Радиолокационный контроль воздушного пространства. Вычислительные сети, теория и практика

Надежная Воздушно-Космическая Оборона (ВКО) страны невозможна без создания эффективной системы разведки и контроля воздушного пространства. Важное место в ней занимает маловысотная локация. Сокращение подразделений и средств радиолокационной разведки привело к тому, что над территорией РФ сегодня существуют открытые участки государственной границы и внутренних районов страны. ОАО «НПП «Кант», входящее в состав госкорпорации «Ростехнологии», ведет НИОКР по созданию опытного образца многопозиционной разнесенной радиолокационной системы полуактивной локации в поле излучения систем сотовой связи, радиовещания и телевидения наземного и космического базирования (комплекс «Рубеж»).

Сегодня многократно возросшая точность наведения систем вооружения более не требует массового применения средств воздушного нападения (СВН), а ужесточившиеся требования электромагнитной совместимости, а также санитарных норм и правил не позволяют в мирное время «загрязнять» населенные территории страны применением сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения) высокопотенциальных радиолокационных станций (РЛС). В соответствии с федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ установлены нормы излучений, которые носят обязательный характер на всей территории России. Мощность излучения любой из известных РЛС ПВО многократно превышает эти нормы. Проблема усугубляется и высокой вероятностью применения низколетящих малозаметных целей, что требует уплотнения боевых порядков РЛС традиционного парка и увеличения затратности содержания сплошного маловысотного радиолокационного поля (МВРЛП). Для создания сплошного дежурного круглосуточного МВРЛП высотой от 25 метров (высота пролета крылатой ракеты или самолета сверхлегкой авиации) по фронту всего 100 километров требуется не менее двух РЛС типа КАСТА-2Е2 (39Н6), потребляемая мощность каждой из которых составляет 23 кВт. С учетом средней стоимости электроэнергии в ценах 2013 года только стоимость поддержания этого участка МВРЛП составит не менее трех миллионов рублей в год. Притом что протяженность границ РФ – 60 900 000 километров.

Кроме того, с началом военных действий в условиях активного применения радиоэлектронного подавления (РЭП) противником традиционные дежурные средства локации могут быть в значительной степени подавлены, поскольку передающая часть РЛС целиком демаскирует ее местоположение.

Сохранить дорогостоящий ресурс РЛС, нарастить их возможности в мирное и военное время, а также повысить помехозащищенность МВРЛП возможно путем применения систем полуактивной локации со сторонним источником подсвета.

Для обнаружения воздушных и космических целей

За рубежом широко проводятся исследования по использованию источников стороннего излучения в системах полуактивной локации. Пассивные радарные системы, анализирующие отраженные от целей сигналы ТВ-вещания (эфирного и спутникового), FM-радио и сотовой телефонии, КВ радиосвязи, за последние 20 лет стали одной из самых популярных и многообещающих областей изучения. Считается, что наибольших успехов здесь достигла американская корпорация Lockheed Martin со своей системой Silent Sentry («Тихий часовой»).

Собственные версии пассивных радаров разрабатывают фирмы Avtec Systems, Dynetics, Cassidian, Roke Manor Research, а также французское космическое агентство ONERA. Активно работы по данной тематике ведутся в Китае, Австралии, Италии, Великобритании.

Скрытый «Рубеж» воздушного контроля

Аналогичные работы по обнаружению целей в поле подсвета телецентров проводились в Военной инженерной радиотехнической академии противовоздушной обороны (ВИРТА ПВО) имени Говорова. Однако полученный более четверти века назад весомый практический задел по использованию подсвета источников аналоговых излучений для решения задач полуактивной локации оказался невостребованным.

С развитием цифровых вещательных и связных технологий возможности использования систем полуактивной локации со сторонним подсветом появились и в России.

Разрабатываемый ОАО «НПП «Кант» комплекс многопозиционной разнесенной радиолокационной системы полуактивной локации «Рубеж» предназначен для обнаружения воздушных и космических целей в поле стороннего подсвета. Такое поле подсвета отличается рентабельностью мониторинга воздушного пространства в мирное время и устойчивостью к радиоэлектронному противодействию во время войны.

Наличие большого числа высокостабильных источников излучения (вещания, связи) как в космосе, так и на Земле, образующих сплошные электромагнитные поля подсвета, дает возможность их использования в качестве источника сигнала в полуактивной системе для обнаружения различного типа целей. При этом не требуется затрачивать средства на излучения собственных радиосигналов. Для приема отраженных от целей сигналов используются многоканальные разнесенные на местности приемные модули (ПМ), которые совместно с источниками излучений создают комплекс полуактивной локации. Пассивный режим работы комплекса «Рубеж» позволяет обеспечить скрытность данных средств и использовать структуру комплекса в военное время. Расчеты показывают, что скрытность полуактивной системы локации по коэффициенту маскировки как минимум в 1,5–2 раза выше, чем РЛС с традиционным совмещенным принципом построения.

Применение более рентабельных средств локации дежурного режима позволит существенно сохранить ресурс дорогостоящих боевых систем за счет экономии установленного лимита расходования ресурса. Помимо дежурного режима предлагаемый комплекс может выполнять задачи и в условиях военного времени, когда все источники излучения мирного периода будут выведены из строя или отключены.

В этой связи дальновидным стало бы решение о создании специализированных ненаправленных передатчиков скрытого шумового излучения (100–200 Вт), которые можно было бы забрасывать или устанавливать на угрожаемых направлениях (в секторах) с целью создания поля стороннего подсвета в особый период. Это позволит на базе оставшихся с мирного времени сетей приемных модулей создать скрытую многопозиционную активно-пассивную систему военного времени.

Аналогов нет

Комплекс «Рубеж» не является аналогом ни одного из известных образцов, представленных в Государственной программе вооружения. Вместе с тем передающая часть комплекса уже существует в виде густой сети базовых станций (БС) сотовой связи, наземных и спутниковых передающих центров радиовещания и телевидения. Поэтому центральной задачей для «Канта» стало создание приемных модулей отраженных от целей сигналов стороннего подсвета и системы обработки сигналов (программно-алгоритмического обеспечения, реализующего системы обнаружения, обработки отраженных сигналов и борьбы с проникающими сигналами).

Современное состояние электронно-компонентной базы, систем передачи данных и синхронизации делает возможным создание приемных модулей компактными, с небольшими массогабаритными размерами. Такие модули могут располагаться на мачтах сотовой связи, используя линии питания данной системы и не оказывая из-за своего незначительного энергопотребления какого-либо влияния на ее работу.

Достаточно высокие вероятностные характеристики обнаружения позволяют использовать данное средство в качестве необслуживаемой, автоматической системы установления факта пересечения (пролета) определенного рубежа (например государственной границы) маловысотной целью с последующей выдачей предварительного целеуказания специализированным средствам наземного или космического базирования о направлении и рубеже появления нарушителя.

Так, расчеты показывают, что поле подсвета базовых станций с разносом между БС 35 километров и мощностью излучения от 100 Вт способно обеспечить обнаружение маловысотных аэродинамических целей с ЭПР 1м2 в «просветной зоне» с вероятностью правильного обнаружения 0,7 и вероятностью ложной тревоги 10–4. Количество сопровождаемых целей определяется производительностью вычислительных средств. Основные характеристики системы были проверены серией практических экспериментов по обнаружению маловысотных целей, проведенных ОАО «НПП «Кант» при содействии ОАО «РТИ им. академика А. Л. Минца» и участии сотрудников ВА ВКО им. Г. К. Жукова. Результаты испытаний подтвердили перспективность применения систем маловысотной полуактивной локации целей в поле подсвета БС систем сотовой связи стандарта GSM. При удалении приемного модуля на расстоянии 1,3–2,6 километра от БС с мощностью излучения 40 Вт цель типа Як-52 уверенно обнаруживалась под различными ракурсами наблюдения как в переднюю, так и заднюю полусферу в первом элементе разрешения.

