АО «Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы» logo

Статьи

автор

Акционерное общество «Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы»

Основы пространственно распределённых систем РЭБ


avatar author

Автор: Перунов Юрий Митрофанович,

советник генерального директора

В статье представлен анализ пространственно распределённых систем РЭБ. Представлены оценки эффективности этих систем в сравнении с классическими технологиями создания мощных и сверхмощных станций.

Развитие и совершенствование информационных каналов систем управления оружием определяет необходимость создания эффективных средств нейтрализации этих каналов – средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Одной из приоритетных задач средств РЭБ является защита наземных объектов ВВСТ от возможности их обнаружения и огневого поражения управляемым оружием системами авиационного базирования, включающих самолётные РЛС такие, как дальнего радиолокационного обзора, РЛС (ДРЛО), бокового обзора, РЛС обеспечения полётов на малых высотах и РЛС управления оружием.

Размещение на достаточно большой площади наземных объектов ВВСТ определяет формирование средствами РЭБ зонального прикрытия в условиях групповой защиты этих объектов или создание средств РЭБ индивидуальной защиты каждого объекта, последние для наземных средств РЭБ не нашли применения как по техническим проблемам размещения на объектах ВВСТ, так и по тактики боевого применения, включающих электромагнитную совместимость.

Эффективность наземных средств РЭБ, обеспечивающие некоторую зону прикрытия объектов ВВСТ, размещённых на площади So определяется отношением площади прикрываемой средствами РЭБ Sn к площади размещения объектов

(1)

Очевидно, значение эффективности равно вероятности р прикрытия объектов помехами станции помех, находящихся в зоне площади So.

Эффективность подавления информационных каналов РЛС определяется уровнем отношения помеха / сигнал на входе обнаружителя приёмного устройства РЛС, определяемого энергетическим потенциалом станции помех, параметрами сигналов помех и подавляемой РЛС, а также взаимным расположением (дальностью) станция помех и РЛС.

Значение энергетического потенциала в условия подавления РЭС типа РЛС определяется как [1], [2]:

(2)

где Pп – выходная мощность передающих устройств станций помех; Gп – коэффициент усиления антенны передающих устройств станций помех; Rп – расстояние станция помех – подавляемое РЭС; ΔFп – ширина спектра сигнала помехи станций помех; Ϭ – эффективная поверхность рассеивания защищаемых объектов; Q – коэффициент подавления РС – отношение значений мощности помехи к мощности сигнала на входе приемных устройств подавляемых РЭС; G1 – уровень боковых лепестков РЛС, по которым обеспечивается подавление; Ro – расстояние РЛС – объект разведки; ΔF0 – полоса пропускания приемных устройств РЛС; η – коэффициент совпадения поляризаций сигналов РЛС и помех.

В условиях обеспечения прикрытия объектов ВВСТ одной станцией помех значение зоны защиты определяется сектором подавления по боковым лепесткам G1 антенн РЛС.

На рис 1 представлен график усреднённой зависимости вероятности подавления сектора обзора авиационных РЛС управления оружием от уровня боковых лепестков минус дБ относительно главного лепестка, по которым обеспечивается условия выполнения необходимых значений коэффициента подавления.

Рис.1. Зависимость вероятности сектора обзора от уровня подавляемых боковых лепестков РЛС.


В РЛС типа ДРЛО АВАКС использованы технологии значительного снижения боковых лепестков до минус 40-50 дБ,

Как видно из выражения (2) значение требуемого энергетического потенциала станции помех обратно пропорционально уровню боковых лепестков подавления РЛС и при условии подавления только по главному лепестку энергетический потенциал может быть уменьшен на 30-50 дБ.

Представляет интерес определить по критерию эффективность/стоимость пространственно распределённой наземной системы РЭБ обеспечивающей формирование поля помех и в некоторой зоне защиту (секторе обнаружения РЛС) объектов ВВСТ

Как показывает анализ проведённых ОКР по разработки и производства наземных станций помех стоимость образцов имеет степенную зависимость от основных характеристик станций помех - энергетического потенциала, ширины полосы рабочих частот и пропускной способности.

