Эффективность подавления систем радиолокации с активным кодовым ответом преднамеренными помехами

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

В.В. Лебедев,

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

А.В. Леньшин,

доктор технических наук, доцент, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

Н.М. Тихомиров,

доктор технических наук, старший научный сотрудник, концерн «Созвездие»

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОДАВЛЕНИЯ СИСТЕМ РАДИОЛОКАЦИИ С АКТИВНЫМ КОДОВЫМ ОТВЕТОМ ПРЕДНАМЕРЕННЫМИ

ПОМЕХАМИ

EFFECTIVE SUPPRESSION OF THE RADAR SYSTEMS WITH ACTIVE RESPONSE CODES JAMMING

С использованием модели воздействия преднамеренных помех, реализованной в среде программирования Visual Basic, исследована эффективность средств радиоэлектронного подавления в условиях конфликтного взаимодействия со средствами систем радиолокации с активным кодовым ответом (РСАО). Оценены энергетические возможности станций активных помех по подавлению РСАО с использованием преднамеренных помех.

With usage of model of influence of the deliberate noises, implemented in the environment of programming Visual Basic efficiency of means of radio-electronic suppression in the conditions of conflict interaction with means of systems of a radiolocation with the active code answer (РСАО) is researched. Energetic possibilities of stations of the active noises on suppression РСАО with usage of deliberate noises are estimated.

114

Введение. Новые формы и способы ведения боевых действий авиации развиваются в условиях широкого применения информационно-управляющих систем, созданных на базе передовых информационных технологий. В настоящее время в развитых странах для идентификации воздушных и наземных объектов используются средства и системы опознавания нового поколения, использующие принципы работы радиолокации с активным кодовым ответом (РСАО) и характеризующиеся увеличением структурной избыточности, автоматизацией процессов управления системой опознавания в ходе боевых действий, повышением помехозащищенности на основе использования средств опознавания с расширением спектра сигналов [1].

Теоретический анализ. Столкновение антагонистических целей РСАО и систем радиоэлектронного подавления (СРЭП) происходит в условиях ограничений на частотный, временной, энергетический и пространственный ресурсы и наличия априорной неопределенности при выборе стратегий радиоподавления и радиозащиты при различных характеристиках систем управления сторон конфликта.

Эффект от радиоэлектронного подавления (РЭП) средств РСАО, в том числе и опознавания, будет заключаться в снижении достоверности информации о принадлежности техники участников конфликта и к увеличению ошибочного огневого воздействия по своим объектам. Получение преимуществ для одной стороны конфликта за счет организации РЭП средств РСАО другой стороны обуславливает необходимость исследований в данном направлении. Актуальной и практически важной научной задачей является разработка моделей воздействия преднамеренных помех на средства РСАО. Особенность подавления РСАО заключается в том, что источник полезного сигнала и источник помех находятся по отношению к подавляемому приемнику примерно в одинаковых условиях [ 1, 2].

Задачу радиоэлектронного подавления РСАО можно записать в виде

ГЕ/ЕИОТ ^ ф

^ max,

. - УИВ

1 /

где Е = ^к(л)— ^С1(п)Т(п) — комплексный показатель эффективности информацион-

п=\ /( „ ) I = 1

ных процессов в РСАО, отражающий полноту и своевременность обработки информации; к(л) — весовой коэффициент, учитывающий значимость выполняемой задачи РСАО в текущей оперативной обстановке и удовлетворяющий условию нормировки

N

^к(л) = 1; /(л) — общее число ситуаций, возникших в течение интервала времени ис-

п=1

следования информационных процессов в РСАО при решении п-й задачи РСАО и требующих принятия решений; С(л) и Т.(п) — показатели полноты информации и своевременности ее обработки при выполнении п-й задачи РСАО в 1-й ситуации, требующей

N ^ /

принятия решения; Епот ^ к(л)—^ Ст(л)ГП;(„) — потенциальное значение показателя

п=1 /(п) •=1

эффективности информационных процессов в РСАО; ^, — потенциальные

значения полноты и времени реализации информационного обмена в отсутствие пред-

намеренных помех для п-й задачи РСАО в i-й ситуации; Руив — уровень информационного вмешательства в информационный процесс РСАО.

Управляемым параметром в информационном конфликте систем радиоэлектронного подавления и РСАО является отношение сигнал/помеха q. Средства РЭП должны обеспечить уровень помеха/сигнал И = 1/ q > К, где К — коэффициент подавления, под которым понимают минимально необходимое отношение мощности помехи Ршх к мощности полезного сигнала Рсвх на входе подавляемого приемника

РСАО в пределах полосы пропускания линейной части приемника, при котором

обеспечивается заданный информационный ущерб Ц [1, 3].