Конфигурация существующей сети сотовой связи позволяет строить гибкое предполье мониторинга маловысотного воздушного и приземного пространства в поле подсвета БС сети GSM связи в приграничной полосе.

Систему предлагается строить в несколько рубежей обнаружения на глубину 50–100 километров, по фронту в полосе 200–300 километров и по высоте до 1500 метров. Каждый рубеж обнаружения представляет последовательную цепь зон обнаружения, располагаемых между БС. Зона обнаружения формируется однобазовой разнесенной (бистатической) допплеровской РЛС. Данное принципиальное решение основано на том, что при просветном обнаружении цели ее эффективная отражающая поверхность многократно возрастает, что позволяет обнаруживать малозаметные цели, выполненные по технологии «Стелс».

Наращивая возможности ВКО

От рубежа к рубежу обнаружения происходит уточнение количества и направления пролетающих целей. При этом становится возможным алгоритмическое (расчетное) определение дальности до цели и ее высоты. Количество одновременно регистрируемых целей определяется пропускной способностью каналов передачи информации по линиям сотовых сетей связи.

Информация с каждой зоны обнаружения поступает по сетям GSM в Центр сбора и обработки информации (ЦСОИ), который может располагаться за много сотен километров от системы обнаружения. Отождествление целей осуществляется по пеленгационным, частотным и временным признакам, а также при установке видеорегистраторов – по изображению целей.

Таким образом, комплекс «Рубеж» позволит:

создать сплошное маловысотное радиолокационное поле с многократным многочастотным перекрытием зон излучения, создаваемых различными источниками подсвета;
обеспечить средствами контроля воздушного и наземного пространства слабооборудованную традиционными средствами радиолокации государственную границу и другие территории страны (нижняя граница контролируемого радиолокационного поля менее 300 метров создана лишь вокруг диспетчерских узлов крупных аэропортов. Над остальной территорией РФ нижняя граница определяется только потребностями сопровождения гражданских воздушных судов вдоль магистральных авиалиний, которые не опускаются ниже 5000 метров);
существенно снизить затраты на размещение и ввод в эксплуатацию по сравнению с любыми аналогичными системами;
решать задачи в интересах практически всех силовых ведомств РФ: МО (наращивание дежурного маловысотного радиолокационного поля на угрожаемых направлениях), ФСО (в части обеспечения безопасности объектов государственной охраны – комплекс можно располагать в пригородных и городских районах для мониторинга воздушных террористических угроз или контроля использования приземного пространства), УВД (контроль над полетами легких летательных аппаратов и беспилотных средств на малых высотах, включая воздушные такси, – по прогнозам Минтранса ежегодный прирост летательных аппаратов малой авиации общего назначения составляет 20 процентов ежегодно), ФСБ (задачи антитеррористической защиты стратегически важных объектов и охраны государственной границы), МЧС (мониторинг пожарной безопасности, поиск потерпевших аварию летательных аппаратов и т. д.).

Предложенные средства и способы решения задач маловысотной радиолокационной разведки ни в коем случае не отменяют созданные и состоящие на снабжении ВС РФ средства и комплексы, а лишь наращивают их возможности.

Справочная информация:

Научно-производственное предприятие «Кант» более 28 лет разрабатывает, производит и проводит техническое обслуживание современных средств специальной связи и передачи данных, радиомониторинга и радиоэлектронной борьбы, комплексов защиты информации и информационных каналов. Изделия предприятия стоят на снабжении практически всех силовых структур Российской Федерации и используются при решении оборонных и специальных задач.

ОАО «НПП «Кант» обладает современной лабораторной и производственной базой, высокопрофессиональным коллективом ученых и инженерно-технических специалистов, что позволяет ему выполнять полный комплекс научно-производственных задач: от НИОКР, серийного производства до ремонта и сервисного обслуживания техники, находящейся в эксплуатации.

Авторы: Андрей Демидюк , исполнительный директор ОАО «НПП «Кант», доктор военных наук, доцент Евгений Демидюк , начальник отдела инновационных разработок ОАО «НПП «Кант», кандидат технических наук, доцен

Надежная ВКО страны невозможна без создания эффективной системы разведки и контроля воздушного пространства. Важное место в ней занимает маловысотная локация. Сокращение подразделений и средств радиолокационной разведки привело к тому, что над территорией РФ сегодня существуют открытые участки государственной границы и внутренних районов страны. ОАО "НПП "Кант", входящее в состав госкорпорации "Ростехнологии", ведет НИОКР по созданию опытного образца многопозиционной разнесенной радиолокационной системы полуактивной локации в поле излучения систем сотовой связи, радиовещания и телевидения наземного и космического базирования (комплекс "Рубеж").

Сегодня многократно возросшая точность наведения систем вооружения более не требует массового применения средств воздушного нападения (СВН), а ужесточившиеся требования электромагнитной совместимости, а также санитарных норм и правил не позволяют в мирное время "загрязнять" населенные территории страны применением сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения) высокопотенциальных радиолокационных станций (РЛС). В соответствии с федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ установлены нормы излучений, которые носят обязательный характер на всей территории России. Мощность излучения любой из известных РЛС ПВО многократно превышает эти нормы. Проблема усугубляется и высокой вероятностью применения низколетящих малозаметных целей, что требует уплотнения боевых порядков РЛС традиционного парка и увеличения затратности содержания сплошного маловысотного радиолокационного поля (МВРЛП). Для создания сплошного дежурного круглосуточного МВРЛП высотой от 25 метров (высота пролета крылатой ракеты или самолета сверхлегкой авиации) по фронту всего 100 километров требуется не менее двух РЛС типа КАСТА-2Е2 (39Н6), потребляемая мощность каждой из которых составляет 23 кВт. С учетом средней стоимости электроэнергии в ценах 2013 года только стоимость поддержания этого участка МВРЛП составит не менее трех миллионов рублей в год. Притом что протяженность границ РФ - 60 900 000 километров.

Для обнаружения воздушных и космических целей

Разрабатываемый ОАО "НПП "Кант" комплекс многопозиционной разнесенной радиолокационной системы полуактивной локации "Рубеж" предназначен для обнаружения воздушных и космических целей в поле стороннего подсвета. Такое поле подсвета отличается рентабельностью мониторинга воздушного пространства в мирное время и устойчивостью к радиоэлектронному противодействию во время войны.

Наличие большого числа высокостабильных источников излучения (вещания, связи) как в космосе, так и на Земле, образующих сплошные электромагнитные поля подсвета, дает возможность их использования в качестве источника сигнала в полуактивной системе для обнаружения различного типа целей. При этом не требуется затрачивать средства на излучения собственных радиосигналов. Для приема отраженных от целей сигналов используются многоканальные разнесенные на местности приемные модули (ПМ), которые совместно с источниками излучений создают комплекс полуактивной локации. Пассивный режим работы комплекса "Рубеж" позволяет обеспечить скрытность данных средств и использовать структуру комплекса в военное время. Расчеты показывают, что скрытность полуактивной системы локации по коэффициенту маскировки как минимум в 1,5-2 раза выше, чем РЛС с традиционным совмещенным принципом построения.

В этой связи дальновидным стало бы решение о создании специализированных ненаправленных передатчиков скрытого шумового излучения (100-200 Вт), которые можно было бы забрасывать или устанавливать на угрожаемых направлениях (в секторах) с целью создания поля стороннего подсвета в особый период. Это позволит на базе оставшихся с мирного времени сетей приемных модулей создать скрытую многопозиционную активно-пассивную систему военного времени.

