Способ активной радиомаскировки радиоэлектронных средств станциями активных помех и устройство для его реализации
METHOD OF ACTIVE RADIOMASKING RADIOELECTRONIC MEANS BY STATIONS OF ACTIVE INTERFERENCE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для защиты электромагнитных излучений УКВ-диапазона радиоэлектронных средств (РЭС) от средств космической радио- и радиотехнической разведки.
Известен способ радиоэлектронного подавления системы радиосвязи [2], заключающийся в том, что в способе раскрывается использование летательного аппарата в качестве носителя комплекса РЭП, удерживаемого на линии «приемник-передатчик» на минимально возможном расстоянии от приемника. Комплекс РЭП принимает зондирующий информационный сигнал подавляемой системы, воспроизводит по нему его несущие частоты и формирует помеховый сигнал, который усиливают и излучают в направлении подавляемого средства. В излучении периодически с периодом порядка трех секунд делают паузы длительностью порядка трех миллисекунд, в течение которых принимают зондирующий информационный сигнал передатчика и уточняют частоты помеховых сигналов в случае появления новых несущих частот.
Известен способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи в условиях многолучевости помехи и сигнала [3], заключающийся в том, что принимают сигналы подавляемого средства, формируют и излучают с помощью антенны непрерывный помеховый сигнал на рабочей частоте подавляемого средства. При этом антенна вращается по окружности, радиус которой составляет λ/4, где λ - длина волны помехового сигнала.
Перечисленные способы имеют ряд недостатков: во-первых, необходимость регистрации (приема) зондирующих (информационных) сигналов подавляемого радиоэлектронного средства накладывает ограничение на использование данного способа для радиоподавления систем, не имеющих передатчиков (приемники технических средств радио- и радиотехнической разведки); во-вторых, необходимость формирования помехового сигнала в главном лепестке диаграммы направленности значительно усложняет реализацию способа, так как необходимо применение специальных устройств, различающих главный и боковые лепестки антенны подавляемого средства; в-третьих, невозможность точного определения факта радиоподавления подавляемого средства; в-четвертых, демаскирование позиции станции активных помех и, как следствие, повышение вероятности ее уничтожения.
Известен способ создания немодулированных активных радиопомех [4], заключающийся в формировании и излучении непрерывного гармонического колебания на частоте настройки подавляемого радиоэлектронного средства.
Наряду с демаскированием позиции станции активных помех данный способ обладает низкой эффективностью подавления средств, применяющих сложные широкополосные шумоподобные сигналы, так как станция активных помех в данном случае не регистрирует (принимает) зондирующие (информационные) сигналы подавляемого радиоэлектронного средства и, как следствие, не обладает его (подавляемого средства) сигнатурой.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ активной радио- и радиотехнической маскировки (АРМ и АРТМ), осуществляемый путем излучения, ретрансляции специальных шумовых помех или имитирующих и ложных сигналов, которые исключают или затрудняют обнаружение излучений РЭС, определение их местоположения, измерение параметров, режимов работы и количества [1].
При этом условиями осуществления маскировки являются:
п
с
R≤R,
рэс
п
c
п
п
c
где ƒ и ƒ - рабочие частоты станций помех и РЭС; Δƒ и Δƒ - ширина спектра помехи и сигнала;  - мощность помехи и сигнала на входе разведывательного приемника; R и R - расстояния от самолета радиотехнической разведки до станции помех и РЭС соответственно.
Данный способ обладает определенными недостатками. Активная помеха формируется исключительно станцией активных помех. Одновременное асинхронное излучение помеховых и информационных сигналов наряду с демаскированием позиции станции активных помех приводит к низкой эффективности реализации заявленных целей способа, связанной, в первую очередь, с тем, что различные по длительности и времени начала и окончания излучения достаточно легко детектировать, разделять и, как следствие, обрабатывать их параметры, что, в свою очередь, приведет к обнаружению излучений РЭС, определению их местоположения, измерению параметров, режимов работы и количества.