P

К = min Рпвх

П 4/прм P

А СВХ

p , .

щрП^Ь Цо

РСВХ J

Необходимые условия радиоподавления канала обмена информации РСАО определяются пространственно-энергетическими, частотными, структурно-динамическими возможностями системы РЭП, включающей N передатчиков помех (1111). Модели воздействия преднамеренных помех на средства РСАО могут быть получены в результате обобщения на несколько 1111 формул радиоэлектронного противодействия средствам РСАО (самолетному радиолокационному запросчику (СРЗ) и ответчику (СРО)) в зависимости от пространственного расположения постановщиков помех (11П) относительно объектов подавления [4]. При использовании передатчика маскирующих помех генераторного типа условия подавления, например приемника СРО, записываются в виде

N P G F2

^ ^^ rnoi n°i П (йпо;'тПО;)Gnp°ni прмо(й°т,т°т)лз°л протпро.сл/ о10 ^^

i=1 PЗGПРД З^ПРД З (йЗО , тз° )GnPM ОFnPM О (йОЗ , т°З )RH°iЛ/ПТПРО.П

где Ко — коэффициент подавления СРО маскирующими помехами ПП генераторного типа; P3, Pn0i — мощности передатчиков СРЗ и i-го ПП; ^, — длина рабочей волны СРЗ; Сшдз — коэффициент усиления (КУ) антенны СРЗ, в режиме излучения в основном направлении; Gn0i — КУ антенны i-го ПП в направлении на подавляемый объект (СРО); GmM0 и GnpMm — КУ антенны СРО в режиме приема запросного сигнала (ЗС); Л/шо —ширина пропускания линейной части приемника СРО; Л/п — ширина полосы помехи; 0(й0 ,т0) — нормированная диаграмма направленности (ДН) приемной антенны СРО в угломерных плоскостях (й,т) ; F 3(й ) , Fu (й ) — нормированные ДН передающих антенн СРЗ и i-го ПП в угломерных плоскостях (й, т) й30, т30 и й03, т0з — значения азимута и угла места в направлении от СРЗ на СРО и от СРО на СРЗ; R30 — расстояние между передатчиком СРЗ и приемником СРО; йош, тот и йП01., тПо; — значения азимута и угла места в направлении от СРО на i-й ПП и от i-го ПП на СРО; Rncii — расстояние между приемником СРО и i-м передатчиком ПП; К3 — удельное ослабление ЭМ поля на единицу дальности при длине волны \ ; Тшос и Тшп с. — коэффициенты,

116

учитывающие потери запросного сигнала и помехи в приемнике СРО; y0i — коэффициент несовпадения поляризации помехи i-го 1111 с рабочей поляризацией антенны подавляемого приемника СРО (0 <yot< 1); к = 1,38• 1023 Вт/град• Гц — постоянная Больцмана; Г0 — абсолютная температура приемника СРО; Жшо —

коэффициент шума приемника СРО. Аналогично определяются условия подавления самолетного радиолокационного запросчика [2].

Для подавления РСАО могут использоваться 1111 одноразового действия (ППОД) и беспилотные ЛА (БЛА), эффективная поверхность рассеяния которых не превышает 0,01 м2, что представляет значительные трудности их обнаружения даже самыми современными РЛС [1]. Сложность расчета зон эффективного действия помех при подавлении каналов систем РСАО связана с привязкой координат объектов и направленных свойств их антенных систем к геометрическому месту точек, по которым осуществляется построение зон.

Методика. Математические модели воздействия преднамеренных помех на средства РСАО для оценки эффективности РЭП в заданной тактической ситуации реализованы в численном виде и представляют собой прикладной программный продукт для расчета на компьютере, реализованный в среде программирования Visual Basic [5]. Диалоговое окно программы [6] для автоматизированного построения зон эффективного действия помех при моделировании конфликтного взаимодействия СРЭ1 с РСАО, реализующей математические модели воздействия преднамеренных маскирующих и имитирующих помех в зависимости от пространственного расположения постановщика помех (1111) относительно объектов радиопротиводействия, представлено на рис. 1.

Рис. 1. Окно программы для построения зон эффективного действия помех при радиоэлектронном подавлении РСАО

В программе дополнительно учитываются структура и спектральные характеристики сигналов РСАО, режимы работы, вид помехи, характеристики антенных систем и пространственное расположение объектов конфликтного взаимодействия. Программа позволяет провести параметрическое исследование эффективности РЭП РСАО с выбором объекта подавления при изменении коэффициента подавления, режима опознавания, характеристик антенных систем, мощности передатчиков, типов шумовых помех и их частотных характеристик, коэффициента согласования поляризации помехи с рабочей поляризацией антенны подавляемого приемника.

Результаты моделирования по определению потребных энергопотенциалов ПП, обеспечивающих заданный коэффициент подавления приемников средств РСАО с типовыми энергетическими характеристиками [7, 8] в требуемой области эффективного действия преднамеренных помех, приведены на рис. 2. На рис. 2,а и 2,в объектами подавления является СРЗ, на рис. 2,б и рис. 2,г — СРО. Кривые 3 и 6 построены для прямошумовой помехи (ПШП), 2 и 5 — амплитудно-модулированной шумовой помехи (АМШП); 1 и 4 — фазомодулированной шумовой помехи (ФМШП).

в)

г)

Рис. 2. Зависимости энергопотенциалов ПП от дальности между ПП и объектом подавления при воздействии на приемники СРО и СРЗ

Анализ зависимостей, представленных на рис. 2, показывает, что эффективность воздействия маскирующих помех на РСАО во многом определяется энергопотенциалами ПП, видами формируемых помех, мощностью передатчиков и параметрами антенных систем средств РСАО и РЭП. Необходимое значение энергопотенциала ПП при подавлении запросчика РСАО по боковому лепестку больше на порядок потребного энергопотенциала ПП для подавления ответчика.

Результаты и выводы. Приведенные зависимости позволяют задать требования к энергопотенциалам ПП и определить зоны эффективного действия помех при использовании различных шумовых помех. Радиоэлектронное подавление можно осуществлять, располагая ПП относительно СРЗ и СРО на удалениях, превышающих максимальные дальности применения авиационных управляемых ракет, при этом энергопотенциалы современных ПП обеспечивают требуемый коэффициент подавления. При РЭП РСАО, использующей сигналы с расширением спектра, дальности зоны эффективного действия помех меняются обратно пропорционально увеличению полосы частот формируемой шумовой помехи.

В синтезированных моделях воздействия преднамеренных помех на средства РСАО, построенных на основе уравнения радиоэлектронного подавления, и программе, их реализующей, дополнительно учитываются виды информационных сигналов, размещение ПП на различных носителях, в том числе БЛА, и условия, позволяющие учитывать влияние расположения ПП относительно объектов подавления на эффективность ПП при постановке помех средствам РСАО. Модели воздействия преднамеренных помех реализованы в численном виде и представляют собой программный продукт, который за счет дополнительного учета структуры сигналов ИРО M5 позволяет с большей точностью исследовать эффективность ПП по энергетическому критерию на этапах постановки помех и контроля эффективности в процессе РЭП средств РСАО в различных тактических ситуациях.

Приведенные модели и программа [6], реализующая автоматизированное построение зон эффективного действия помех, могут быть использованы при исследовании эффективности средств РЭП в условиях конфликтного взаимодействия с РЛС с активным ответом и определении требований к техническим характеристикам и стратегии использования ПП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Леньшин А.В. Бортовые системы и комплексы радиоэлектронного подавления. — Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2014. — 590 с.

2. Леньшин А.В., Тихомиров Н.М., Лебедев В.В. Модели процесса воздействия преднамеренных помех на системы опознавания // Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия: материалы IX Международной НПК (Новосибирск, 13—14.03.2015). Ч. 2. — Журнал «Educatю». — 2015. — № 2 (9). — С. 96—99.

3. Леньшин А.В., Лебедев В.В. Характеристики обнаружения сигналов имитостойких режимов систем идентификации // Динамика сложных систем — XXI век. — 2015. — № 1. — Т. 9. — С. 41—47.

4. Леньшин А.В., Тихомиров Н.М., Лебедев В.В. Эффективность подавления РЛС с активным ответом маскирующими и имитирующими помехами // Радиолокация,

навигация, связь: материалы XX Международной НТК (15—17 апреля 2014 г.). Том 2.

— Воронеж: ОАО «Концерн «Созвездие». — С. 1323—1331.

5. Карпов Б. Visual Basic 6: Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2002. —

416 с.

6. Лебедев В.В., Леньшин А.В. Автоматизированное построение зон эффективного действия помех при моделировании радиоэлектронного подавления РЛС с активным ответом // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015619863 (РФ). — Заявка № 2015616611; дата поступления 20.07.2015; дата гос. регистрации в Реестре программ для ЭВМ 15.09.2015.

7. Радиоэлектронные технологии России. Альманах. — М.: Издательство НО «Лига содействия оборонным предприятиям», 2012. — 480 с.

8. Леньшин А.В., Маевский Ю.И., Лебедев В.В. Оценка эффективности функционирования средств радиоэлектронного подавления в условиях конфликтного взаимодействия с РЛС с активным ответом // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. — 2015. — № 2. — С. 34—42.

REFERENCES

1. Lenshin A.V. Bortovyie sistemyi i kompleksyi radioelektronnogo podavleniya. — Voronezh: IPTs «Nauchnaya kniga», 2014. — 590 s.

2. Lenshin A.V., Tihomirov N.M., Lebedev V.V. Modeli protsessa vozdeystviya pred-namerennyih pomeh na sistemyi opoznavaniya // Nauchnyie perspektivyi XXI veka. Dosti-zheniya i perspektivyi novogo stoletiya: materialyi IX Mezhdunarodnoy NPK (Novosibirsk, 13—14.03.2015). Ch. 2. — Zhurnal «Educatio». — 2015. — # 2 (9). — S. 96—99.

3. Lenshin A.V., Lebedev V.V. Harakteristiki obnaruzheniya signalov imitostoykih rezhimov sistem identifikatsii // Dinamika slozhnyih sistem — XXI vek. — 2015. — # 1. — T. 9. — S. 41—47.

4. Lenshin A.V., Tihomirov N.M., Lebedev V.V. Effektivnost podavleniya RLS s ak-tivnyim otvetom maskiruyuschimi i imitiruyuschimi pomehami // Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz: materialyi XX Mezhdunarodnoy NTK (15—17 aprelya 2014 g.). Tom 2. — Voronezh: OAO «Kontsern «Sozvezdie». — S. 1323—1331.

5. Karpov B. Visual Basic 6: Spetsialnyiy spravochnik. — SPb.: Piter, 2002. — 416 s.

6. Lebedev V.V., Lenshin A.V. Avtomatizirovannoe postroenie zon effektivnogo deystviya pomeh pri modelirovanii radioelektronnogo podavleniya RLS s aktivnyim otvetom // Svidetelstvo o gosudarstvennoy registratsii programmyi dlya EVM # 2015619863 (RF). — Zayavka # 2015616611; data postupleniya 20.07.2015; data gos. registratsii v Reestre programm dlya EVM 15.09.2015.

7. Radioelektronnyie tehnologii Rossii. Almanah. — M.: Izdatelstvo NO «Liga sodeystviya oboronnyim predpriyatiyam», 2012. — 480 s.

8. Lenshin A.V., Maevskiy Yu.I., Lebedev V.V. Otsenka effektivnosti funktsion-irovaniya sredstv radioelektronnogo podavleniya v usloviyah konfliktnogo vzaimodeystviya s RLS s aktivnyim otvetom // Radiotehnicheskie i telekommunikatsionnyie sistemyi. — 2015.

— # 2. — S. 34—42.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Лебедев Виктор Владимирович. Преподаватель.

Филиал Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Сызрань). E-mail: vic078@yandex.ru

Россия, 446007, Самарская обл., г. Сызрань, ул. Маршала Жукова, 1. Тел. 929-715-8662.

Леньшин Андрей Валентинович. Профессор кафедры. Доктор технических наук, доцент. Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж). E-mail: andrey-lenshin@yandex.ru Россия, 394052, г. Воронеж, ул. Краснознаменная, 153.

Тихомиров Николай Михайлович. Начальник научно-технического управления. Доктор технических наук, старший научный сотрудник. ОАО «Концерн «Созвездие». E-mail: tikhomir@sozvezdie.su Россия, 394018, г. Воронеж, ул. Плехановская, 14.

Lebedev Victor Vladimirovich. The lecturer.

Branch of Military Educational Scientific Center of the Air Force «The Air Force Academy named after Prof. N.E. Zhukovsky and Ya.A. Gagarin» (Syzran). E-mail: vic078@yandex.ru

Work address: Russia, 446007, Samara reg., Syzran, Marshal Zhukov Str., 1. Tel. 929-715-86-62.

Lenshin Andrey Valentinovich. Professor of chair. Doctor of technical sciences, assistant professor. Military Educational Scientific Center of the Air Force «The Air Force Academy named after Prof. N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh). E-mail: andrey-lenshin@yandex.ru

Work address: Russia, 394052, Voronezh, Krasnoznamennaya Str., 153. Tel. (473)2 44-95-90, 920-2290995.

Tikhomirov Nikolay Mikhaylovich. The head of scientific and technical division. Doctor of technical sciences, high research employee.

JSC «Concern «Sozvezdie». E-mail: tikhomir@sozvezdie.su

Work address: Russia, 394018, Voronezh, Plekhanovskaya Str., 14.

Ключевые слова: моделирование; воздействие помех; радиолокация; активный ответ; подавление.

Key words: modeling; jamming environment activity; radar; active response; suppression. УДК 623.62