Аналогов нет

Комплекс "Рубеж" не является аналогом ни одного из известных образцов, представленных в Государственной программе вооружения. Вместе с тем передающая часть комплекса уже существует в виде густой сети базовых станций (БС) сотовой связи, наземных и спутниковых передающих центров радиовещания и телевидения. Поэтому центральной задачей для "Канта" стало создание приемных модулей отраженных от целей сигналов стороннего подсвета и системы обработки сигналов (программно-алгоритмического обеспечения, реализующего системы обнаружения, обработки отраженных сигналов и борьбы с проникающими сигналами).

Так, расчеты показывают, что поле подсвета базовых станций с разносом между БС 35 километров и мощностью излучения от 100 Вт способно обеспечить обнаружение маловысотных аэродинамических целей с ЭПР 1м2 в "просветной зоне" с вероятностью правильного обнаружения 0,7 и вероятностью ложной тревоги 10-4. Количество сопровождаемых целей определяется производительностью вычислительных средств. Основные характеристики системы были проверены серией практических экспериментов по обнаружению маловысотных целей, проведенных ОАО "НПП "Кант" при содействии ОАО "РТИ им. академика А. Л. Минца" и участии сотрудников ВА ВКО им. Г. К. Жукова. Результаты испытаний подтвердили перспективность применения систем маловысотной полуактивной локации целей в поле подсвета БС систем сотовой связи стандарта GSM. При удалении приемного модуля на расстоянии 1,3-2,6 километра от БС с мощностью излучения 40 Вт цель типа Як-52 уверенно обнаруживалась под различными ракурсами наблюдения как в переднюю, так и заднюю полусферу в первом элементе разрешения.

Систему предлагается строить в несколько рубежей обнаружения на глубину 50-100 километров, по фронту в полосе 200-300 километров и по высоте до 1500 метров. Каждый рубеж обнаружения представляет последовательную цепь зон обнаружения, располагаемых между БС. Зона обнаружения формируется однобазовой разнесенной (бистатической) допплеровской РЛС. Данное принципиальное решение основано на том, что при просветном обнаружении цели ее эффективная отражающая поверхность многократно возрастает, что позволяет обнаруживать малозаметные цели, выполненные по технологии "Стелс".

Наращивая возможности ВКО

Таким образом, комплекс "Рубеж" позволит:

создать сплошное маловысотное радиолокационное поле с многократным многочастотным перекрытием зон излучения, создаваемых различными источниками подсвета;
обеспечить средствами контроля воздушного и наземного пространства слабооборудованную традиционными средствами радиолокации государственную границу и другие территории страны (нижняя граница контролируемого радиолокационного поля менее 300 метров создана лишь вокруг диспетчерских узлов крупных аэропортов. Над остальной территорией РФ нижняя граница определяется только потребностями сопровождения гражданских воздушных судов вдоль магистральных авиалиний, которые не опускаются ниже 5000 метров);
существенно снизить затраты на размещение и ввод в эксплуатацию по сравнению с любыми аналогичными системами;
решать задачи в интересах практически всех силовых ведомств РФ: МО (наращивание дежурного маловысотного радиолокационного поля на угрожаемых направлениях), ФСО (в части обеспечения безопасности объектов государственной охраны - комплекс можно располагать в пригородных и городских районах для мониторинга воздушных террористических угроз или контроля использования приземного пространства), УВД (контроль над полетами легких летательных аппаратов и беспилотных средств на малых высотах, включая воздушные такси, - по прогнозам Минтранса ежегодный прирост летательных аппаратов малой авиации общего назначения составляет 20 процентов ежегодно), ФСБ (задачи антитеррористической защиты стратегически важных объектов и охраны государственной границы), МЧС (мониторинг пожарной безопасности, поиск потерпевших аварию летательных аппаратов и т. д.).

Справка "ВПК"

Научно-производственное предприятие "Кант" более 28 лет разрабатывает, производит и проводит техническое обслуживание современных средств специальной связи и передачи данных, радиомониторинга и радиоэлектронной борьбы, комплексов защиты информации и информационных каналов. Изделия предприятия стоят на снабжении практически всех силовых структур Российской Федерации и используются при решении оборонных и специальных задач.

ОАО "НПП "Кант" обладает современной лабораторной и производственной базой, высокопрофессиональным коллективом ученых и инженерно-технических специалистов, что позволяет ему выполнять полный комплекс научно-производственных задач: от НИОКР, серийного производства до ремонта и сервисного обслуживания техники, находящейся в эксплуатации.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут применяться при контроле пространства, облучаемого внешними источниками радиоизлучения. Техническим результатом заявляемых технических решений является сокращение времени работы РЛС в активном режиме за счет увеличения времени ее работы в пассивном режиме. Сущность изобретения заключается в том, что контроль воздушного пространства, облучаемого внешними источниками излучения, осуществляется путем обзора пространства активным каналом радиолокационной станции только тех направлений зоны обзора, в которых отношение отраженной объектом энергии внешнего радиоэлектронного средства к шуму больше порогового значения, для этого предварительно принимают отраженную объектом энергию внешнего радиоэлектронного средства, время ожидания облучения которым осматриваемого направления наименьшее и не превышает допустимого значения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут применяться при контроле пространства, облучаемого внешними источниками радиоизлучения.

Известен способ активной радиолокации объектов, заключающийся в излучении зондирующих сигналов, приеме отраженных сигналов, измерении времени запаздывания сигналов и угловых координат объектов, вычислении дальности до объектов (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр.9-11).

Известна радиолокационная станция (РЛС), реализующая известный способ, содержащая антенну, антенный переключатель, передатчик, приемник, индикаторное устройство, синхронизатор, при этом сигнальный вход/выход антенны соединен с антенным переключателем, вход которого соединен с выходом передатчика, а выход - с входом приемника, выход приемника, в свою очередь, соединен с входом индикаторного устройства, два выхода синхронизатора соединены с входом передатчика и вторым входом индикаторного устройства соответственно, координатный выход антенны соединен с третьим входом индикаторного устройства (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр.221).

Недостаток известного способа и реализующего его устройства состоит в том, что излучение радиолокационных сигналов осуществляется в каждом направлении контролируемой зоны. Такой способ делает РЛС чрезвычайно уязвимой по отношению к противорадиолокационным средствам, так как при непрерывной работе РЛС велика вероятность обнаружения ее сигналов, определения направления на РЛС и поражения противорадиолокационными средствами. Кроме того, возможность концентрации энергии в каких либо областях контролируемой зоны для обеспечения обнаружения малозаметных целей или для обнаружения целей при действии активных помех весьма ограничена. Она может быть проведена только за счет уменьшения энергии, излучаемой в другие направления зоны.

Известно, что в качестве источников излучения могут использоваться источники, не входящие в состав РЛС. Такие источники излучения принято называть "внешними" (Гладков В.Е., Князев И.Н. Обнаружение воздушных целей в электромагнитном поле внешних источников излучения. "Радиотехника", вып.69, с.70-77). Внешними источниками радиоизлучения могут быть РЛС сопредельных государств и другие радиоэлектронные средства (РЭС).

Наиболее близкий способ контроля пространства, облучаемого внешними источниками излучения, включает обзор пространства с помощью РЛС, дополнительный прием отраженной объектом энергии внешнего РЭС, определение границ зоны, в которой отношение отраженной энергии РЭС к шуму Q больше порогового значения Q пор, и излучение энергии только в те направления зоны, в которых обнаружена отраженная энергия РЭС (Патент РФ №2215303, 28.09.2001 г.).

Устройством, наиболее близким к заявляемому, является радиолокационная станция (фиг.1), содержащая пассивный и активный каналы, блок вычисления координат, при этом пассивный канал включает последовательно соединенную приемную антенну и приемник, активный канал включает последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, приемник и устройство вычисления дальности, а также синхронизатор и передатчик, выход которого соединен со входом антенного переключателя, причем первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно со входом передатчика и вторым входом устройства вычисления дальности (Патент РФ №2226701, 13.03.2001 г.).