При известной стоимости некоторого аналога стоимость других станций помех определяется как:

(3)

где Сан –стоимость аналога станции помех, РG, (PG)ан - энергетический потенциал разрабатываемой станций помех и аналога, п, пан – пропускная способность разрабатываемой станций помех и аналога ΔF, ΔFан – полоса рабочих частот разрабатываемой станций помех и аналога, Кс – коэффициент изменения стоимости, в зависимости от схемно-конструктивных и технологических решений при разработки и серийном производстве станций помех. Среднее значение коэффициента Кс=1,9.

При равенстве рабочих частот разрабатываемой станции помех выражение (3) стоимость определится как:

(4)

В условиях формирования системы РЭБ в составе по станций помех стоимость комплекса будет:

(5)

Если принять априори, что j-я станция помех будет обеспечивать подавление i-ой РЛС с вероятностью pj, то эффективность подавления п РЛС будет равна

(6)

В случаи равенства станций помех вероятностей подавления р эффективность подавления системой РЭБ из (6) преобразуется как

(7)

Тогда критерий эффективность/стоимость применительно к полю помех наземной системы РЭБ и подавляющей поле сигналов из условий (5, 7) будет

(8)

Выражение (8) определяющее на практике сравнения различных вариантов станций помех по критерию эффективность/стоимость является не совсем удобным с точки зрения определения оптимальные характеристики пространственно распределённого поля помех.

Для оценки исследуемых методов синтеза пространственно распределённой наземной системы РЭБ целесообразно вести сравнительный анализ с некоторой гипотетической системы РЭБ, состоящей из одной станции помех, обеспечивающей подавление поля сигналов в заданной зоне защиты объектов ВВСТ с 100% вероятностью.

Тогда нормированный критерий эффективность /стоимость будет определяться как:

(9)

где , , G1(p) – значение функции распределения уровня боковых лепестков (график рис. 1) G1 - значение уровня бокового лепестка, по которому обеспечивается подавление РЛС, q – скважность помехи.

Следует отметить, что параметр скважность в условиях зонального прикрытия пространственно распределённых объектов ВВСТ в значительной степени определяет эффективность подавление (исключение составляют имитационные однократные и многократные импульсные помехи).

Значение скважности квазинепрерывной помехи определяется как

(10)

где ΔТо время выключения помех за время контакта станции помех с подавляемой РЛС Tk

На рис. 2 представлены расчётные значения критерия Ψ для разных значений вероятности подавления одной станции (уровня подавления боковых лепестков антенн РЛС) в зависимости от числа станций формирующих поле помех при изменении числа РЛС поля сигналов.

Рис 2. Зависимость значения критерия ? от числа станций помех и уровня подавления боковых лепестков антенн РЛС


Как видно из графиков при формировании зональной зашиты распределённых на площади объектов ВВСТ по критерию эффективность/стоимость пространственно распределённые системы формирующие поле сигналов эффективней на порядок и больше мощных и сверх мощных станций помех наземного базирования.

Преимущества пространственно распределённых систем в составе маломощных станций помех определяются:

- относительно низкой стоимости оптимального состава наземной системы РЭП;

- высокой надежности системы за счёт резервирования маломощных станций (выход из строя 5-7% станций не значительно снижает эффективность системы);

- автоматическая боевая работа станций помех, в условиях передачи команд от системы управления комплекса на включение (выключения) и контроля работоспособности станций;

- высокая пропускная способность системы без снижения эффективности РЭП;

- практически полное исключение возможности поражения станций помех ракетами с пассивными головками самонаведения;

- отсутствие систем наведения антенн по направлению за счёт применения широких диаграмм направленности;

- малое потребление от первичной сети позволяют использовать автономные источники питания:

- применение твёрдотельных электронных компонентов обеспечивает минимизацию массо-габаритных характеристик.