Целью изобретения является сопряжение и синхронизация работы станции активных помех и радиоэлектронного средства на излучение, что обеспечит получение технического результата, состоящего в повышении эффективности активной радиомаскировки радиоэлектронных средств, а также исключении, значительном затруднении обнаружения излучений как маскируемого РЭС, так и станции активных помех, осуществляющей радиомаскировку, определения их местоположения, измерения параметров, режимов работы и их количества средствами космической радио- и радиотехнической разведки противника.
Этот технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что между станцией активных помех и маскируемым радиоэлектронным средством вводят устройство сопряжения и синхронизации, позволяющие формировать активную помеху путем одновременного и синхронного излучения информационных и помеховых сигналов радиоэлектронного средства и станции активных помех, и обеспечивают выполнение требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства.
а
а
к
Космическая радио- и радиотехническая разведка ведется космическим аппаратом 1 в обзорном и детальном режимах так, как показано на фиг. 1. При этом в обзорном режиме ведения разведки ширина диаграммы направленности антенного устройства лежит в пределах θ≥20°, а в детальном θ≥2°. Таким образом, при нахождении комического аппарата разведки 1 на круговой орбите с высотой H=1000 км в зависимости от условий ведения разведки диаграмма направленности антенного устройства образует на поверхности Земли зону разведки 6 с радиусом порядка 353 км для обзорного режима и зону разведки 5 с радиусом порядка 34 км для детального режима разведки соответственно.
г
Если для ведения разведки используется космический аппарат 1 на геостационарной орбите с высотой Н=37000 км, в зависимости от условий ведения разведки, диаграмма направленности антенного устройства образует на поверхности Земли зону разведки 6 с радиусом порядка 13090 км для обзорного режима и зону разведки 5 с радиусом порядка 1258 км для детального режима разведки соответственно.
При попадании радиоэлектронного средства 4 в зону разведки излучение его передатчика становится доступным космическому аппарату 1 радио- и радиотехнической разведки и, как следствие, происходит определение его местоположения, измерение параметров, режимов работы и количество передатчиков.
С целью исключения, значительного затруднения обнаружения излучения РЭС 4, определения его местоположения, измерения параметров, режимов работы и их количества средствами космической радио- и радиотехнической разведки противника предлагается способ активной радиомаскировки, заключающийся в том, что станция активных помех 2 и радиоэлектронное средство 4, одновременно и синхронно работая на излучение, формируют активную помеху, представляющую собой аддитивную смесь их сигналов, при этом параметры сигналов и режимы работы обоих средств выбираются заблаговременно и максимально близкими друг другу.
Одновременная и синхронная работа РЭС и САП на излучение в направлении 8 - на космический аппарат радио- и радиотехнической разведки 1, приведет к существенному уменьшению значения отношения сигнал/шум на входе приемника подавляемого средства.
с
Отношение сигнал/шум q на входе разведывательного приемника в момент отсутствия радиоподавления зависит от мощности информационного сигнала Р и спектральной плотности мощности шума  [2]
п
Учитывая, что мощность шумов на входе разведывательного приемника зависит от собственных шумов приемного устройства и шумов антенны, а их абсолютные величины много меньше мощности помехового сигнала Р, ширина спектра которого равна ширине спектра информационного сигнала и известна, значениями этих величин можно пренебречь и выражение (1) примет вид
При этом в случае определения средством радио- и радиотехнической разведки местоположения маскируемого радиоэлектронного средства отношение сигнал/шум q на входе приемника будет существенно зависеть от мощности помехового сигнала станции активных помех и будет тем меньше, чем выше будет превосходство помеховых сигналов над информационными.
Подобное заключение справедливо и для обратного случая, когда происходит определение средством радио- и радиотехнической разведки местоположения станции активных помех, в этом случае информационным сигналом будет являться помеховое излучение станции активных помех, а помеховым сигналом - информационные сигналы маскируемого радиоэлектронного средства.
Для определения местоположения источника излучения в радиодиапазоне используют различные методы пеленгования, зависящие от антенных систем, размещенных на борту космического аппарата разведки.
ϕ
Предельные (потенциальные) среднеквадратические ошибки измерения угла пеленга σ в зависимости от избранного метода пеленгования могут быть рассчитаны по следующим формулам [5]
при амплитудном методе пеленгования по максимуму сигналов
при амплитудном методе пеленгования путем сравнения сигналов
при фазовом методе пеленгования
а
где θ - ширина диаграммы антенны пеленгатора;
d - длина базы пеленгатора;
λ - длина волны.
