, вид отображения, селекция по при­ знакам). При помощи функциональных кнопок и цифробуквенной клавиатуры проводится ввод команд по изменению режимов работы аппаратуры отображе­ ния, а также команд управления решением задачи и управления аппаратурой, сопряженной с БВС.

Отображение информации на индикаторах тактической обстановки офице­ ров боевого управления представляет собой «подвижную картину в неподвиж­ ной раме», при которой вся воздушная и другая обстановка, включая отметку собственного АК РЛДН, отображается в единой системе координат относи­ тельно заранее определенной условной точки. Когда операторы сопровождения наблюдают первичные отметки с выхода бортовой РЛС, то их отображение может накапливаться на экране в течение некоторого регулируемого операто­ ром интервала времени. Поэтому на экране возникают следы трасс целей. Ложные же отметки разбросаны на экране случайным образом.

Трассовая обработка информации о целях проводится на проходе по дан­ ным от БРЛС и других информационных датчиков. Возможны автоматическое сопровождение целей по траекториям их движения как с автоматическим нача­ лом этого сопровождения (режим «Автозахват»), так и с началом сопровожде­ ния по командам оператора, и полуавтоматическое сопровождение, при кото­ ром оператор начинает сопровождение и корректирует работу автомата.

Трассовая информация о целях выдается в систему оповещения и борто­ вую систему управления наведением. При формировании информации опове­ щения АСУ, с которой взаимодействует АКРЛДН, по командам оператора возможен отбор целей по заданным признакам (например, отбор по высоте, по признаку «свой-чужой» или другим признакам). При передаче на АСУ расчет декартовых координат цели производится относительно условной точки с ис­ пользованием текущих декартовых координат самолета-носителя А-50, полу­ ченных путем пересчета его географических координат.

При передаче информации на АСУ через спутниковую радиолинию связи

вБВС проводятся расчет текущего положения спутника связи (по заложенной

впамять БВС траектории спутника) и вычисление (с учетом текущего место­ положения самолета А-50) пеленга на этот спутник для управления антенной спутниковой линии связи.

Бортовая система управления наведением является частью программного обеспечения БВС. Она позволяет решать задачи приборного всеракурсного на­ ведения истребителей-перехватчиков всех типов, находящихся на вооружении, на воздушные цели и вывода фронтовой (морской) авиации в район наземных (надводных) целей [1]. При решении этих задач проводится формирование ко­ манд управления, докладов и донесений о процессе наведения взаимодейст­ вующей АСУ. Бортовая вычислительная система и ее программное обеспече­ ние построены таким образом, что отказ любой из ЦВМ не приводит к отказу системы, а только снижает ее функциональные возможности.

Система активного запроса-ответа и передачи команд позволяет визировать истребители-перехватчики, оборудованные ответчиками КРУ, в целях уточне-, ния их координат для передачи на борт команд управления при наведении.

В момент визирования с борта истребителя-перехватчика может быть принята информация о состоянии его системы вооружения. Приемная часть аппаратуры САЗО-СПК, включая систему обработки принятых ответных сиг­ налов, скомплексирована с приемной частью аппаратуры госопознавания.

Бортовой комплекс средств связи в РТК «Шмель» представляет собой со­ вокупность телекодовых и оперативно-командных радиолиний KB, МВ-ДМВ и сантиметрового диапазонов волн, что обеспечивает ведение двухсторонней оперативно-командной радиосвязи в радиотелефонном режиме с КП АСУ, со­ седними самолетами А-50, истребителями, а также обмен телекодовой инфор­ мацией. Антенны средств связи расположены в различных точках самолета, что позволяет получить наилучшую электромагнитную совместимость.

Для успешного решения широкого спектра задач разведывательноинформационного обеспечения по воздушным и надводным целям в АК РЛДН используются следующие режимы.