Суть известного способа состоит в следующем.

Для используемого РЭС рассчитывают величину отношения отраженной объектом энергии к шуму (т.е. отношение сигнал/шум) в точке приема по формуле (Бляхман А.Б., Рунова И.А. Бистатическая эффективная площадь рассеяния и обнаружения объектов при радиолокации на просвет. "Радиотехника и электроника", 2001. том 46, №4, формула (1) на с.425):

где Q=P c /P ш - соотношение сигнал/шум;

P T - средняя мощность передающего устройства;

G T , G R - коэффициенты усиления передающей антенны РЭС и приемной антенны РЛС соответственно;

λ - длина волны;

η - обобщенные потери;

σ(α B ,α Г) - ЭПР объекта для двухпозиционной системы как функция от вертикального и горизонтального углов дифракции α B и α Г соответственно; под углом дифракции понимают угол между направлением облучения и линией, соединяющей объект и точку наблюдения;

F T (β,θ), F R (β,θ) - диаграммы направленности передающей антенны РЭС и приемной антенны РЛС соответственно;

Р ш - средняя мощность шумов в полосе приемного устройства;

R T , R R - расстояние соответственно от РЭС и приемного устройства до объекта.

Рассчитывают угловые границы зоны по вертикали и горизонтали, в которых значения соотношения сигнал/шум Q не менее порогового Q ПОР. Величина порога Q ПОР выбирается исходя из требуемой надежности обнаружения отраженной объектом энергии РЭС.

В пределах рассчитанных таким образом границ зону осматривают в пассивном режиме (в диапазоне частот выбранного РЭС). Активный режим при этом не используется. Если в некотором направлении осматриваемой части зоны измеренная энергия РЭС имеет уровень не менее порогового, то это направление осматривают в активном режиме. При этом излучается зондирующий сигнал, осуществляется обнаружение объекта и измерение его координат. После чего продолжают осмотр в пассивном режиме.

Таким образом, число направлений зоны, осматриваемых в активном режиме, сокращается. За счет этого в некоторых направлениях зоны может быть увеличена концентрация излучаемой энергии РЛС, что повышает надежность обнаружения объекта.

Недостаток известных технических решений состоит в следующем.

Как известно, внешние источники излучения, например РЛС, расположенные на территории сопредельных государств, характеризуются для внешнего наблюдателя случайностью излучений во времени. Поэтому использование таких источников, облучающих осматриваемый участок зоны достаточным уровнем мощности, как правило, требует большого времени ожидания облучения.

Можно показать, что при использовании в качестве внешнего 1-го источника внешней РЛС, в том числе расположенной на территории сопредельного государства, время ожидания облучения t i осматриваемого направления будет определяться выражением:

где Δα i , Δβ i - угловой размер совокупности частей ДНА i-й внешней РЛС, уровень излучения которых обеспечивает Q≥Q ПОР;

ΔA i ; ΔB i - угловой размер зоны обзора внешней РЛС;

Т i - период обзора пространства i-й внешней РЛС.

Для случая, когда выполнение условия Q≥Q ПОР обеспечивается только главным лучом ДНА i-й внешней РЛС (что имеет место в прототипе), т.е. Δα i Δβ i =Δα i0 Δβ i0 , где Δα i0 Δβ i0 - угловые размеры главного луча ДНА i-ой внешней РЛС, с учетом того, что угловые размеры зоны обзора внешней РЛС (ΔA i ,ΔB i) значительны, справедливо:

и t i →T i .

Отсюда следует, что поскольку для современных обзорных РЛС период обзора составляет Т i =5÷15 с и жестко ограничен, то их использование в качестве внешних РЛС при одноканальном способе обзора практически исключается, так как обзор пространства, состоящего из десятков тысяч направлений, при затратах на осмотр каждого направления 5÷15 с недопустим.

Кроме того, современные РЛС работают в широком диапазоне частот, имеют большое число типов сигналов, параметры которых хотя и известны, но требуют для приема большее число каналов.

К современным РЛС предъявляются требования по обеспечению обзора пространства последовательно во времени без дополнительной остановки луча, т.е. "на проходе". В связи с тем, что моменты облучения зоны главным лучом внешней РЛС и моменты приема излучения радиолокационной станцией в этих же направлениях совпадают редко, достигаемое время работы РЛС в пассивном режиме в целом по зоне обзора оказывается небольшим. Соответственно значительным оказывается время ее работы в активном режиме. В наиболее близких технических решениях при использовании в качестве источников излучения внешних РЛС подавляющую часть времени РЛС работает на излучение практически во всей зоне обзора, что, как отмечалось, увеличивает ее уязвимость по отношению к противорадиолокационным средствам противника и ограничивает возможности концентрации энергии. Это является недостатком наиболее близких технических решений.

Таким образом, решаемой задачей (техническим результатом) заявляемых технических решений является сокращение времени работы РЛС в активном режиме за счет увеличении времени ее работы в пассивном режиме.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля воздушного пространства, облучаемого внешними источниками излучения, заключающемся в обзоре пространства радиолокационной станцией (РЛС), в дополнительном приеме отраженной объектом энергии внешнего радиоэлектронного средства (РЭС), в определении границ зоны, в пределах которых отношение отраженной объектом энергии РЭС к шуму больше порогового значения, и в излучении сигналов РЛС только в те направления зоны, в которых обнаружена отраженная энергия РЭС, согласно изобретению осуществляют прием энергии того внешнего РЭС, время ожидания облучения которым осматриваемого направления наименьшее и не превышает допустимого значения.

Поставленная задача решается также тем, что:

В качестве внешних РЭС выбирают наземные РЛС, в том числе РЛС сопредельных государств, определяют их параметры и координаты;

Для просмотра участка зоны выбирают те внешние РЛС, для которых при прочих равных условиях соотношение наибольшее, где Д MAKCi - максимальная дальность действия i-й внешней РЛС, Д ФАКТi - расстояние от i-й внешней РЛС до просматриваемого участка зоны;

Для просмотра участка зоны выбирают те внешние РЛС, для которых при прочих равных условиях углы дифракции наименьшие;

Для просмотра участка зоны выбирают внешние РЛС с широкой ДНА в угломестной плоскости;

На основе запомненных угловых координат β i , ε i , и дальности Д ФАКТi для i=1,...,n внешних РЛС вычисляют значения и углы дифракции и составляют карту соответствия участков контролируемой зоны параметрам внешних радиолокационных станций, подлежащим использованию при контроле этих участков.

Поставленная задача решается также тем, что в радиолокационной станции, содержащей пассивный канал, включающий последовательно соединенную приемную антенну и приемник, и активный канал, включающий последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, приемник и устройство вычисления дальности, а также синхронизатор и передатчик, выход которого соединен со входом антенного переключателя, причем первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно со входом передатчика и вторым входом устройства вычисления дальности, согласно изобретению введены второй вход приемника, вход синхронизатора и блок управления каналами, содержащий ЗУ, и соединенный с его выходом вычислитель, выход которого соединен со вторым входом приемника, а второй его вход соединен с третьим выходом синхронизатора, а также второй вычислитель, вход и выход которого соединены соответственно с выходом приемника и входом синхронизатора.

Сущность заявляемых технических решений состоит в следующем.

Для решения поставленной задачи требуется информация о параметрах внешних РЭС, облучающих зону обзора РЛС, которая поступает от средств электронной разведки, запоминается и регулярно обновляется, т.е. составляется и ведется карта РЭС. Такая информация содержит данные о местоположении РЭС, временных интервалах работы РЭС на излучение, длинах волн излучаемых сигналов, мощности излучения и ее изменении в зависимости от углов, под которыми облучаются анализируемые участки зоны обзора.

Имеющаяся априорная информация о всех (n) РЭС, облучающих зону, перед осмотром в пассивном режиме каждого направления зоны обзора РЛС анализируется и производится выбор внешнего РЭС, наилучшим образом подходящего для использования на текущем шаге работы РЛС.

Выбирается внешнее РЭС (k-e из i=1,...,n), имеющее:

Наименьшее время ожидания облучения анализируемого участка зоны, не превышающее допустимое t ДОП, которое определяется исходя из допустимого времени увеличения периода обзора:

Наибольшую величину отношения максимальной дальности действия РЭС к расстоянию РЭС до просматриваемого участка зоны:

Наименьшие углы дифракции:

Наиболее широкий луч (Δθi) в угломестной плоскости:

При этом критерий (3) является важнейшим и поэтому - обязательным. Для его выполнения требуется максимально приблизить момент осмотра направления РЛС в пассивном режиме к моменту облучения этого направления внешним РЭС, т.е. уменьшить время ожидания облучения внешним РЭС осматриваемого РЛС направления. Чтобы уменьшить это время ожидания в наибольшей степени в заявляемом изобретении используется фазированная антенная решетка (ФАР). ФАР дает возможность изменять положение луча в секторе электронного сканирования в произвольном порядке. Эта способность ФАР позволяет в каждый момент времени из множества направлений в секторе электронного сканирования выбирать для осмотра в пассивном режиме то направление, время ожидания облучения которого каким-либо внешним РЭС наименьшее. Применение произвольного порядка выбора направления для осмотра в пассивном режиме вместо последовательного перехода от направления к направлению позволяет значительно уменьшить время ожидания облучения направления. Очевидно, что наилучший эффект при этом достигается при использовании двухмерной ФАР.

Приемная позиция, представляющая собой пассивную РЛС с ФАР, имеет перестраиваемую по частоте аппаратуру приема и обработки сигналов внешних РЭС, в частности внешних активных РЛС, в том числе расположенных на территории сопредельных государств. По результатам выбора внешнего РЭС производится настройка аппаратуры приемного канала.

После выбора РЭС осуществляется прием сигнала пассивным каналом. Если при этом в течение допустимого времени ожидания обнаружен отраженный сигнал внешнего РЭС, т.е. выполняются условия:

то это означает, что в данном направлении присутствует объект. Для обнаружения объекта и измерения его координат в это направление активным каналом излучается сигнал.

Если же в течение допустимого времени ожидания пассивным каналом уровень принимаемого излучения РЭС не превысил порогового значения, т.е. (7) не выполняется, то это означает, что в этом направлении объект отсутствует. Зондирующий сигнал в этом направлении не излучается. Луч антенны пассивного канала перемещается в следующее, не осмотренное ранее, направление контролируемой зоны, и процесс повторяется.

Для случая использования в качестве внешних РЭС активных РЛС, в том числе расположенных на территории сопредельных государств, критерием выбора внешней РЛС является суммарный угловой размер главного луча и боковых лепестков, при котором уровень принимаемого излучения имеет отношение сигнал/шум Q не менее порогового Q ПОР. К таким РЛС относятся, прежде всего, РЛС, удаленность которых от просматриваемого участка зоны (Д ФАКТ) существенно меньше, чем максимальная дальность РЛС (Д МАКС).

Так, например, если отношение , то уровень энергии внешней РЛС, падающей на осматриваемый участок зоны, будет достаточным для обнаружения объекта не только в области главного лепестка, но и боковых (уровень которых в данном случае составляет -13 дБ при равномерном амплитудном распределении поля по полотну антенны), а при дальнейшем возрастании указанного отношения - и в области фона, т.е. при этом и t i →0.

Указанный критерий будет удовлетворятся и для применяемых в качестве внешних аэродромных и трассовых РЛС, плотность расположения которых, как правило, достаточно высока и поэтому велика вероятность выполнения условия . К тому же современные аэродромные РЛС имеют широкие диаграммы направленности в угломестной плоскости, что обеспечивает облучение ими одновременно большого участка зоны.

Благоприятные условия для внешних РЛС достигаются и тогда, когда внешняя РЛС облучает анализируемый участок зоны с малыми углами дифракции. Так при величине углов дифракции не более ±10° ЭПР объекта возрастает в десятки и сотни раз (Бляхман А.Б., Рунова И.А. Бистатическая эффективная площадь рассеяния и обнаружения объектов при радиолокации на просвет. "Радиотехника и электроника", 2001, том 46, №4, с.424-432), что приводит к уменьшению времени ожидания облучения t i , поскольку обнаружение объекта становится возможным при облучении его боковыми лепестками и фоном ДНА РЛС.

Выбор внешней РЛС производится на основе априорных, регулярно обновляемых данных о параметрах и местоположении РЛС. Эти данные позволяют составить цифровую карту соответствия участков контролируемого пространства радиолокационным станциям, подлежащим использованию в качестве внешних при контроле этих участков. Указанная карта дает возможность обеспечить автоматическую перестройку параметров приемного канала для обзора участков зоны в пассивном режиме.

Таким образом, достигается уменьшение времени ожидания облучения внешним РЭС осматриваемого направления в зоне обзора и обеспечивается решение поставленной задачи - увеличение времени работы РЛС в пассивном режиме.

Изобретения иллюстрируются следующими чертежами.

Фиг.1 - блок-схема наиболее близкой РЛС;

Фиг.2 - блок-схема заявляемой РЛС.

Заявляемая радиолокационная станция (фиг.2) содержит пассивный канал 1, активный канал 2 и блок управления каналами 3, при этом пассивный канал 1 включает последовательно соединенную приемную антенну 4 и приемник 5, активный канал 2 включает последовательно соединенные антенну 6, антенный переключатель 7, приемник 8 и устройство вычисления дальности 9, а также синхронизатор 10 и передатчик 11, выход которого соединен со входом антенного переключателя 7, причем первый и второй выходы синхронизатора 10 соединены соответственно со входом передатчика 11 и вторым входом устройства вычисления дальности 9, блок управления каналами 3 включает ЗУ 12 и соединенный с его выходом вычислитель 13, выход которого соединен со вторым входом приемника 5, а второй его вход соединен с третьим выходом синхронизатора 10, а также вычислитель 14, вход и выход которого соединены соответственно с выходом приемника 5 и входом синхронизатора 10.

Заявляемая радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.

Приемная антенна 4 и антенна 6 - ФАР с электронным сканированием по азимуту и углу места и с круговым механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации, под ред. М.Сколника, т.2, М., "Сов. радио", 1977, стр.132-138).

Приемники 5 и 8 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. М., 1967, стр.343-344).

Антенный переключатель 7 - балансный антенный переключатель на базе циркулятора (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. Военное издательство, 1967, стр.166-168).

Устройство вычисления дальности 9 - цифровой вычислитель, реализующий вычисление дальности до объекта по величине запаздывания отраженного сигнала (Теоретические основы радиолокации. /Под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр.221).

Синхронизатор 10 - Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В.Григорина-Рябова, стр.602-603.

Передатчик 11 - многокаскадный импульсный передатчик на клистроне (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, стр.277-278).

ЗУ 12 - запоминающее устройство (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В.Тарабрина, - М.: "Радио и связь", 1984).

Вычислитель 13 - цифровой вычислитель, реализующий выбор РЭС в соответствии с критериями (3)-(6).

Вычислитель 14 - цифровой вычислитель, реализующий управление активным каналом в соответствии с критериями (7).

Заявляемая РЛС работает следующим образом.

Данные о местоположении РЭС, временных интервалах работы РЭС на излучение, длинах волн излучаемых РЭС сигналов, мощности излучения и ее изменении в зависимости от углов, под которыми облучаются участки зоны обзора, поступают от средств электронной разведки и записывается в ЗУ 12, где хранятся и регулярно обновляются.

В процессе работы РЛС осуществляется анализ направлений зоны обзора с целью определения необходимости излучения зондирующего сигнала активного канала для измерения координат объекта. Для каждого направления зоны обзора определяется РЭС, наилучшим образом подходящее для использования. Выбор РЭС осуществляется в вычислителе 13 путем проверки критериев (3)-(6) для всех внешних РЭС, параметры которых записаны в ЗУ 12.

После того, как РЭС выбрано, производится настройка приемника 5 для приема сигналов этого РЭС. Для этого с выхода вычислителя 13 в приемник 5 подаются параметры сигналов выбранного РЭС. После чего с помощью приемной антенны 4 и приемника 5 принимается сигнал выбранного РЭС.

Если при приеме в анализируемом направлении обнаружен отраженный сигнал внешнего РЭС, удовлетворяющий условиям (7), то для обнаружения объекта и измерения его координат с выхода вычислителя 14 на вход синхронизатора 10 подается управляющий сигнал, по которому передатчиком 11 формируется высокочастотный зондирующий сигнал. С выхода передатчика 11 высокочастотный сигнал посредством антенного переключателя подается в антенну 6 и излучается. Отраженный от объекта сигнал принимается антенной 6 и посредством антенного переключателя 7 подается в приемник 8, где преобразуется на промежуточную частоту, фильтруется, усиливается и подается в устройство вычисления дальности 9. В устройстве вычисления дальности 9 по величине времени запаздывания отраженного сигнала вычисляется дальность до объекта R 0 . Азимут и угол места объекта (ε 0 и β 0 соответственно) определяются по положению луча антенны 6.

Если в течение допустимого времени ожидания пассивным каналом 1 уровень принимаемого излучения РЭС не превысил порогового значения, т.е. условия (7) не выполнились, то сигнал активного канала 2 в этом направлении не излучается. Луч приемной антенны 4 пассивного канала 1 перемещается в следующее, не осмотренное ранее, направление контролируемой зоны, и процесс повторяется.

1. Способ контроля воздушного пространства, облучаемого внешними источниками излучения, заключающийся в обзоре пространства радиолокационной станцией (РЛС) в пассивном режиме, в приеме отраженной объектом энергии внешнего радиоэлектронного средства (РЭС), в определении границ зоны, в пределах которых отношение отраженной объектом энергии РЭС к шуму больше порогового значения, и в излучении сигналов РЛС в активном режиме только в те направления зоны, в которых обнаружена отраженная энергия РЭС, отличающийся тем, что осуществляют прием энергии того внешнего РЭС, время ожидания облучения которым осматриваемого направления наименьшее и не превышает допустимого, определяемого, исходя из допустимого времени увеличения периода обзора РЛС, при этом используемая информация о временных интервалах работы РЭС на излучение от средств электронной разведки запоминается и регулярно обновляется для каждого направления зоны обзора РЛС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве внешних РЭС выбирают наземные РЛС, в том числе РЛС сопредельных государств, при этом их параметры определяют на основании априорной информации от средств электронной разведки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для просмотра участка зоны выбирают те внешние РЛС, для которых при прочих равных условиях соотношение наибольшее, где Д максi - максимальная дальность действия i-й внешней РЛС, Д фактi - расстояние от i-й внешней РЛС до просматриваемого участка зоны.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что для просмотра участка зоны выбирают те внешние РЛС, для которых при прочих равных условиях углы дифракции наименьшие.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что для просмотра участка зоны выбирают внешние РЛС с широкой ДНА в угломестной плоскости.

6. Способ по п.2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на основании запоминаемой и обновляемой информации от средств электронной разведки о местоположении РЭС, временных интервалах работы РЭС на излучение, длинах волн излучаемых сигналов, мощности излучения и ее изменения в зависимости от углов, под которыми облучаются анализируемые участки зоны обзора, составляют карту соответствия участков контролируемой зоны параметрам внешних радиолокационных станций, подлежащим использованию при контроле этих участков.

7. Радиолокационная станция, содержащая пассивный канал, включающий последовательно соединенную приемную антенну и приемник, и активный канал, включающий последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, приемник и устройство вычисления дальности, а также синхронизатор и передатчик, выход которого соединен со входом антенного переключателя, причем первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно со входом передатчика и вторым входом устройства вычисления дальности, отличающаяся тем, что в пассивный канал введены блок управления каналами, содержащий ЗУ и соединенный с его выходом вычислитель, реализующий выбор радиолокационного средства (РЭС), а также введен вычислитель, реализующий управление активным каналом, при этом выход вычислителя, реализующего выбор РЭС, соединен со вторым входом приемника пассивного канала, а второй вход вычислителя, реализующего выбор РЭС, соединен с третьим выходом синхронизатора активного канала, вход вычислителя, реализующего управление активным каналом, соединен с выходом приемника пассивного канала, а выход соединен с входом синхронизатора активного канала.

Изобретение относится к геодезическим измерениям с использованием спутниковых радионавигационных систем, преимущественно при работе в условиях сильного влияния отраженных сигналов, в частности при работах в залесенной местности, а также в городских стесненных условиях

Способ контроля воздушного пространства, облучаемого внешними источниками излучения, и радиолокационная станция для его реализации

Радиолокационным полем называется область пространства с заданной высотой нижней граница, в пределах которого группировка РЛС обеспечивает надежное обнаружение, определение координат воздушных целей и непрерывное их сопровождение.

Радиолокационное поле образуется из зон видимости РЛС.

Зоной видимости (обнаружения) называется область пространства вокруг РЛС в пределах которой станция может обнаруживать и сопровождать воздушные цели с заданной вероятностью.

Каждый тип РЛС свою имеет зону видимости, она определяется конструкцией антенны РЛС и её тактико-техническими характеристиками (длиной волны, мощностью передатчика и другими параметрами).

Отмечены следующие важные особенности зон обнаружения РЛС, которые необходимо учитывать при создании группировки подразделений разведки:

Граница зон видимости РЛС показывают дальность обнаружения целей в зависимости от высоты полета цели.

На формирование диаграммы направления РЛС особенно метрового и дециметрового диапазона оказывает существенное влияние земная поверхность.

Следовательно, местность будет оказывать существенное влияние на зоны видимости РЛС. Причем, влияние местности в различных направлениях от точки стояния РЛС различно. Следовательно, дальности обнаружения однотипных воздушных целей на одной и той же высоте на различных направлениях могут быть разными.

РЛС обнаружения используются для ведения разведки воздушного противника в режиме кругового поиска. Ширина диаграммы направленности такой РЛС в вертикальной плоскости ограничена и обычно составляет 20-30°. Это обуславливает наличие в зоне видимости РЛС так называемых "мертвых воронок", где наблюдение воздушных целей невозможно.

На возможность непрерывного сопровождения воздушных целей в зоне видимости РЛС оказывает влияние и отражения от местных предметов, в результате чего около центра экрана индикатора появляется засвеченная область. Сопровождение целей в зоне местных предметов затруднено. Если даже РЛС развернуты на позиции отвечающей предъявляемым к ней требованиям, на среднепересеченной местности радиус зоны местных предметов достигает 15-20 км относительно центра позиции. Включение аппаратуры защиты от пассивных помех (системы селекции движущейся цели) не полностью "снимает" с экранов РЛС отметки от местных предметов и при большой интенсивности отражений от местных предметов наблюдение целей в этой зоне затруднено. Кроме того при работе РЛС с включенной аппаратурой СДЦ на 10-15% уменьшается дальность обнаружения воздушных целей.