ϕ
Очевидно, что с уменьшением q вне зависимости от способа пеленгования предельная (потенциальная) среднеквадратическая ошибка измерения угла пеленга σ будет увеличиваться, что приведет к увеличению ошибки определения местоположения маскируемого радиоэлектронного средства, а в предложенном способе еще и станции активных помех.
При реализации способа необходимо соблюсти требования по электромагнитной совместимости станции активных помех 2 и радиоприемных устройств 3, входящих в состав радиосети радиоэлектронного средства 4, связанные с выполнением норм территориального разноса 7. Расчеты, проведенные для высот антенн станции активных помех 2 и радиоэлектронного средства 4, равных 4-м и 20-ти метрам соответственно, показывают, что минимально допустимое расстояние между станцией активных помех 2 и радиоприемными средствами 3, позволяющее обеспечить соблюдение требований по их электромагнитной совместимости, лежит в пределах 27 км, что позволяет реализовать предлагаемый метод даже при работе космического аппарата разведки 1 в детальном режиме.
Использование направленных антенн на станции активных помех 2 и ориентация диаграммы направленности антенны станции активных помех 10 относительно диаграммы направленности радиоприемного устройства 9 при реализации способа может привести к существенному уменьшению расстояния 7, обеспечивающего выполнение требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства.
Для реализации способа предлагается устройство, сущность и принцип работы которого поясняется чертежом, где на фиг. 2 приведена структурно-функциональная схема обеспечения внешнего управления станцией активных помех радиоэлектронным средством:
1 - устройство сопряжения и синхронизации в составе:
1.1 пульт управления;
1.2 блок управления излучением;
1.3 блок синхронизации рабочей частоты и фазы;
1.4 блок синхронизации ширины спектра сигнала САП;
1.5 блок синхронизации вида работы САП и РЭС;
1.6 блок синхронизации рода работы САП и РЭС;
1.7 коммутационный блок;
1.8 блок преобразования сигнала;
1.9 блок индикации;
2 - станция активных помех;
3 - радиоприемное устройство;
4 - радиоэлектронное средство;
5 - каналообразующее оборудование.
С целью выполнения данной задачи предлагается при помощи устройств сопряжения и синхронизации 1 сдать станцию активных помех 2 под внешнее управление оператору или процессу, управляющему радиоэлектронным средством, так чтобы при включении РЭС для работы на излучение одновременно и синхронно включалась бы для работы на излучение, и САП. При этом параметры помехового сигнала САП выбираются и назначаются максимально близкими к параметрам РЭС.
Устройство работает следующим образом: для реализации активной радиомаскировки оператор РЭС 4 заблаговременно по каналу служебной связи, образованному каналообразующим оборудованием 5, договаривается с оператором САП 2 о подключении устройства сопряжения и синхронизации 1.
После подключения устройств сопряжения и синхронизации 1 к САП и РЭС оператор РЭС формирует с помощью пульта управления 1.1 и блоков 1.3-1.6 параметры сигнала РЭС для настройки САП, далее соответствующие сигналы сопряжения и синхронизации поступают на коммутационный блок 1.7 и блок преобразования сигнала 1.8, где происходит объединение сигналов и обеспечивается согласование параметров объединенного информационного сигнала с параметрами каналообразующего оборудования 5. Далее по элементам каналообразующего оборудования 5 в зависимости от выбранного канала связи происходит передача сигнала на вход устройства сопряжения и синхронизации 1 САП, в котором происходит обратное преобразование объединенного информационного сигнала, разделение его на отдельные сигнальные части и их передача на соответствующие блоки 1.3-1.6 устройства сопряжения и синхронизации 1 САП.
Текущие настройки САП 2 с соответствующих блоков устройства сопряжения синхронизации 1 САП отобразятся на индикационной панели блока индикации 1.9.
