АО «Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы» logo

Статьи

автор

АО «Центральный научно-исследовательский институт экономики, информатики и систем управления»

Программно-аппаратные средства формирования управляемой радиоэлектронной обстановки


avatar author

Автор: Шеин Александр Владимирович,

Заместитель директора департамента – начальник центра технологий РЭБ и РЭЗ

В настоящее время и на ближайшую перспективу весьма актуальными для ВС РФ и других силовых ведомств являются мероприятия, связанные с формированием динамически изменяющейся радиоэлектронной обстановки (РЭО) на объектах и в заданных территориальных районах при решении широкого круга задач, связанных с подготовкой и применением вооруженных сил, а также с разработкой и испытанием радиоэлектронных средств (РЭС) на радиоэлектронную защиту (РЭЗ) при выполнении ОКР по заказу силовых министерств и ведомств.

Можно выделить две крупные группы задач создания динамически изменяемой РЭО в заданных территориальных районах и на объектах. Прежде всего – это задачи создания требуемой сигнальной и помеховой обстановки при испытаниях РЭС и систем на РЭЗ, при проведении учений и боевой подготовки войск, имитации ложных объектов и образцов вооружения и военной техники (ВВТ) и др. Вторая группа задач – это задачи контроля функционирования радиоэлектронного оборудования в процессе эксплуатации и обучения расчетов (операторов) техники связи и РЭБ в процессе боевой подготовки. Многие знакомы, как с выполняемыми и планируемыми в МО РФ работами в этом направлении, так и с определенными проблемами. Основная проблема, на наш взгляд, – это спонтанность, разбросанность по всевозможным программам и НИОКР при разработке подобных средств, их узкая специализация применения и, как следствие, – постоянно «разрастающееся» множество специализированных средств для испытаний и, особенно, для контроля функционирования всего парка имеющихся в стране радиотехнических систем. В результате это приводит к удорожанию и экономической нецелесообразности данного пути развития средств испытаний и контроля функционирования радиотехнических систем.

Разработка максимально расширенных по функциональным возможностям универсальных комплексов (средств) создания сигнальной и помеховой обстановки, имитации и контроля функционирования радиотехнических систем, позволяющих минимизировать число их видов, снизить затраты на их создание и применение, расширить возможности по управлению и изменению видов и параметров формируемых сигналов и помех несомненно является актуальной задачей.

Основой таких комплексов должна являться совокупность управляемых имитаторов радиосигналов, объединенных в единую сеть. Проведенный анализ рынка аппаратуры формирования радиосигналов показал, что номенклатура имитаторов радиоэлектронных сигналов отечественного производства ограничивается маломощными изделиями (типа «Шиповник-2», «Аврора», «Астра-2») с жестко фиксированным набором имитируемых радиосигналов и узкоспециализированными (как правило, покупными) приборами, разработанными для решения частных задач.

В качестве зарубежных аналогов можно рассматривать имитатор радиолокационных сигналов AN/PLM-4 (RSS) (рисунок 1).

Рис.1

Имитатор радиолокационных сигналов AN/PLM-4 (RSS) от компании ITT Exelis является современным портативным, экономически эффективным радиолокационным симулятором, предназначенным для тестирования приемников радиолокационного обнаружения, электронных систем измерения, контроля и радиоэлектронного противодействия. RSS-имитатор предназначен для проверки возможностей самолетов и вертолетов, надводных кораблей, подводных лодок и наземных транспортных средств по обнаружению и идентификации самых современных враждебных угроз.

Также в последние годы набрала популярность концепция SDR (Software-defined radio) – переконфигурируемого радиотракта, передающего уже оцифрованный сигнал на ЭВМ, где уже можно производить обработку программно. Плюсы такого подхода очевидны: отсутствие необходимости аппаратной реализации каждой конфигурации, относительная простота использования. По сути единственной из доступных SDR-платформ с широким диапазоном до недавнего времени была USRP от компании Ettus. В настоящее время уже можно говорить о следующем витке развития таких радиосистем – ориентированных прежде всего на любителей, энтузиастов и хакеров бюджетных SDR платформ HackRF и BladeRF (рисунок 2).



Рис.2

Оба проекта предоставляют минимальный набор софта для работы с устройствами, а также поддержку их программной прослойкой grosmosdr, что позволяет использовать это железо в связке со средством обработки сигналов GNURadio. В поддерживаемые диапазоны частот попадает практически все многообразие используемых технологий беспроводной передачи данных, от обычного FM-радио до Wi-Fi и модного нынче LTE.

Дополнительно возможно использование генераторов модулирующих сигналов типа R&S®AMU200A, что обеспечивает формирование достаточно широкой номенклатуры видов сигналов. Однако высокая цена и «закрытый» протокол информационного обмена ограничивают их применение для решения задач имитации радиоэлектронной обстановки.

С целью парирования указанных выше недостатков в АО «ЦНИИ ЭИСУ» разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК) имитации РЭО, основу которого составляют устройства имитации сигналов РЭС и комплект специального ПО имитации РЭО (рисунок 3).

Рис.3


В общем случае устройства имитации, число которых может составлять несколько десятков экземпляров, объединяются в единую пространственно-распределенную систему (сеть) и функционируют во времени и пространстве в соответствии с заданным сценарием. Управление работой имитаторов может быть как централизованным с удаленного пункта управления с использованием радиосредств («Си-Би»-радиостанций, радиомодемов), так и децентрализованным при ручном управлении с использованием встроенной панели управления.

Внешний вид устройства имитации приведен на рисунке 4.

Рис.4

В состав устройства имитации входят:

- блок имитации сигналов (БИС), содержащий модули формирователей сигналов на основе использования прямого цифрового синтеза и усилители мощности;

- блок электропитания, содержащий аккумуляторную батарею и модуль питания;

- набор антенн;

- блок дистанционного управления;

- специальное программное обеспечение (СПО).

Устройство имитации позволяет:

1) имитировать работу РЭС из состава информационно-управляющих систем (отечественных или вероятного противника) с целью:

- комплексной или индивидуальной подготовки должностных лиц органов управления и специалистов РЭБ и связи;

- проведения оперативно-тактических учений в условиях реальной помеховой обстановки;

2) имитировать работу узлов (средств связи) системы управления войсками и оружием в интересах дезинформации противника;

3) имитировать функционирование радиоэлектронных средств системы управления и связи защищаемых объектов различного назначения в интересах формирования ложного представления об объекте;

4) дистанционно управлять видами и параметрами излучаемого радиосигнала (частота несущей, необходимая ширина полосы частот, уровень выходной мощности), временем включения/выключения устройств по радиоканалу или Ethernet.

Устройство имеет следующие технические характеристики:

1) диапазон рабочих частот – 3 - 3000 МГц в литерном исполнении;

2) ширина полосы излучения – 50 Гц - 100 МГц;

3) выходная мощность – не менее 10 Вт с программной регулировкой уровня мощности;

4) напряжение питания – 12 - 36 В;

5) время непрерывной работы от аккумулятора в типовых условиях применения – до 10 ч;

6) габаритные размеры – 450?240?480 мм;

7) вес в сборе – не более 20 кг;

8) дальность управления – 5 км (до 10 км при обеспечении прямой видимости);

9) интерфейсы управления Ethernet, RS-232 и USB (опционно);

10) наличие встроенной системы реального времени;

11) виды имитируемых радиосигналов:

- немодулированная несущая;

- амплитудная модуляция/манипуляция;

- амплитудная однополосная модуляция;

- амплитудная модуляция с подавленной несущей;

- частотная модуляция/манипуляция;

- фазовая модуляция/манипуляция;

- амплитудно-фазовая манипуляция;

- импульсная модуляция;

- сигнал стандарта GSM;

- сигнал с ППРЧ.

Номенклатура сигналов может быть расширена в зависимости от требований к устройству без существенных технических доработок.

В состав изделия входят излучающие антенны на разные частотные диапазоны. Возможно перекрытие требуемого диапазона за счет использования антенны Diamond D-130NJ и штыревой антенны Diamond RH799.

Специальное программное обеспечение имитатора подразделяется на СПО низкого уровня и СПО высокого уровня.

СПО низкого уровня предназначено для обеспечения работы устройства на этапах загрузки, обработки команд и прерываний, работы встроенных вычислительных функций и др. Структурная схема СПО низкого уровня, поясняющая его функциональные особенности, приведена на рисунке 5.


Рис.5


СПО высокого уровня предназначено для реализации интерфейса пользователя по управлению устройством (группой устройств), автоматической проверки технического состояния, задания параметров излучаемых радиосигналов и др. Структурная схема СПО высокого уровня приведена на рисунке 6.

Рис.6


СПО высокого уровня осуществляет выполнение следующих функций:

- автоматическую проверку технического состояния управляемых изделий;

- выбор сценария операции (боевых действий) из перечня заданных сценариев;

- формирование графика функционирования совокупности имитируемых РЭС во времени в зависимости от выбранного сценария (по заданным нормативам);

- управление имитацией функционирования РЭС в соответствии со сформированным графиком (управление временем включения/выключения, выходом в эфир на заданное время с заданными параметрами сигнала и др.).

Предложенные решения на основе использования модулей (блоков) прямого цифрового синтеза радиосигналов могут быть основополагающими при разработке имитаторов РЭС радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи. При разработке таких имитаторов потребуется применение дополнительных конвертирующих модулей (блоков), осуществляющих преобразование частоты в заданные диапазоны.

Основным отличием конструкции имитаторов этих РЭС будет являться:

- антенная система;

- используемые усилители мощности.

Имитаторы РЭС радиорелейной, тропосферной связи и широкополосного доступа могут быть реализованы в виде отдельных модулей: модуля радиорелейной связи, модуля тропосферной связи и модуля широкополосного доступа (ШПД).

С использованием предложенных подходов в АО «ЦНИИ ЭИСУ» разработан модуль ШПД на основе стандарта Wi-Fi. Внешний вид модуля представлен на рисунке 7.

Рис.7

Разработанное устройство имеет следующие характеристики:

- диапазон рабочих частот – 3400-3600 МГц;

- шаг сетки частот – 1 МГц;

- ширина полосы частот – 6 МГц;

- скорость передачи данных – до 24 Мбит/с при обеспечении дальности связи до 5 км (при работе на ненаправленную антенну) и до 25 км при работе на направленную антенну типа RFE 3550/10;

- реализуемые стандарты – IEEE.802.11 b/g;

- габаритные размеры без внешнего усилителя мощности – 170?150?70 мм;

- масса без внешнего усилителя мощности – 1 кг;

- интерфейсы подключения внешних устройств: Ethernet, RS-232, USB;

- напряжение питания – 27 В.

При необходимости устройство может быть доработано для переноса частоты 2,4 ГГц (Wi-Fi) в другой диапазон до 5.5 ГГц.

Имитатор РЭС спутниковой связи может быть построен по схеме прямого цифрового синтеза радиосигнала в диапазоне до 300 МГц с последующим переносом его в диапазоны 7250-7750 МГц и 7900-8400 МГц с использованием конвертера, внешний вид которого приведен на рисунке 8.

Рис.8


Также может использоваться линейка передающих модулей L-Ku-диапазона (рисунок 9), осуществляющих преобразование сигнала из полосы 0,8-1,8 ГГц. Выходной диапазон определяется требованиями технического задания на имитатор.


Рис.9


В качестве антенных устройств могут быть использованы зеркальные параболические антенны с облучателем производства ОАО «НПО ПМ-Развитие» или аналогичные.

Таким образом, разработка программно-аппаратных комплексов (средств) имитации радиоэлектронной обстановки несомненно является актуальной и современной задачей. АО «ЦНИИ ЭИСУ» обладает техническим заделом в данной области и квалифицированными научными кадрами для практической реализации предложенных решений в опытных и серийных образцах