1. Режим высокой частоты повторения импульсов, являющийся основным режимом БРЛС комплекса. Он характеризуется частотой повторения импульсов

10...30 кГц с вобуляцией частоты повторения в пределах одной азимутальной пачки для устранения неоднозначности по дальности. Обеспечивает обнаружение воздушных целей над любыми видами подстилающей поверхности и однозначное измерение скорости при высокой точности определения азимута. Недостатками режима являются возникновение комбинаторных отметок на ложных дальностях со снижением вероятности обнаружения отметок на истинных дальностях при на­ личии нескольких целей в пределах азимутальной пачки и энергетические потери на устранение неоднозначности по дальности.

2.Режим с низкой частотой повторения импульсов, характеризуемый вы­ сокой точностью и однозначностью определения дальности воздушных целей. Режим позволяет обеспечить повышенную дальность обнаружения загоризонтных воздушных целей. При сжатии импульсов обеспечиваются разрешение от­ дельных целей в группе и необходимая средняя мощность излучения. Однако режим не обеспечивает подавления отражений от сложных подстилающих по­ верхностей, поэтому обнаруживает только цели, находящиеся за горизонтом.

3.Режим низкой частоты повторения импульсов БРЛС для обнаружения мор­ ских (надводных) целей в пределах радиогоризонта. Для уменьшения влияния от­ ражений от взволнованной морской поверхности используются достаточно широ­ кополосные сигналы с высокой разрешающей способностью по дальности. Режим обеспечивает высокую точность и однозначность измерения дальности. Недостат­ ком режима является невозможность обнаружения наземных целей.

4.Режим пассивной локации, позволяющий пеленговать постановщики активных помех (ПАП) главным лучом с компенсацией приема по боковым ле­ песткам диаграммы направленности антенны БРЛС.

Возможно использование комбинированных режимов, например второго и третьего.

Основными отличительными характеристиками структуры РТК А-50 яв­ ляются следующие [5]:

мощное бортовое когерентное радиолокационное передающее устройство, обеспечивающее формирование квазинепрерывных зондирующих сигналов;

система приема и обработки отраженных от цели сигналов, способная ре­ шать задачи обнаружения и автоматического сопровождения воздушных целей во всем современном диапазоне их полета и надводных целей вплоть до радио­ горизонта;

вращающаяся в большом (десятиметровом) обтекателе над фюзеляжем самолета антенна кругового обзора, создающая управляемый луч, необходи­ мый для решения задач обнаружения и сопровождения ВЦ;

цифровой вычислительный бортовой комплекс, по своей мощности сопос­ тавимый на период создания АК РЛДН с наземными вычислительными цен­ трами. Это позволило создать бортовую автоматизированную систему управ­ ления силами и средствами перехвата воздушных целей;

комплекс оперативно-командных радиолинии и многоканальные системы дальней связи, включая спутниковые.

Для расширения разведывательно-информационных возможностей, уве­ личения числа классов и типов обнаруживаемых целей в составе перспектив­ ных АК РЛДН целесообразно использовать не один, а несколько информаци­ онных датчиков (рис. 1.6), в том числе станцию радиотехнической разведки (РТР), оптико-электронную станцию (ОЭС), радиолокатор с синтезированием апертуры (PCА). Это позволяет повысить уровень многофункциональности комплекса, устойчивость обнаружения и сопровождение различных типов и классов целей, а также улучшить условия их распознавания.

Рис 1.6

Большие скорости и высоты полета нового класса целей для АК РЛДН, ко­ торыми являются воздушно-космические цели и нестратегические баллистиче­ ские ракеты (НБР), ограниченное время работы двигательной установки (нахож­ дения на активном участке), применение комплексов средств преодоления ПВО затрудняют обнаружение и сопровождение данного класса целей. Поэтому в перспективные комплексы целесообразно внедрять оптико-электронную систему с лазерным дальномером (рис. 1.6) и БРЛС с использованием специальных ре­ жимов обработки и комплексирования информации. Это позволит обеспечить устойчивое обнаружение и сопровождение НБР при различных условиях наблю­ даемости их на траекториях полета в сложных условиях ракетной обстановки.

Подсистемы и функциональные связи ОЭС и БРЛС в составе АК РЛДН показаны на рис. 1.7.