Сечение зоны видимости РЛС в горизонтальной плоскости на данной высоте условно можно принять за кольцо с центром в точке стояния РЛС. Внешний радиус кольца определяется максимальной дальностью обнаружения воздушной цели данного типа на заданной высоте. Внутренний радиус кольца определяется радиусом "мертвой воронки" РЛС.

При создании группировки РЛП в системе разведки должно быть обеспечено выполнение следующих требований:

Максимально возможный вынос уверенного обнаружения в наиболее вероятном направлении налетов авиации противника (перед передним краем).

Сплошное радиолокационное поле должно перекрывать пространство над всей территорией оперативного построения войск, на всех возможных высотах полета воздушного противника.

Вероятность обнаружения целей в любой точке сплошного поля должна быть не ниже 0.75.

Радиолокационное поле должно обладать высокой устойчивостью.

Максимальная экономия средств радиолокационной разведки (количества РЛС).

Следует остановиться на выборе оптимального значения высоты нижней границы сплошного радиолокационного поля, так как это является одним из важнейших условий выполнения перечисленных требований.

Две соседние станции обеспечивают сплошное радиолокационное поле только начиная с некоторой минимальной высоты (H min), причем чем меньше расстояние между РЛС, тем ниже нижняя граница сплошного поля.

То есть чем меньше задана высота нижней границы поля, тем ближе требуется располагать РЛС, тем больше потребуется РЛС для создания поля (что противоречит вышеуказанным требованиям).

Кроме того, чем меньше высота нижней граница поля, тем меньше вынос зоны уверенного обнаружения на этой высоте перед передним краем.

Состояние и тенденции развития СВН уже в настоящее время требует создания радиолокационного поля в диапазоне высот от нескольких десятков метров (50-60 м.).

Однако для создания поля с такой высотой нижней границы потребуется огромное количество радиолокационных средств. Расчеты показывают, что при понижении высоты нижней границы поля с 500 м до 300 м потребность количества РЛС возрастает в 2,2 раза, а при понижении с 500 м до 100 м. – в 7 раз.

Кроме того нет острой необходимости в едином сплошном радиолокационном поле с такой малой высотой.

В настоящее время рациональным считается создание сплошного поля в полосе действия фронта (армии) наземными РЛС с высотой нижней границы З00-500 метров перед передним краем и в тактической глубине.

Высота верхней границы радиолокационного поля, как правило, не задается и определяется возможностями РЛС, состоящих на вооружении ртп.

Для выработки общей методики расчета величин интервалов и дистанций между подразделениями радиолокационной разведки подразделениями радиолокационной разведки в единой их группировке примем следующие допущения:

1. Все подразделение вооружены однотипными РЛС, в каждом подразделении одна РЛС;

2. Характер местности не оказывает существенного влияния на зоны видимости РЛС;

Условие: Пусть требуется создать сплошное РЛ поле с высотой нижней границы «Н min». Радиус зоны видимости (дальность обнаружения) РЛС на «Н min» известен и равен «Д».

Задача может быть решена расположением РЛС двумя способами:

В вершинах квадратов;

В вершинах равносторонних треугольников (в шахматном порядке).

При этом РЛ поле на «Н min» будет иметь вид (Приложение 4 и 5)

Расстояние между РЛС будет равно:

При первом способе d=Д =1,41 Д;

При втором d=Д =1,73 Д;

Из сравнения этих рисунков можно сделать вывод о том, что создание РЛ поля способом расположения РЛС в вершинах равносторонних треугольников (в шахматном порядке) экономически более выгодно так как при этом требуется меньшее количество станций.

Группировку средств разведки, расположенных по углам равностороннего треугольника назовем группировкой типа «А».

Будучи выгодной с точки зрения экономии средств, группировка типа «А» не обеспечивает других важнейших требований. Так например выход из строя любой из РЛС приводит к образованию больших провалов в РЛ поле. Потери воздушных целей при проводке будут наблюдаться даже при исправной работе всех РЛС, так как не перекрыты «Мертвые воронки» в зонах видимости РЛС.

Группировка типа «А» имеет неудовлетворительные характеристика поля перед передним краем. На участках, занимающих в общей сложности свыше 20 % ширины полосы фронта вынос зоны разведки перед передним краем на 30-60 % меньше возможного. Если учесть еще искажение зон видимости РЛС за счет влияния характера местности вокруг позиций, то в целом можно сделать вывод группировка типа «А» может применяться только в исключительных случаях при остром недостатке средств и на второстепенных направлениях в глубине оперативного построения войск фронта, но не вдоль линии фронта

В приложении представлена группировка РЛС, которую условно назовем группировкой типа «Б». Здесь РЛС расположены также в аршинах равносторонних треугольников, но со сторонами равными дальности обнаружения «Д» на высоте нижней границы поля в несколько линий. Интервалы между РЛС в линиях d=Д, а дистанция между линиями

С= Д = 0,87 Д.

В любой точке поля, создаваемого группировкой типа «Б» пространство просматривается одновременно тремя РЛС, а на некоторых участках даже семью. Благодаря этому достигается высокая устойчивость РЛ поля и надежность проводки воздушных целей при вероятности обнаружения близкой к единице. Эта группировка обеспечивает перекрытие «мертвых воронок» РЛС и зон местных предметов (что может быть достигнуто только при d=Д), а такжеисключает возможные провалы в поле за счет искажения зон видимости РЛС из-за влияния местности вокруг позиции.

Для обеспечения непрерывности РЛ поля во времени каждая РЛС, участвующая в создании поля должна работать круглосуточно. Практически это не выполнимо. Поэтому в каждой точке должна быть развернута не одна, а две или несколько РЛС, которые и образуют РЛП.

Обычно каждый РЛП развертывается одной РЛР из состава ортб.

Для создания сплошного РЛ поля рлп целесообразно располагать в несколько линий в шахматном порядке (в вершинах равносторонних треугольников),

Интервалы между постами необходимо выбирать исходя из заданной высоты нижней границу РЛ поля (Н min).

Интервалы между рлп целесообразно выбирать равными дальности обнаружения воздушных целей «Д» на высоте «Н min» нижней граница поля в этом районе (d=Д)

Дистанция между линиями РЛП должна быть в пределах 0,8-0,9 дальности обнаружения на высоте нижней границ поля «Н min».

BC / NW 2015 № 2 (27): 13 . 2

КОНТРОЛЬ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА ЧЕРЕЗ КОСМОС

Климов Ф.Н., Кочев М. Ю., Гарькин Е.В., Луньков А.П.

Высокоточные средства воздушного нападения, такие как крылатые ракеты и беспилотные ударные самолёты, в процессе своего совершенствования стали обладать большой дальностью от 1500 до 5000 километров. Малозаметность таких целей во время полёта требует их обнаружения и идентификации на траектории разгона. Зафиксировать такую цель на большом расстоянии возможно, либо загоризонтными радиолокационными станциями (ЗГ РЛС), либо с помощью локационных или оптических систем спутникового базирования.

Ударные беспилотные самолёты и крылатые ракеты летают чаще всего со скоростями близкими к скоростям пассажирских воздушных судов, следовательно, нападение такими средствами может быть замаскировано под обычное воздушное движение. Это ставит перед системами контроля воздушного пространства задачу выявления и идентификации таких средств нападения от момента пуска и на максимальной дальности от рубежей эффективного поражения их средствами ВКС. Для решения данной задачи необходимо применять все имеющиеся и разрабатываемые системы контроля и наблюдения за воздушным пространством, в том числе загоризонтные РЛС и спутниковые группировки.