В том случае, если управление САП цифровое, то перенастройка САП в соответствии с полученными параметрами настройки РЭС через блок преобразования сигнала 1.8 устройства сопряжения и синхронизации 1 САП произойдет автоматически. Если же управление САП аналоговое, то настройку САП в соответствии с полученными параметрами настройки РЭС, отобразившимися на панели блока индикации 1.9, будет осуществлять оператор САП в ручном режиме. После настройки САП ее оператор по каналу служебной связи доведет информацию о готовности САП к работе до оператора РЭС и с использованием пульта управления 1.1 и блока управления излучением переведет САП в режим прямого управления излучением САП для РЭС.
После этих манипуляций действия оператора РЭС или процесса, управляющего РЭС, направленные на включение РЭС для работы на излучение, одновременно и синхронно приведут к включению САП для работы на излучение.
Реализовать предлагаемый способ достаточно легко. Современные станции активных помех имеют внешние щитки, оснащенные разъемами для передачи станции под внешнее управление в автоматическом режиме пункту управления помехами. Вместо пункта управления помехами станция активных помех через устройство сопряжения и синхронизации передается под внешнее управление радиоэлектронному средству, участвующему в реализации способа активной радиомаскировки.
Станция активных помех и маскируемое радиоэлектронное средство сопрягаются и синхронизируются друг с другом через устройство сопряжения и синхронизации по любым доступным каналам связи, например проводным радио, радиорелейным и др. Тем самым создаются условия передачи станции активных помех под внешнее управление радиоэлектронному средству.
Использование направленных антенн на станции активных помех при реализации способа может привести к существенному уменьшению расстояния, обеспечивающего выполнения требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства.
В предлагаемом способе нет необходимости в регистрации (приеме) зондирующих (информационных) сигналов подавляемого радиоэлектронного средства, так как характеристики сигнала, который необходимо маскировать для исключения (существенного затруднения) пеленгации, а именно информационные сигналы маскируемого радиоэлектронного средства, известны.
Посредством устройств сопряжения и синхронизации происходит либо автоматическая, либо ручная настройка станции активных помех в соответствии с параметрами радиоэлектронного средства. Важно отметить и тот факт, что при одинаковых характеристиках сигналов станции активных помех и маскируемого радиоэлектронного средства как станция активных помех может осуществлять радиомаскировку радиоэлектронного средства, так и маскируемое радиоэлектронное средство может осуществлять радиомаскировку станции активных помех от радиопеленгации средствами радио- и радиотехнической разведки.
ϕ
Кроме того, уменьшение отношения сигнал/шум, приводящее к увеличению σ, одновременно повлечет за собой исключение (значительное затруднение) вскрытия характеристик и содержания принимаемого сигнала, представляющего собой сложную аддитивную смесь информационного сигнала, помехового сигнала, имитирующего информационный, помех искусственной и естественной природы, а также внутренних шумов самого приемника разведки.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что заявленное изобретение за счет создания активной помехи путем одновременного и синхронного излучения информационных и помеховых сигналов радиоэлектронного средства и станции активных помех, объединенных устройствами сопряжения и синхронизации, при условии выполнения требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства, позволяет получить технический результат, состоящий в повышении эффективности активной радиомаскировки радиоэлектронных средств, а также исключение, значительное затруднение обнаружения излучений как маскируемого РЭС, так и станции активных помех, осуществляющей радиомаскировку, определения их местоположения, измерения параметров, режимов работы и их количества средствами космической радио- и радиотехнической разведки противника, что было невозможно в прототипе.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Меньшаков Ю.К. Основы защиты от технических разведок: учеб. пособие; под общ. ред. М.П. Сычева. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 478 с.
2. Способ радиоэлектронного подавления системы радиосвязи. Патент на изобретение №RU 520559 от 27 июня 2014 г.
3. Способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи в условиях многолучевости помехи и сигнала. Патент на изобретение №RU 308049 от 10 октября 2007 г.
4. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, изд. 2-е, перераб. и доп., 1989, с. 12-15, с. 34-35.
5. Хорев А.А. Техническая защита информации: учеб. пособие для студентов вузов. В 3 т. Т. 1. Технические каналы утечки информации. - М.: НПЦ «Аналитика», 2008. - 436 с.