Рис. 1.7

Для достижения высоких разведывательно-информационных и управ­ ляющих возможностей РТК АК РЛДН должен быть многофункциональным и использовать несколько информационных датчиков и режимы комплексирования и совместной обработки информации.

Литература

1.Бабич В. К, Баханов Л. Е., Карпеев В. И. и др. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра. / Под ред. Е. А. Федосова. - М.: Дрофа, 2001.

2.Вайпан С. К, Вакуленко Α. Α., Кузьмин Г. В., Яголъников С. В. Метод конфликтно-устой­ чивого выбора режима функционирования радиотехнического комплекса в изменяющихся условиях. - Радиотехника, 1996, №11 .

3.Вайпан С. 77., Вакуленко Α. Α., Рюмшин А. Р. и др. Выбор показателя эффективности для син­ теза многофункциональных систем. - Радиотехника, 1997, №11 .

4.Верба В. С. Метод управления информативностью авиационного комплекса, взаимодейст­ вующего с разнородными потребителями информации. - Радиотехника, 2006, № 1.

5.Верба В. С. Тенденции развития авиационных и космических средств информационной раз­ ведки и дозора. - Наукоемкие технологии, 2004, №№ 8,9.

6.Верба В. С, Вакуленко Α. Α., Дод В. 77. Принципы управления многофункциональными ин­ тегрированными радиоэлектронными системами в динамике конфликта со средствами радио­ электронного подавления. - Радиотехника, 2005, № 5.

7.Гандурин В. Α., Кирсанов А. 77. Особенности зоны обнаружения низколетящих воздушных объектов доплеровской радиолокационной станции. - Радиотехника, 2007, № 10.

8.Реутов А. 77. Радиопромышленность. - Наукоемкие технологии, 2006, № 7-8.

ГЛАВА 2

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АВИАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ДОЗОРА И НАВЕДЕНИЯ

2.1. Функциональные задачи и структурная схема бортовой радиолокационной системы

Комплекс АК РЛДН А-50М (НПО «Вега») и аналогичный комплекс АВАКС ЕЗА (Боинг) используют БРЛС в качестве основного источника ин­ формации для решения задач контроля воздушной и надводной обстановки:

на любом ТВД; круглогодично; круглосуточно;

независимо от погодных условий и естественной освещенности, наличия дыма и пыли;

непрерывно либо с заданной частотой обращения; на больших удалениях и в широкой зоне наблюдения (зоне ответственно­

сти), в том числе вне зоны ПВО противника; скрытно от противника;

вусловиях радиоэлектронной борьбы (РЭБ), с учетом электромагнитной совместимости (ЭМС);

вреальном масштабе времени с передачей данных на КП и наводимые са­ молеты.

Радиолокационная система многофункционального комплекса должна обеспечивать решение множества разнородных задач, часть из которых особо сложные, что предъявляет ряд высоких требований к аппаратной части и про­ граммному обеспечению.

Основные функциональные задачи, решаемыми БРЛС в настоящее время, [5,9,13,14,16]. "

1. Обнаружение воздушных целей, в том числе низколетящих, малораз­ мерных, малозаметных (крылатые ракеты, вертолеты, летательные аппараты (ЛА), выполненные по технологии СТЭЛС, беспилотные летательные аппара­ ты (БЛА)) на фоне земной поверхности на больших дальностях, вплоть до

радиогоризонта. Типовыми характеристиками комплексов типа АВАКС (РЛДН) при решении этих задач являются:

зона обзора по азимуту - круговая, с равномерным просмотром за Тобз=10 с ;

зона обзора по углу места (+5...15°) с просмотром многолучевой либо со сканированием однолучевой диаграммой направленности антенны;

скорость полета целей 100.. .4000 км/ч; дальность обнаружения низколетящих целей:

сац =3...10 м2: 300...350 км

сац =0,5...1,0 м2: 200...250 км.

2.Оценка координат обнаруженных целей:

точность измерения координат азимута σΘ = 0,5°, угла места σφ = 5°, даль­ ности σΓ= 100 м.

