Процедуры борьбы с артиллерией на основе применения цифровых моделей местности

УДК 621.396

ПРОЦЕДУРЫ БОРЬБЫ С АРТИЛЛЕРИЕЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ

П. А. Агеев, П.В. Заика, С.Ю. Козлов

В статье рассматриваются основные процедуры контрбатарейной борьбы на основе применения цифровых моделей местности.

Ключевые слова: артиллерия, контрбатарейная борьба, цифровая модель местности, тактические свойства местности, элементарный участок, район сбора информации, линия соприкосновения войск, радиолокационная станция, беспилотный летательный аппарат, геоинформационная система.

Введение. При организации огневого поражения артиллерии следует учитывать множество факторов, влияющих на эффективность решения поставленных задач. Предлагаемые процедуры борьбы (поражения) с артиллерией на основе применения цифровых моделей местности (ЦММ) позволят повысить точность определения текущих координат артиллерии за счет учета определенных руководящими документами последовательностей ее действий после нанесения огневого удара путем сравнения временных затрат на цикл анализа и управления огнем артиллерии контрбатарейной борьбы (КББ) и временных затрат на сворачивание и покидание позиционного района артиллерией, учета тактических и инженерных свойств местности, комбинирования средств мониторинга с использованием беспилотного летательного аппарата (БЛА) видовой разведки.

Основная часть. В настоящее время находят применение несколько подходов по определению координат артиллерии, основанные на их физическом проявлении. Сущность одного из них заключается в следующем. Световая вспышка при выстреле орудия (используется в ночное время), звук от выстрела орудия и летящего снаряда (базируется на использовании пассивных акустических локаторов) и использовании радиолокационных станций контрбатарейной борьбы (РЛС КББ). Принцип работы РЛС КББ основан на засечке артиллерийских средств поражения на ранней стадии полета снаряда и проведении нескольких измерений текущего положения боеприпаса с целью расчета его траектории [1-5]. На основе экстраполяции полученных измерений определяют местоположение огневых средств и места возможного попадания боеприпасов. Учет тактических и инженерных свойств местности заданного района обеспечивает повышение точности определения координат артиллерии. Учет временных затрат противоборствующих сторон (длительность огневого удара и покидание позиционного района относительно затрат на анализ и нанесение ответного огневого удара) позволяет принять адекватное к сложившейся ситуации решение. В противном случае ответный огневой удар наносится по опустевшему позиционному району. Определение временных затрат

на цикл управления, анализ рельефа местности, скорость перемещения артиллерии по наиболее вероятному маршруту движения позволяет уточнить текущее местоположение подразделения артиллерии. Координаты последнего могут быть дополнительно уточнены с борта БЛА видовой разведки, направленного в этот район.

Обобщенный алгоритм, описывающий процедуры борьбы с артиллерией на основе применения ЦММ, представлен на рис. 1. Сущность алгоритма заключается в следующем.

На подготовительном этапе определяют границы района сбора информации (РСИ), отображают линию соприкосновения войск (ЛСВ) с использованием электронных карт ГИС и ЦММ. Отображению подлежат тактические и инженерные свойства местности, сезонные климатические условия, тактико-технические характеристики средств перемещения, используемые в районе сбора информации, и другая необходимая для анализа информация. В качестве последней могут выступать сведения о разрушенных мостах и виадуках, непроходимые разрушения в городской черте и др.

Основой для ЦММ является электронные карты ГИС, аэрофотосъемки участков местности, географическое описание местности, данные, позволяющие прогнозировать маршруты движения и районы размещения подразделений артиллерии, возможные разрушения и затопления, проходимость местности и др.

В результате ЦММ позволяет заблаговременно:

оценить в заданном районе проходимость, маскировочные свойства, возможности инженерного оборудования, защитные свойства местности и

др.;

получить обобщенную оценку различных участков по совокупности их тактических свойств местности (ТСМ);

выделить в пределах РСИ участки местности, наиболее вероятные с точки зрения размещения в их пределах артиллерии различных классов.