Запуск крылатой ракеты или ударного беспилотного самолёта может быть осуществлён из торпедного аппарата сторожевого катера, с внешней подвески самолёта или с пусковой установки замаскированной под стандартный морской контейнер, расположенный на гражданском сухогрузе, автомобильном прицепе, железнодорожной платформе. Спутники системы предупреждения о ракетном нападении уже сегодня фиксируют и отслеживают координаты запусков беспилотных самолётов или крылатых ракет в горах и в океане по факелу двигателя на участке разгона. Следовательно, спутникам системы предупреждения о ракетном нападении необходимо отслеживать не только территорию вероятного противника, но и акваторию океанов и материков глобально.

Размещение радиолокационных систем на спутниках, для контроля воздушно-космического пространства сопряжено сегодня с трудностями технологического и финансового характера. Но в современных условиях такая новая технология как вещательное автоматическое зависимое наблюдение (АЗН-В) может быть использована для контроля воздушного пространства через спутники. Информацию с коммерческих воздушных судов по системе АЗН-В можно собирать с помощью спутников, разместив на их борту приёмники, работающие на частотах АЗН-В и ретрансляторы полученной информации на наземные центры контроля воздушного пространства. Таким образом, есть возможность создать глобальное поле электронного наблюдения за воздушным пространством планеты. Спутниковые группировки могут стать источниками полётной информации о воздушных судах на достаточно больших территориях.

Информация о воздушном пространстве, приходящая от приёмников системы АЗН-В расположенных на спутниках, даёт возможность контролировать воздушные суда над океанами и в складках местности горных массивов континентов. Эта информация позволит нам выделять средства воздушного нападения из потока коммерческих воздушных судов с последующей их идентификацией.

Идентификационная информация АЗН-В о коммерческих воздушных судах, поступающая через спутники, создаст возможность снизить риски терактов и диверсий в наше время. Кроме того такая информация даст возможность обнаруживать аварийные воздушные суда и места авиационных катастроф в океане вдали от берегов.

Оценим возможность применения различных спутниковых систем для приёма полётной информации самолётов по системе АЗН-В и ретрансляции данной информации на наземные комплексы контроля воздушного пространства. Современные воздушные суда передают полётную информацию по системе АЗН-В с помощью бортовых транспондеров мощностью 20 Вт на частоте 1090 МГц.

Система АЗН-В работает на частотах, которые свободно проникают через ионосферу Земли. Передатчики системы АЗН-В, расположенные на борту воздушных судов имеют ограниченную мощность, следовательно, приёмники, расположенные на борту спутников должны иметь достаточную чувствительность.

Используя энергетический расчёт спутниковой линии связи Самолёт-Спутник, мы можем оценить максимальную дальность, на которой возможен приём информации спутником с воздушных судов. Особенность используемой спутниковой линии это ограничения на массу, габаритные размеры и энергопотребление, как бортового транспондера самолёта, так и бортового ретранслятора спутника.

Для определения максимальной дальности, на которой возможен приём спутником АЗН-В сообщений, воспользуемся известным уравнением для линии спутниковых систем связи на участке земля – ИСЗ:

где

– эффективная мощность сигнала на выходе передатчика ;

– эффективная мощность сигнала на входе приемника;

– коэффициент усиления передающей антенны;

– наклонная дальность от КА до приёмной ЗС;

–длина волны на линии «ВНИЗ»

волны на линии «Вниз»;

– эффективная площадь апертуры передающей антенны;

– коэффициент передачи волноводного тракта между передатчиком и антенной КА;

– КПД волноводного тракта между приёмником и антенной ЗС;

Преобразуя формулу – находим наклонную дальность, на которой возможен приём спутником полётной информации:

d = .

Подставляем в формулу параметры соответствующие стандартному бортовому транспондеру и приёмному стволу спутника. Как показывают расчёты, максимальная дальность передачи на линии самолёт-спутник равна 2256 км. Такая наклонная дальность передачи на линии самолёт-спутник возможна только при работе через низкоорбитальные группировки спутников. При этом, мы используем стандартное бортовое оборудование воздушных судов, не усложняя требования к коммерческим летательным аппаратам.

Наземная станция приёма информации имеет значительно меньшие ограничения по массе и габаритам чем бортовая аппаратура спутников и самолётов. Такая стация может быть оснащена более чувствительными приёмными устройствами и антеннами с высоким коэффициентом усиления. Следовательно, дальность связи на линии спутник-земля зависит только от условий прямой видимости спутника.

Используя данные орбит спутниковых группировок, мы можем оценить максимальную наклонную дальность связи между спутником и наземной станцией приёма по формуле:

где Н–высота орбиты спутника;

– радиус Земной поверхности.

Результаты расчётов максимальной наклонной дальности для точек на различных географических широтах представлены в таблице 1.

		Орбком	Иридиум	Гонец	Глобалстар	Сигнал
Высота орбиты, км				1400	1414	1500
Радиус Земли северный полюс, км	6356,86	2994,51	3244,24	4445,13	4469,52	4617,42
Радиус Земли северный полярный круг, км	6365,53	2996,45	3246,33	4447,86	4472,26	4620,24
Радиус Земли 80°, км	6360,56	2995,34	3245,13	4446,30	4470,69	4618,62
Радиус Земли 70°, км	6364,15	2996,14	3245,99	4447,43	4471,82	4619,79
Радиус Земли 60°, км	6367,53	2996,90	3246,81	4448,49	4472,89	4620,89
Радиус Земли 50°, км	6370,57	2997,58	3247,54	4449,45	4473,85	4621,87
Радиус Земли 40°, км	6383,87	3000,55	3250,73	4453,63	4478,06	4626,19
Радиус Земли 30°, км	6375,34	2998,64	3248,68	4450,95	4475,36	4623,42
Радиус Земли 20°, км	6376,91	2998,99	3249,06	4451,44	4475,86	4623,93
Радиус Земли 10°, км	6377,87	2999,21	3249,29	4451,75	4476,16	4624,24
Радиус Земли экватор, км	6378,2	2999,28	3249,37	4451,85	4476,26	4624,35

Максимальная дальность передачи на линии самолёт-спутник меньше чем максимальная наклонная дальность на линии спутник-земля у спутниковых систем Орбком, Иридиум и Гонец. Наиболее близка максимальная наклонная дальность данные к рассчитанной максимальной дальности передачи данных у спутниковой системы Орбком.

Расчёты показывают, что возможно создать систему наблюдения за воздушным пространством, использующую спутниковую ретрансляцию АЗН-В сообщений с воздушных судов на наземные центры обобщения полётной информации. Такая система наблюдения позволит увеличить дальность контролируемого пространства с наземного пункта до 4500 километров без использования межспутниковой связи, что обеспечит увеличение зоны контроля воздушного пространства. При использовании каналов межспутниковой связи мы сможем контролировать воздушное пространство глобально.

Рис.1 «Контроль воздушного пространства с помощью спутников»

Рис.2 «Контроль воздушного пространства с межспутниковой связью»

Предлагаемый метод контроля воздушного пространства позволяет:

Расширить зону действия системы контроля воздушного пространства, в том числе на акваторию океанов и территорию горных массивов до 4500 км от приёмной наземной стации;

При использовании межспутниковой системы связи, контролировать воздушное пространство Земли возможно глобально;

Получать полётную информацию от воздушных судов независимо от зарубежных систем наблюдения воздушного пространства;

Селектировать воздушные объекты, отслеживаемые ЗГ РЛС по степени их опасности на дальних рубежах обнаружения.

Литература:

1. Федосов Е.А. «Полвека в авиации». М: Дрофа, 2004.

2. «Спутниковая связь и вещание. Справочник. Под редакцией Л.Я.Кантора». М: Радио и связь, 1988.

3. Андреев В.И. «Приказ Федеральной службы воздушного транспорта РФ от 14 октября 1999г. № 80 «О создании и внедрении системы радиовещательного автоматического зависимого наблюдения в гражданской авиации России».

4. Трасковский А. «Авиационная миссия Москвы: базовый принцип безопасного управления». «Авиапанорама». 2008. №4.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью