АО «Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы» logo

Статьи

автор

Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие «ПРОТЕК»

Предложения по направлениям развития пространственно-распределенной системы подавления аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем


avatar author

Автор: Шуваев Владимир Андреевич,

генеральный директор, к.т.н., доцент

avatar author

Автор: Журавлев Александр Викторович,

главный конструктор по разработке систем СН – ЗГД, к.т.н., с.н.с.

avatar author

Автор: Смолин Алексей Викторович,

заместитель начальника отдела

Навигационная аппаратура потребителей (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) является одной из важнейших составляющих (неавтономным навигационным каналом) современных аппаратно-программных комплексов координатно-временного и навигационного обеспечения (КВНО) мобильных средств военного назначения (носителей и исполнительных элементов вооружения и военной техники). Очевидно, что снижением качества функционирования НАП ГНСС можно в ряде случаев ухудшить качество комплексного КВНО и тем самым уменьшить эффективность целевого применения мобильного средства военного назначения. Достаточно эффективным апробированным способом снижения качества функционирования НАП ГНСС является ее радиоподавление, то есть создание на входе радиоприемного устройства НАП ГНСС – объекта радиоподавления (ОРП) некоторого требуемого уровня мощности преднамеренных радиопомех (Pтр), обеспечивающего (с учетом всех реализованных в этой аппаратуре технических мер пространственной фильтрации радиопомех и радионавигационных сигналов, излучаемых навигационными спутниками, а также применяемых сигнально-кодовых конструкций и помехоустойчивых алгоритмов первичной и вторичной обработки навигационной информации) гарантированное снижение достоверности определения аппаратурой навигационных данных, характеризующих пространственные координаты местоположения и пространственно-временные параметры движения мобильного средства – носителя этой НАП ГНСС.

Для радиоподавления НАП ГНСС, размещаемой на мобильных средствах, могут быть применены как пространственно-сосредоточенные высокопотенциальные средства создания радиопомех (ПССП), каждое из которых способно автономно обеспечить в некоторой области пространства нахождения ОРП (Qi) преднамеренные радиопомехи требуемого уровня мощности (Pтр), так и пространственно-распределенные комплексы низкопотенциальных средств создания радиопомех (ПРКП), обеспечивающие в некоторой области пространства Qi преднамеренные радиопомехи мощностью Pтр путем сложения мощностей преднамеренных радиопомех, излучаемых низкопотенциальных средств создания радиопомех (ССРП). Преимущества ПРКП перед ПССП, состоящие в значительно более низкой стоимости низкопотенциальных средств создания радиопомех вследствие относительной простоты реализуемых в них технических и технологических решений, а также повышении технической надежности и живучести вследствие некритического влияния отказа или потери (поражения, уничтожения) одного или нескольких низкопотенциальных средств создания радиопомех с учетом возможностей по оперативному восстановлению ситуационно значимой группировки этих средств из всех видов резерва, детально обоснованы и достаточно подробно изложены в доступных научно-технических публикациях.

В настоящее время ПРКП для радиоподавления НАП ГНСС развертываются с использованием низкоманевренных (размещаемых на стационарных сооружениях) неоперативно ориентируемых в пространстве ССРП. Это обстоятельство при всех позитивных аспектах упрощения процесса управления ССРП обусловливает тенденцию общего снижение эффективности ПРКП в динамике боевого применения.

Предлагаемые направления развития ПРКП ориентированы на парирование этой негативной тенденции.

Существо первого направления состоит в реализации в ПРКП оперативного управления пространственной ориентацией антенн излучения радиопомех. Внедрение этого предложения потенциально обеспечит, во-первых, уменьшение количества ССРП, включаемых в формируемые наряды для обеспечения преднамеренных радиопомех мощностью Pтр в заданной области пространства Qi, а, во-вторых, уменьшение количества ССРП в составе ПРКП при выполнении им целевой функции в назначенной зоне ответственности, естественно, по сравнению с количеством ССРП, лишенных возможности оперативного управления пространственной ориентацией антенны излучения радиопомех.

В качестве первого примера рассмотрим следующую ситуацию. Допустим, что излучение n-го ССРП при заданной неизменной неоптимальной (неуправляемой) пространственной ориентации антенны не обеспечивает требуемый уровень мощности преднамеренных радиопомех Pтр в заданной точке qi области пространства Qi(qiQi) в текущий момент времени tтi заданного интервала времени (tнi, tкi). Тогда, в формируемый наряд средств создания радиопомех R(Qi) необходимо включить дополнительные ССРП, которые в совокупности с n-м ССРП в процессе одновременной работы на излучение обеспечат в точке qiQi уровень мощности преднамеренных радиопомех Pтр.