Получить точную интегральную оценку свойств местности по всему заданному району и по всем классам артиллерии невозможно. Поэтому на подготовительном этапе РСИ делят на элементарные участки (ЭУ) и по каждому из них проводят оценку тактических свойств местности (ТСМ). При этом различают оценку проходимости различных классов артиллерии (самоходной колесной или гусеничной, буксируемой и т. д.) на местности и пригодность ЭУ для развертывания [6].

При анализе проходимости артиллерии различных классов на местности учитывают: продольные и поперечные углы скатов относительно направления движения, плотность грунта, густоту леса (кустарника), мощность растительного покрова, глубину водной преграды с учетом плотности дна, интенсивность гололедных явлений, глубину снежного покрова, толщину льда [7]. Каждому из учитываемых параметров местности соответствует частный коэффициент проходимости.

195

Рис. 1. Обобщенный алгоритм борьбы с артиллерией на основе применения ЦММ

196

л м л ем О м

«

О

К «

м

ем <

н <

м ем н К

О «

С

<

н т

Экстраполяция траектории полета снаряда и определения координат (X, У)^ местоположения артиллерийских средств противника, калибр снаряда и класс стреляющего орудия

Определение у-го уро подразделения проти площади позиц вня артиллерийского вника и необходимой ионного района 8уу

Рис. 1. Обобщенный алгоритм борьбы с артиллерией на основе применения ЦММ

197

Вывод координат пораженного /-го подразделения ¡-го класса артиллерии противника на ЦММ ГИС. Предоставление данных потребителям информации в формализованном виде

Рис. 1. Обобщенный алгоритм борьбы с артиллерией на основе применения ЦММ

По результатам оценки совокупности частных коэффициентов ТСМ каждому элементарному участку дают обобщенную оценку, характеризующую его пригодность для прохождения конкретного класса артиллерии.

Далее переходят к оценке тактических свойств местности элементарных участков РСИ по инженерным признакам соответствию требованиям по размещению подразделений (взводов, батарей, дивизионов артиллерии различных классов) на местности (табл. 1) [8].

198

Таблица 1

Требованиям по размещению подразделений на местности

№ п/п Наименование объекта Занимаемая площадь по фронту и в глубину, м2 Удаление от лев, км Расстояние перемещения, км Частота перемещений в сутки

1 взв 120-мм СМ 150x100 1...3 2...3 3...5

3 взв 105-мм СГ 150x100 2...4 2...3 3...5

4 взв 155-мм СГ 400x200 2...6 2...3 3...5

5 взв РСЗО MLRS 1000x1000 5...10 2...3 3...5

6 батр 105-мм СГ 500x400 2...4 2...3 3...5

7 батр 155-мм СГ 700x500 3...6 2...3 3...5

8 батр РСЗО MLRS 2400x1000 5...10 2...3 3...5

9 адн 105-мм СГ 4000x4000 3...6 4...6 3...5

10 адн 155-мм СГ РСЗО MLRS 5000x5000 5...10 4...6 3...5

На основании частных оценок ТСМ определяют обобщенную оценку ТСМ для каждого ЭУ в соответствии со следующим правилом [6]: ВДтп) = ин

0, если и 1(1,т) < 5;

1, если и1(1,т) < 10;

2, если иь(1,т) < 15;

3, если [¡1(1, тп) = 15.

Значение и 1(1, тп) отражает степень пригодности ЭУ для развертывания артиллерии /-го класса. Результатом оценки местности является определение участков, удовлетворяющих требованиям по размещению различных подразделений артиллерии каждого из / классов на местности с учетом требований по необходимой площади для этого (табл. 2). Участки с низкой обобщенной оценкой исключают из дальнейшего рассмотрения.

Элементарные участки, пригодные для развертывания /-го класса артиллерии и имеющие общие точки соприкосновения, объединяют в единые районы и определяют их общую площадь в соответствии с выражением:

= X 71,

где 50 - площадь ЭУ; п - количество ЭУ, имеющих общие точки соприкосновения.

Значение 5П. сравнивают с требуемой площадью позиционного района для развертывания подразделений различного /-го уровня

(взвод, батарея, дивизион) для каждого /-го класса артиллерии.

Модель ТСМ для каждого у-го подразделения, у = 1,2,...,/, /-го класса артиллерии представляют в виде матрицы Аразмером / X тп, элементами которой являются обобщенные оценки ТСМ элементарных участков (рис. 2).

Таблица 2

Обобщенная оценка элементарных участков по возможности размещению различных подразделений артиллерии

№ п/п Градации пригодности ЭУ к развертыванию артиллерии 7-го класса Обобщенная оценка

1 Условия местности в наибольшей степени удовлетворяют требованиям по развертыванию артиллерии 7-го класса 3

2 Условия местности в основном удовлетворяют требованиям по развертыванию артиллерии 7-го класса 2

3 Условия местности не удовлетворяют требованиям по развертыванию артиллерии 7-го класса. Функциональные возможности значительно снижены 1

4 Условия местности не пригодны для развертывания артиллерии 7-го класса 0

Определенные выше операции требуют значительных временных затрат и могут быть выполнены на подготовительном этапе (см. рис. 1).

В процессе боевой работы с помощью средств разведки командира (РЛС КББ) обнаруживают и фиксируют момент выстрела (залпа) артиллерии £0- На основании нескольких измерений текущего положения снаряда пролонгируют и экстраполируют траекторию его полета с целью определения местоположения (X, У)к огневых позиций [1].

0 1 1 1 1 1 2 2 3 3 2 1 1 0

0 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1

1 1 2 3 3 3 2 1 2 2 2 2 2 1

1 2 2 3 3 3 2 1 1 2 3 3 2 1

2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 3 3 2 2

3 3 2 2 1 1 1 1 1 2 3 3 2 2

3 3 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3

3 3 2 1 1 0 1 2 2 2 2 2 2 3

2 2 2 1 0 0 1 2 3 3 3 2 2 2

2 1 1 1 0 0 1 2 3 3 3 2 2 3

¡и

Рис. 2. Модель оценки элементарных участков по тактическим свойствам местности

При разведке огневых позиций артиллерии поиск летящих снарядов выполняют посредством дискретного сканирования луча фазированной антенной решетки РЛС по дискретному углу при постоянном значении его положения по углу места. Угол места выбирают близким, либо равным углу укрытия к плоскости горизонта. Последний зависит от рельефа местности. Зондирующий сигнал РЛС представляет собой, как правило, радиоимпульс, фазокодоманипулированный в соответствии с 13-позиционным кодом Баркера, который излучают пакетами на этапах поиска и автозахвата. Из всех сформированных в данном угловом положении луча радиолокационных отметок от снаряда выбирают одну, обладающую наибольшей амплитудой, и осуществляют его автозахват. Измерение текущих координат снаряда на этапе автозахвата осуществляют с помощью угловых дискриминаторов и дискриминатора дальности, функции которых обычно реализуют в алгоритмах программного обеспечения вычислительного устрой-

ства. После автосопровождение объекта наблюдения (снаряда) выполняют сглаживание дискретных значений параметров его траектории методом наименьших квадратов, определяют класс орудия по баллистическим признакам. Далее находят прямоугольные координаты позиционного района (огневой позиции) и точки падения снаряда. Определение координат огневой позиции осуществляют путем радиолокационного сопровождения летящего снаряда по трем координатам на начальном участке траектории полета и ее экстраполяции к точкам вылета и падения.

Обобщенный алгоритм, описывающий выше представленные процедуры определения траектории полета снаряда, представлен на рис. 3.

В предлагаемом алгоритме по наблюдаемому с помощью РЛС восходящему участку траектории определяют ненаблюдаемый участок путем экстраполяции до уровня земли, например, на основе кубической сплайн-интерполяции.

В основу экстраполяции траектории заложен приближенный способ решения задачи. Реальную траектории полета снаряда заменяют параболой с учетом баллистической функции Е. Экстраполяцию прямоугольных координат выполняют в соответствии с выражениями:

хт ~Ь Ахт,

Ущ Ут-1 ^Ут '

V у

7 — 7 I 2т - Дг ^ Дг2

^"т ~ у 2у >

Хщ Хгп 1

Д*7П = УХп  Аут = УУт • М,] Ухт = Ухт-г  (1 - ЕтМ), " уут = уут-г  (1 - у

м2

^ТП_1 у 9 '

^ У

где Ет - баллистическая функция, Ет = с X /7(2т)£(7); с - баллистический коэффициент (выбирают постоянным для всех орудий); П{1т) -функция плотности воздуха; £(V) - функция сопротивления воздуха; Ух > К > Уг - составляющие скорости снаряда на т-ом шаге экстраполяции; д - ускорение свободного падения; At - шаг экстраполяции.

По баллистическим параметрам траектории полета снаряда осуществляют определение его калибра и типа стреляющего орудия. Современные РЛС КББ работают в диапазонах 2...4, 4... 8, 9... 12 ГГц, что позволяет обнаруживать огневые позиции минометов на удаленности до 30 км, артиллерии - до 50 км, а пусковых установок ракетных систем залпового огня - до 80 км [3]. В условиях, близких к одновременному (менее 5 с) обнаружению в полете нескольких снарядов с общей траекторией, принимают решение о участии в огневом воздействии артиллерийского подразделения у-й штатной структуры /-го класса. Приведенное временное ограничение необходимо для правильной классификации артиллерийского залпа и исключения из рассмотрения псевдозалпа [4].

201

Рис. 3. Обобщенный алгоритм определения траектории полета снаряда

202

Рис. 3. Обобщенный алгоритм определения траектории полета снаряда

На основе полученных данных определяют необходимую площадь для развертывания артиллерийского подразделения /-й структуры /-го класса.

С помощью слоя Ац электронной карты ГИС уточняют вычисленные координаты (Х,У)к с учетом их пригодности по тактическим и инженерным свойствам местности для развертывания /с(¿у)-го подразделения артиллерии (рис. 4). В случае несоответствия названным требованиям ко-

203

ординаты (X, У)к^ переносят в ближайший пригодный для этого участок местности с координатами (X, У)к^. При этом учитывают доступность этого участка местности для транспортных средств /-го класса артиллерии по слою А1 электронной карты района сбора информации и удаление от линии соприкосновения войск [8].

На следующем этапе командир принимает решение о целесообразности ответного удара по к{1у')-му артиллерийскому подразделению, назначает необходимое для этого количество артиллерийских орудий и снарядов вооружения оператора. С этой целью определяет необходимые временные затраты на цикл управления и огневого воздействия

^обр ^пр.реш "I" ^прд "I" ^-возд 5

где £обр - время сбора и обработки данных о местоположении, типе, количестве огневых средств к (у)-го подразделения артиллерии, необходимых размерах позиционного района; ¿пр.реш - временные затраты на принятие решения о поражении /с ((/')-той цели, определение количества привлекаемых на это орудий и снарядов вооружения оператора, необходимой ориентации привлекаемой артиллерии в горизонтальной вк и вертикальной /?к областях, типа используемых снарядов; - время доведения решения командира до исполнителей; £возд - длительность подготовки и нанесения огневого удара. В качестве дополнительных временных затрат можно отметить время полета снаряда до момента его обнаружения РЛС КББ.

(Х,Т)к - координаты места выстрела (залпа) огневым средством противника

Рис. 4. Определение элементарного участка местности для развертывания подразделения артиллерии

Следующим этапом определяют временные затраты tcвk(ij) на свертывание /с(¿у)-го артиллерийского подразделения и покидание позиционного района (рис. 3). Эти временные затраты априорно известны и определены руководящими документами [8].

При выполнении неравенства < £Свк(Ф артиллерия не успевает покинуть позиционный район. По команде командира огневыми средствами оператора наносят артиллерийский удар по позиционному району /с(/у')-й цели с координатами (Х,У)к^. В противном случае, когда >

tcek(ij) артиллерия успевает покинуть позиционный район с помощью средств разведки выполняют дополнительный анализ с использованием Аг го слоя электронной карты ГИС. В этом случае выявляют возможные маршруты движения колонны артиллерии /-го класса.

Наиболее вероятный маршрут передвижения артиллерийского подразделения

Рис. 5. Определение элементарного участка местности и маршрута перемещения подразделения артиллерии

Заключение. Априорно зная среднюю скорость движения колонны артиллерии /-го класса, время начала движения t0 + tce (ij), можно примерно определить ее текущие координаты, по которым и наносят удар. Для определения точных координат движущейся k(ij)-ü цели целесообразно задействовать БЛА визуальной разведки. После обнаружения и уточнения координат /с(/у)-й цели по ней наносят огневой удар и уточняют его результаты.

Список литературы

1. Голик A.M. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. М.: МО, 1997. Ч. I. 84 с.

2. Голик A.M. Многоканальные радиолокационные станции разведки огневых позиций. М.: МО, 1997. Ч. II. 74 с.

3.РЛС контр батарейной борьбы зарубежных стран. Электронный ресурс http://www.modernarmy.ru/article/126.

4. В. Русаков. Возможности, преимущества и недостатки псевдозалпа артиллерийского орудия//Зарубежное военное обозрение. 2013. № 8. с. 56-59.

3. Савкин С. А., Рынгач В. Г., Игнаточкин А. М. Организация, вооружение и тактика действий частей и подразделений иностранных армий. Учебное пособие. - Тольятти: ТГУ, 2008. Электронный ресурс http ://studfiles .net/preview.

5. Полевой устав армии США. FM90-8. Часть 6 - Боевое обеспечение. Глава 3 - Подразделения огневой поддержки. - Вашингтон. Округ Колумбия. 1986.29.VIII.

6. Агеев П. А., Кудрявцев А. М., Смирнов А. А. Процедуры построения маршрутов движения техники по пересеченной местности на основе применения цифровых моделей местности. // Известия Тульского государственного университета. 2019. № 9 С. 41-46.

7. Военная топография. Под ред. А.С. Николаева. - М.: Военное издательство, 1977 г.

8. Боевой устав артиллерии. Часть 2. Дивизион, батарея, взвод, отделение (расчет). [Электронный ресурс]. URL: http://pfndia/ text/ 78/ 217/28918php (дата обращения: 10.05.2019).

Агеев Павел Александрович, преподаватель, pol18deligne@,rambler.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного

Заика Павел Валентинович, преподаватель, pashaseveramail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного

Козлов Сергей Юрьевич, научный сотрудник, freeman35amail. ru, Россия, Череповец, Череповецкое высшее военное инженерное училище радиоэлектроники

ANTI-ARTILLERY PROCEDURS BASED ON THE APPLICATION OF DIGITAL TERRAIN

MODELS

P.A. Ageev, P.V. Zaika, S.U. Kozlov

The article is presented the main procedurs of coounterbattery struggle based on the use jf digital terrain models

Key words: artillery, digital terrain model, object, tactical properties of the terrain, radar station, unmanned aerial vehicle, geographic information system

Ageev Pavel Aleksandrovich, lecturer, pol18deligne a ramhler.ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military academy of telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny

Zaika Pavel Valentinovich, lecturer, _pashasevera mail.ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military academy of telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny

Kozlov Sergey Urievich, research scientist, freeman35amail. ru, Russia, Cherepovets, Cherepovets higher military engineering school of radio electronics