3. Разрешение групповых целей:

по азимуту σΘ = 1,0°, по углу места σφ = 5°; по дальности σΓ = 150 м.

4.Обнаружение воздушных целей в свободном пространстве (загоризонт-

ные цели):

дальность обнаружения <зц = 30.. .60 м2: 550.. .650 км; разрешение и точность такие же, как и по низколетящим целям.

5.Обнаружение морских (надводных) целей во всей зоне ответственности (до радиогоризонта) при любой степени волнения моря, определение коорди­ нат и селекции движущихся целей:

дальность обнаружения катера (ац = 50... 100 м ) в штиль до радиогори­ зонта при волнении пять баллов: 300.. .350 км;

точность измерения координат: азимута σΘ = 0,5°, дальности σΓ = 30 м.

6.Радиотехническая разведка в частотном диапазоне РЛС, пеленгация ис­ точников помех.

Полученные данные обнаружения целей и оценки их координат исполь­ зуются в системе вторичной обработки для сопровождения целей и формиро­ вания команд наведения на цель.

Решение перечисленных функциональных задач потребовало разработки многофункциональной, многорежимной импульсно-доплеровской (когерентноимпульсной) БРЛС [10,13].

Под когерентностью импульсно-доплеровского радиолокационного тракта понимается априорное знание закона изменения фазы отраженного целью сиг­ нала от одного импульса к другому в пачке импульсов. Линейное изменение фазы соответствует доплеровской частоте сигнала, пропорциональной ради­ альной скорости движения цели.

Различие доплеровских частот сигналов движущейся цели и неподвижно­ го фона позволяет селектировать (выделять) движущиеся цели, наблюдаемые на фоне земной поверхности.

Узкополосная доплеровская фильтрация отраженных сигналов соответст­ вует накоплению энергии сигнала цели и повышению отношения сигнал/шум.

Дискриминатор доплеровской частоты сигнала позволяет оценивать сдвиг частоты, обусловленный движением цели, и определять с высокой точностью скорость сближения (удаления) цели относительно БРЛС.

Высокое разрешение сигналов по доплеровской частоте определяет воз­ можность разрешения целей в группе по различию их радиальных скоростей.

Высокая помехозащищенность БРЛС обеспечивается не только сверхниз­ ким уровнем боковых лепестков диаграммы направленности антенны, но и по­ давлением (селекцией) пассивных помех (облаков дипольных отражателей) и активных шумовых помех за счет узкополосной доплеровской фильтрации принимаемых сигналов.

Импульсный характер излучения импульсно-доплеровской БРЛС позволя­ ет измерять дальность до цели по величине задержки отраженного импульса и использовать единую антенну на передачу и прием.

В зависимости от максимальной дальности и радиальной скорости целей в импульсно-доплеровской БРЛС различают три режима частот повторения им­ пульсов.

Режим высокой частоты повторения (ВЧП) обеспечивает однозначное измерение радиальной скорости цели Уц. Доплеровская частота сигнала цели

, где знак «+» соответствует сближению цели с БРЛС, а знак «-» -

удалению. Следовательно, полоса частот

С учетом того, что на

каждом периоде повторения импульсов БРЛС фазовый детектор формирует два независимых отсчета (синусную (sin) и косинусную (cos) составляющие сигна­ ла), для однозначного соответствия радиальной скорости цели и частоты бие­ ний сигналов фазового детектора согласно теореме отсчетов необходимо, что­

бы	или	. При этом условие однозначного соответст­
вия задержки	сигнала и	дальности цели	не выполняется, так как

высокие скорости воздушных целей определяют необходимость использования высоких частот повторения. Для устранения неоднозначности измерения даль­ ности цели используются дополнительные режимы излучения на нескольких различных частотах повторения.

Режим низкой частоты повторения (НЧП) обеспечивает однозначное измерение дальности цели и неоднозначное измерение скорости. Такой режим используется для наблюдения загоризонтных и надводных целей, когда отра­ женные сигналы от подстилающей поверхности отсутствуют или они малы.