Недостатком пространственно распределённой системы являются вопросы эксплуатации в войсках. Значительное число станций помех (например, для обеспечения защиты объектов ВВСТ на площади 250х250 км2 необходимо порядка 50 станций помех) требует специальных мер размещения и защиты от возможного хищения станций

Размещение станций на местности для обеспечения эффективности защиты объектов ВВСТ должно быть таким образом, чтобы было обеспечено «сшивание» сигналов помех от каждой станции в условия сканировании по угловым координатам антенн РЛС, что требует размещения одной станции от другой на дальностях нескольких км.

Возможное сокращение числа станций в пространственно распределённой системе РЭП это формирование определённых особо опасных участках боевых действий или использование мачт мобильных систем связи для размещения станций помех.

Примером такого применения был разработанный в конце 80-х годов прошлого века комплекс «Туман» для подавления ДРЛО типа АВАКС. В составе 16 станций помех система обеспечивал формирование эффективных помех защиты самолетов по фронту более 50 км.

Опытные образцы системы «Встреча» для защиты на марше бронетанковой техники от РЛС разведывательно-ударных комплексом обеспечивали решения задач подавления РЛС на ходу в составе колон бронетанковой техники.

Разработанная в ОАО «НТЦ РЭБ» пространственно распределённая система помех приёмникам потребителей спутниковых радионавигационных систем успешно использует для размещения станций помех вышки мобильных систем связи.

Следует отметить, что в условиях подавления авиационных РЛС, имеющих постоянное с некоторой частотой ? сканирование антенной по угловым координатам пространственно распределённая система станций помех позволяет определять координаты подавляемых РЛС

Рис. 3. Схема размещения станций помех и определения местоположения РЛС.

При известных дальностях размещения станций помех на местности относительно друг друга в условиях сканирования РЛС с практически постоянной частотой, что особенно характерно для РЛС ДРЛО имеет место последовательное обнаружение станциями помехизлучение главного лепестка с интервалами пропорциональной расстояниями между станциями и обратно пропорционально частоте сканирования и дальности до РЛС.

Разность отсчёта времени приёма излучения главного лепестка определяет угол при вершине пеленга на РЛС как

(11)

Углы пеленга относительно станции помех при этом будут определяться

(12)

Учитывая, что в станциях помех системы ширина диаграмм направленности составляет порядка 60о позволяют первичное определение пеленга.

Тогда дальность до подавляемой РЛС будет равна:


(13)

Принимая во внимание что для больших дальностях до РЛС с достаточной степенью приближения при углах визирования ??10о можно определить дальность

(14)

так как

Суммарная среднеквадратичная ошибка определения дальности равна

(15)


Оценки относительных СКО применительно к пространственно распределённой системе «Туман» в условиях подавления ДРЛО при расстояниях 2 км между станциями и СКО определения времени задержки обнаружения сигналов РЛС 2 мкс СКО определения дальности составило 0,08-0,15 при дальностях 150-300 км.

Таким образом, пространственно распределённые системы РЭБ имеют определённые преимущества в решении задач зональной защиты объектов ВВСТ в условиях массового использования авиационных РЛС различных типов. Эти системы РЭБ успешно позволяют решения многофункциональных задач пространственно распределённых систем радиотехнической разведки подавления различных типов радиоэлектронных средств.

Технологии пространственно распределённой РЭБ с высокой эффективностью могут быть использованы в авиации взаимно групповой защиты самолётов и военно-морском флоте.

Определение ОАО «НТЦ РЭБ» как ведущей организации по разработке пространственно распределённых систем позволит дальнейшее развитие этого направления в части как эффективных новейших технических решений, так и тактики применения систем РЭБ.


Литература

  1. Перунов Ю.М., К. Фомичев К.И., Юдин Л.М.. Радиоэлектронное подавление систем управления оружием М.: "Радиотехника, 2008. – 416 с. ил.]

  2. Куприянов А.И., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Основы теории. – М.: Вузовская книга, 2011. – 800 с. ил.