Очевидно, что при невозможности управления пространственной ориентацией антенн излучения радиопомех количество ССРП, включаемых в наряд R(Qi), вследствие неэффективного использования их энергопотенциалов неоправданно возрастает. Следствием неэффективного использования ССРП, ресурс (количество и позиционные районы) которых в КОМПЛЕКСЕ заведомо ограничен, является ситуативная невозможность выполнения требования постановки преднамеренных радиопомех одновременно в нескольких областях пространства, например, при применении противником аэродинамических средств с различных азимутальных направлений или в различных эшелонах (на различных высотах).

В качестве второго примера рассмотрим следующую ситуацию. Допустим, что требуемый уровень мощности преднамеренных радиопомех Pтр в заданной точке qi области пространства Qi (qiQi) в текущий момент времени tтi заданного интервала времени (tнi, tкi) обеспечен излучением n-го ССРП. Если бы n-е ССРП работало во времени непрерывно, то достаточно было бы включить в формируемый наряд R(Qi) только это средство создания радиопомех без дублирования во времени. Однако поскольку n-е ССРП в интересах защиты от самонаводящегося по излучению оружия противника (СНО) вынуждено работать с заданной временным регламентом Sn дискретизацией, то формируемый наряд R(Qi) должен быть дополнен ССРП, работа на излучение которых обеспечит требуемый уровень суммарной мощности преднамеренных радиопомех в заданной точке qiQi в другие моменты времени заданного интервала времени (tнi, tкi), парируя регламентированное в эти моменты времени прекращение работы на излучение n-го ССРП в направлении на точку Qi (qiQi).

Следует отметить, что в течение определенного временным регламентом Sn j-го парциального интервала (дискреты) времени прекращения работы на излучение (tнзj, tкзj) в направлении на точку Qi (qiQi) n-е ССРП может продолжать работу на излучение в другом направлении. Условием возможности продолжения работы на излучение n-го ССРП в этой ситуации будет выполнение требования снижения до допустимого уровня мощности излучаемой преднамеренной радиопомехи (Pж) в направлениях прогнозируемого применения противником СНО. Из числа возможных мер снижения уровня мощности излучаемой преднамеренной радиопомехи в направлениях прогнозируемого применения противником СНО в ПРКП, следуя принципам унификации и безызбыточности, целесообразно применение технического решения по оперативному управлению пространственной ориентацией антенн. При этом антенна n-го ССРП ориентируется в пространстве таким образом, чтобы в направлениях прогнозируемого применения противником СНО были расположены задние и дальние боковые лепестки диаграммы направленности, обеспечивающие наибольшее ослабление излучаемой радиопомехи. Поскольку в силу специфики радиоподавления НАП ГНСС помеховые сигналы, излучаемые станциями радиопомех из состава ПРКП, имеют одинаковую структуру, то излучение n-го ССРП, будет, во-первых, маскировано преднамеренными радиопомехами, излучаемыми другими ССРП, а, во-вторых, ССРП, работающие в данный момент времени на излучение в направлениях прогнозируемого применения противником самонаводящегося по излучению оружия по главным и ближним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, будут представлять собой совокупность ложных целей, снижающих эффективность подсистем слежения и селекции СНО.

Таким образом, в течение определенного временным регламентом j-го парциального интервала (дискреты) времени прекращения работы на излучение (tнзj, tкзj) в направлении на точку Qi (qiQi) n-е ССРП может быть включено в наряд ССРП для создания преднамеренных радиопомех в другой области пространства, что повышает коэффициент использования ССРП, определяемый как отношение суммарного времени работы станции радиопомех на излучение к длительности интервала времени выполнения ПРКП целевой функции в заданной зоне ответственности.

Существо второго направления состоит в дополнении группировки стационарных ССРП средствами создания преднамеренных радиопомех, размещаемых на мобильных носителях, - мобильными ССРП. Очевидными результатами внедрения этого предложения являются, во-первых, повышение живучести ПРКП, а, во-вторых, возможность маневра силами и средствами при необходимости наращивания или восстановления до требуемого уровня группировки ССРП на заданных направлениях зоны ответственности ПРКП.

Следует отметить, реализация рассматриваемого предложения потребует организации в ПРКП подсистемы оперативного (в реальном или близком к нему масштабе времени) определения пространственных координат и сбора данных о местоположении и состоянии мобильных ССРП в интересах решения задачи формирования оптимальных нарядов средств создания радиопомех R(Qi). Такая подсистема централизованного активного зависимого наблюдения может быть развернута с использованием комплексной многоканальной навигационной аппаратуры потребителей (КМНАП) и каналов подвижной радиосвязи подсистемы внутрикомплексного информационного обмена (ВКИО) из состава ПРКП.

Как было отмечено ранее, в современной КМНАП основным неавтономным каналом КВНО является НАП ГНСС, которая наряду с НАП ГНСС противника, будет подвержена воздействию преднамеренных радиопомех от ССРП из состава ПРКП при выполнении им целевой функции в назначенной зоне ответственности. В этом аспекте доминантную актуальность приобретают работы по созданию компенсаторов помех, обеспечивающих возможность одновременной работы в совпадающих полосах частотного диапазона ССРП и отечественной НАП ГНСС. Результаты теоретического обоснования алгоритмического и конструктивно-технического исполнения таких компенсаторов применительно к преднамеренным радиопомехам, формируемым цифровыми методами и реализуемым современными прототипами ССРП, подтверждают возможность и эффективность компромиссного разрешения упомянутого конфликта между ССРП и отечественной НАП ГНСС.

Существо третьего направления состоит в многофункциональном использовании радиоэлектронного оборудования ПРКП и, прежде всего, при реализации подсистемы разведки (обнаружения и определения местоположения) объектов радиоподавления.

Важной особенностью НАП ГНСС как объекта радиоподавления является высокий уровень радиомаскировки, поскольку процедуры беззапросного получения данных КВНО от навигационных спутников орбитальных группировок ГНСС не требуют от НАП ГНСС излучения в пространство радиосигналов. С учетом этого обстоятельства определение местоположения в пространстве данного ОРП по его радиоизлучениям триангуляционным, разностно-дальномерным или разностно-доплеровским способом практически невозможно.

В этой ситуации наиболее реальным, включая аспект технической реализуемости, является определение местоположения объекта радиоподавления по данным о местоположении мобильного средства – носителя НАП ГНСС, получаемым методом активной радиолокации.

Данными, характеризующими местоположение мобильного средства – носителя НАП ГНСС, в общем случае являются пространственные координаты и пространственно-временные параметры движения этого мобильного средства, используемые для оценки пространственных координат (местоположения и размеров) области пространства Qi, в каждой точке которого необходимо создание уровня суммарной мощности преднамеренных радиопомех Pтр

Следует отметить, что переход от позиционно-точечной к позиционно-пространственной характеристике мобильного средства обеспечивает достижение следующих позитивных эффектов:

1) парирует необходимость ресурсозатратного, включая организационно-техническую и конструктивно-технологическую реализацию высокоточного определения в реальном масштабе времени текущего местоположения, прежде всего высокоскоростных и высокоманевренных мобильных средств – носителей НАП ГНСС;

2) обеспечивает консолидированную характеристику местоположения совокупности объектов радиоподавления при массированном применении разнесенных в пространстве мобильных средств с единого азимутального направления;

3) снижает нагрузку на систему управления ПРКП в части обеспечения непрерывности и точности позиционирования, а также оперативности рефлексии по формированию ситуативно-оптимальных нарядов средств создания помех при высокодинамичных эволюциях мобильных средств в пределах заданной области пространства на заданном интервале времени.

Подсистема разведки ПРКП может быть развернута с использованием эффективной высокоточной высокопотенциальной универсальной, но дорогостоящей, имеющей значительные габариты и массу, низкую разведзащищенность и живучесть аппаратуры активной однопозиционной или бистатической радиолокации.

Вместе с тем, учитывая структурные и функциональные особенности ПРКП, целесообразно реализовать его подсистему разведки на базе метода активной многопозиционной радиолокации. При этомв качестве средств зондирующего электромагнитного излучения предлагается использовать ССРП, модернизированные введением в их состав дополнительного блока синтеза (формирования) зондирующего сигнала, а в качестве аппаратуры приемных позиций – модернизированную введением дополнительного блока измерения параметров зондирующих сигналов НАП ГНСС из состава КМНАП, размещенной на мобильных элементах ПРКП.

К зондирующему сигналу предъявляются следующие основные требования:

1) скрытность, обеспечиваемая соответствием амплитудных, временных, частотных и фазовых параметров зондирующего сигнала параметрам сигнала помехи, оптимальной для подавления НАП ГНСС;

2) наличие в формате зондирующего сигнала строго позиционированных синхронизирующей преамбулы и адресной части, соответствующей идентификационному номеру станции радиопомех;

3) детерминированная (на достаточно продолжительном интервале времени) структура, максимально контрастная при заданных принципах формирования и виде модуляции к сигналу помехи для обеспечения идентификации и селекции зондирующего сигнала с наибольшим энергетическим превосходством над нескомпенсированными функционально незначимыми для реализации процедуры радиолокационной разведки помеховыми сигналами других станций радиопомех и различного рода шумами.

В рамках рассматриваемого направления развития ПРКП следует упомянуть и о возможности использования ССРП для формирования автономного резервного радионавигационного поля, создаваемого в экстраординарных ситуациях и доступного только для санкционированных абонентов. Декларируемое направление развития ПРКП соответствует общей концепции создания многофункциональных радиоэлектронных систем и в аспекте энергетического превосходства навигационных сигналов по отношению к прогнозируемым преднамеренным радиопомехам со стороны противника не вызывают сомнения. Однако его практическая реализация требует проведения комплекса работ по правовому, экономическому, научно-исследовательскому, конструктивно-техническому и технико-технологическому обоснованию.

В целом, предложенные направления развития реализуемы в рамках концепции сетецетрического структурно-функционального объединения, безусловно, обеспечат повышение эффективности ПРКП и развертываемой на их базе пространственно-распределенной системы подавления аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем.