СПОСОБ ЗАЩИТЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ ОТ САМОНАВОДЯЩЕГОСЯ ОРУЖИЯ И УСТРОЙСТВО, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ
METHOD FOR PROTECTING RADAR STATIONS FROM UNMANNED WEAPONS AND A DEVICE IMPLEMENTING IT

Изобретение относится к пассивным способам защиты радиолокационных станций (РЛС) от самонаводящегося по радиоизлучению оружия, в частности от противорадиолокационных ракет (ПРР), и может быть использовано для повышения защищенности РЛС, ведущих радиолокационную разведку на месте и в движении.
В качестве известных ранее пассивных способов защиты широко используется смещение точки наведения ПРР в сторону от подавляемой РЛС. Такое смещение может создаваться в известных способах путем использования дополнительных источников излучения (ДИИ) и различного рода переотражателей.
Известный способ защиты РЛС от ПРР (патент РФ 2099734) [1], наводящихся по радиоизлучению, основан на излучении отвлекающих сигналов дополнительными наземными источниками радиоизлучения и заключается в том, что на расстоянии, не меньшем радиуса поражения боевой части ПРР, устанавливают дополнительные источники радиоизлучения, временными и частотными параметрами сигналов которых управляет радиолокационная станция.
Главным недостатком указанного способа является невозможность его использования для мобильной РЛС, постоянно изменяющей свое местоположение (позицию). Для приведения в рабочее состояние дополнительных источников излучения, зависящих от РЛС необходимо дополнительное время, что в свою очередь не может не сказаться на мобильности используемых РЛС.
см
см
Известен способ защиты РЛС от противорадиолокационных ракет [2], заключающийся в том, что на борт автономной одиночной РЛС, способной функционировать в движении и на месте, устанавливают пусковое устройство ракет-ловушек. Затем определяют направление на противорадиолокационную ракету, ее дальность и скорость, разворачивают пусковое устройство ракеты-ловушки на угол á, равный половине ширины диаграммы направленности антенны ракеты-ловушки, и производят пуск неуправляемой ракеты-ловушки с включенным передатчиком отвлекающих сигналов. При этом период повторения излучаемых отвлекающих сигналов должен быть меньше постоянной времени контура управления наведением ПРР. Запуск неуправляемой ракеты-ловушки осуществляют под углом á относительно направления на противорадиолокационную ракету. Далее выключают излучение РЛС, которое включают через время t=Dnpp/Vпрр, где Dnpp - дальность до ПРР, Vпрр - скорость ПРР.
Недостатками данного способа являются: сложность реализации синхронности попадания сигналов РЛС и сложность конструкции.
Известен также способ использования ДИИ [3], выполненных в виде передатчиков с антеннами, способными выдерживать воздействие взрыва боевой части ПРР. Такие передатчики могут быть когерентными и некогерентными. В случае использования некогерентного источника его сигналы имеют временные и частотные параметры, отличающиеся от параметров зондирующего сигнала РЛС, что дает возможность ГСН ПРР селектировать сигнал РЛС на фоне сигналов ДИИ по частотным и временным параметрам. Вероятность нацеливания ГСН ПРР на сигнал РЛС, в случае проведения предварительной разведки перед пуском ПРР приблизительно равна 1. В случае самостоятельной разведки ГСН в ходе полета эта вероятность равна 1/(1+N). При использовании когерентных источников параметры сигналов, излучаемых дополнительными источниками, совпадают с параметрами зондирующих сигналов (ЗС) РЛС. В таком случае сигналы от всех дополнительных источников будут изменяться вместе с изменением параметров ЗС РЛС, а ГСН ПРР будет производить повторный поиск временных и частотных параметров излучаемых сигналов. Вероятность того, что ГСП ПРР выберет РЛС среди N ложных источников в вышеуказанных условиях, равна 1/(1+N) [1,4,5].
Известен способ защиты РЛС от ПРР, осуществляющей наведение на конечном участке траектории по тепловому излучению, основанный на использовании наземных ложных источников теплового излучения, устанавливаемых на расстоянии от РЛС, не меньшем радиуса поражения боевой части ПРР, и имитирующих тепловое излучение РЛС. Способ реализован, в изделии «Газетчик-Е (34Я6Е) (Радиолокаторы. Каталог, М., ОАО «Научно-исследовательский институт экономики и информации по радиоэлектронике», 1999/2000, с. 129).
Однако при размещении на большом удалении от РЛС только ложных источников теплового излучения (как наземных, так и воздушных) подрыв ПРР указанного типа не произойдет, так как, во-первых, высота полета ПРР на таком удалении от РЛС будет больше заданной для подрыва боевого заряда, во-вторых, ПРР на таком расстоянии от РЛС не перейдет в режим наведения по тепловому излучению. ПРР, находящаяся на большой высоте, вообще не реагирует на тепловое излучение, поэтому на этих высотах ложные источники теплового излучения не могут быть применены ни для подрыва боевого заряда ПРР, ни для ее отвлечения.
Также известен способ защиты РЛС от ПРР на основе использования переизлучающего экрана [6], заключающийся в том, что при обнаружении противорадиолокационной ракеты с известными угловыми координатами и дальностью, заблаговременно на некотором базовом расстоянии от защищающейся радиолокационной станции (РЛС), устанавливают устройство переотражения излучения (УПИ), заранее определяют азимут точки стояния УПИ, способного изменять по управляющим сигналам от РЛС угловое положение переизлучающего экрана, УПИ устанавливают с таким расчетом, чтобы линия, соединяющая его с РЛС, была перпендикулярна ожидаемому направлению применения противорадиолокационной ракеты с известными угловыми координатами и дальностью в бортовом вычислителе РЛС рассчитывают необходимые углы разворота переизлучающего экрана, входящего в состав УПИ.
Известны и другие патенты близкие по технической сущности патент РФ №118073, опубликованный 10.07.2012 г., патент №2258243, опубликованный 10.08.2005 г., патент Германия №3341069, Заявка Япония №2-40193, патент Великобритания №2252464.
Общими недостатками известных способов и устройств являются: ограниченные возможности защиты нескольких РЛС работающих на разных диапазонах частот; сложность обеспечения синхронности попадания сигналов РЛС и переотраженных от устройств сигналов в тракт приема ГСН ПРР (переотраженные сигналы будут запаздывать); работа в достаточно узком диапазоне частот; необходимость постоянного наличия источника имитируемого сигнала (отбор сигнала у защищаемой РЛС), что снижает ее мобильность; низкая правдоподобность имитируемого сигнала при использовании независимых от РЛС генераторов сигналов.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известных способов и устройств, которое будет заключаться: в расширении диапазона излучаемых частот, повышении правдоподобности имитируемого сигнала, вне зависимости от защищаемой РЛС и без влияния на ее мобильность, возможность проведения оперативной замены имитируемой РЛС в зависимости от сложившейся обстановки, возможность защиты нескольких РЛС, работающих в разных диапазонах частот одновременно, повышение правдоподобности имитируемых сигналов защищаемых РЛС.
В отличии от известных, цель заявленного способа достигается за счет поэтапного применения устройства защиты. При этом сигнал защищаемой одной или нескольких РЛС, воспроизводится с высокой точностью.
На первом этапе производится формирование базы данных сигналов, излучаемых защищаемыми радиолокационными станциями (РЛС). Сигналы, излучаемые одной или несколькими РЛС (1), принимаются антеннами устройства (2) (фиг. 1). Далее указанные сигналы преобразуются и хранятся в виде удобном для дальнейшего использования. База данных с параметрами сигналов РЛС создается заблаговременно и постоянно обновляется в ходе первого этапа. Устройство работает в режиме «прием», и размещается в области прямой видимости РЛС на расстоянии, не меньшем радиуса поражения боевой части ПРР.
На втором этапе работа осуществляется в режиме «прием-передача», излучая в направлении ПРР имитируемый зондирующий сигнал защищаемой РЛС, при необходимости происходит обновление базы данных. При обнаружении ПРР сигнал от РЛС с данными о направлении ПРР и параметрах защищаемой РЛС поступает на устройство защиты, где происходит выбор параметров сигналы в соответствии с защищаемой РЛС, а также синхронизация имитируемого сигнала и сигнала РЛС по времени. При защите нескольких РЛС и невозможности определить РЛС по которой осуществляется воздействие, возможна передача имитируемого сигнала нескольких РЛС, одновременно или последовательно через обзор, равный времени вращения антенны. Одновременная имитация подойдет для однотипных по диапазону частот РЛС, с разбросом частот до 100 МГц, при наличии в устройстве одного приемо-передающего устройства (ППУ) или в диапазоне частот 1 МГц - 6 ГГц при наличии в устройстве нескольких ППУ.
Для имитации постоянного излучения имитирующего зондирующего сигнала защищаемой РЛС организуется его непрерывное повторение, что создает имитацию вращения антенны защищаемой РЛС.
Наиболее наглядно предлагаемый способ возможно продемонстрировать на примере заявленного устройства. Отличительная особенность от ближайших аналогов состоит в том, что в изобретении в блоке хранения информации могут храниться и постоянно обновляться данные о параметрах зондирующего сигнала большого количества РЛС (объем памяти при этом выбирается в соответствии с обстановкой), а в качестве аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя возможно применение SDR (англ. Software-definedradio) такие как: FuncubeDongle, RTL-SDR, USRP, OsmoSDR, BladeRF, HackRF, AirSpy, устройства LimeSDR USB Type-А и другие [7].
SDR (ПОР (программно определяемая радиосистема)) - радиопередатчик и/или радиоприемник, использующий технологию, позволяющую устанавливать или изменять рабочие радиочастотные параметры, включая в частности, диапазон частот, тип модуляции или выходную мощность и выполняет значительную часть цифровой обработки сигналов на обычном персональном компьютере.
ППУ способно принять и передать любой сигнал в пределах своей полосы пропускания 20 Гц - 100 МГц., в широком диапазоне 1МГц - 6ГГц.
Предлагаемое устройство состоит из набора направленных (3), штыревых (4) антенн и волноводных трактов метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов волн (5, 6, 7), каскада усиления (8), ППУ метрового, дециметрового, сантиметрового диапазонов волн (9), трехканального аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя (10), блока управления (11), блок хранения информации (12). Возможно параллельное размещение дополнительных ППУ (9'), (9'') и т.д. Блоки 3, 4 и 5, 6, 7; 9 и 10; 10 и 12 соединены между собой двунаправленно. Упрощенная структура устройства выглядит так, как показано на фиг. 2.
п
На первом этапе, на штыревую антенну (4) и далее через волноводные тракты (5, 6, 7) на приемное устройство поступает зондирующий сигнал от защищаемой РЛС, соответствующий полосе пропускания антенны. Принятый сигнал обрабатывается с помощью цифровых методов аналогово-цифровым преобразователем (10). Это существенно отличает ПОР от аналоговых схем радиоприемников и передатчиков, позволяя легко менять алгоритм обработки полученного сигнала. Оцифрованная последовательность модулированных по амплитуде зондирующих импульсов обрабатывается и приводится к виду удобному для хранения в блоке хранения информации (12). При необходимости в приеме зондирующего сигнала от нескольких РЛС одновременно, блок (11) синхронизирует запись. При наличии в устройстве нескольких ППУ, соединенных параллельно, возможен одновременный прием и обработка зондирующих сигналов от нескольких защищаемых РЛС, количество которых равно количеству ППУ. Каждому ППУ принадлежит свой отдельный сектор памяти в блоке хранения информации (12). При этом сохраняются структура зондирующего сигнала и несущая частота, а также частота повторения (ƒ), по которой возможно определение масштаба работы РЛС (дальность однозначного определения координат).
На втором этапе работы, сигнал от РЛС с данными о направлении ПРР и параметрах защищаемой РЛС поступает на блок управления (11), который дает команду на извлечение из базы данных последнего записанного сигнала, излученного РЛС по которой действует ПРР. Записанная последовательность зондирующих импульсов извлекается из блока хранения информации (12) и поступает в цифро-аналоговый преобразователь (10), где она для преобразовывается из цифровой формы в аналоговую, синхронизируется с сигналом защищаемой РЛС, поступает в ППУ (9), и далее отправляется на каскад усиления (8), где усиливается до необходимой мощности и далее через волноводные тракты (5, 6, 7) поступает на направленную антенну (3), размеры элементов которой выбираются исходя из диапазона длин волн имитируемой РЛС (метровый, дециметровый, сантиметровый). Это позволяет уменьшить мощность устройства в 20-30 раз [8, 9], относительно мощности защищаемой РЛС. При этом направленная антенна размещается на расстоянии, обеспечивающем защиту РЛС от поражения боевой части ПРР.
При защите нескольких РЛС и невозможности определить РЛС по которой осуществляется воздействие, возможна передача имитируемых сигналов нескольких РЛС, при этом, блок управления (11) синхронизирует передачу имитируемых сигналов, одновременно или последовательно через обзор, равный времени вращения антенн защищаемых РЛС. При наличии в устройстве одного ППУ одновременная имитация возможна для однотипных по диапазону частот РЛС, с разносом частот до 100 МГц. При наличии в устройстве нескольких ППУ, образующих несколько приемопередающих каналов, возможна одновременная имитация нескольких защищаемых РЛС, количество которых равно количеству ППУ.
Для имитации постоянного излучения имитируемого сигнала организуется его непрерывное повторение.
Таким образом, получение заявленного результата, а именно расширение функциональных возможностей известных способов и устройств будет заключаться: в расширении диапазона излучаемых частот; в повышении правдоподобности имитируемого сигнала, вне зависимости от защищаемой РЛС и без влияния на ее мобильность; в возможности проведения оперативной замены имитируемой РЛС в зависимости от сложившейся обстановки, а так же возможности защиты нескольких РЛС, работающих в разных диапазонах частот одновременно, повышении правдоподобности имитируемых сигналов защищаемых РЛС.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как основано на известных достижениях радиоэлектронной техники и не требует внесения изменений в конструкцию радиолокационной станции.
Список используемых источников
1. Патент РФ №2099734 от 20.12.97 г. Ивашечкин А.А., Леонов Г.А. Способ защиты группы радиолокационных станций от противорадиолокационных ракет с использованием дополнительных источников излучения и устройство для его осуществления. Заявка N96103564/09. Приоритет 23.02.96 г.
2. Патент РФ №2153684. Успенский С.А., Чухлеб Ф.С., Друзин С.В., Скоков А.Л., Пономарев А.Н., Пономарев Д.А., Митрофанов Д.Г. Способ защиты РЛС от противорадиолокационных ракет. МПК G01S 7/38. Заявка №99118338. Приоритет 24.08.99 г. Опубл. 27.07.2000 г.
3. Патент 4698638 (США), кл. G01S 13/10.
4. Головин С.А., Сизов Ю.Г., Скоков А.Л., Хунданов Л.Л. Высокоточное оружие и борьба с ним. М.: Издательство "Вооружение. Политка. Конверсия.", 1996.
5. Небабин В.Г., Кузнецов И.Б. Защита РЛС от ПРР // Зарубежная радиоэлектроника. 1991 №4. С. 67-81.
6. Патент РФ №2210089. Успенский С.А., Митрофанов Д.Г., Пономарев А.Н. Способ защиты радиолокационной станции от противорадиолокационной ракеты на основе использования переизлучающего экрана. МПК G01S 7/38. Заявка №2001103933. Приоритет 12.02.2001 г. Опубл. 10.08.2003 г. (прототип).
7. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_software-defined_radios.
8. Сколник М. Справочник по радиолокации, том 1. М.: «Советское радио», 1976, стр. 356-395.
9. Ширман А.Д. и др. «Методы радиолокационного распознавания и их моделирование». Зарубежная радиоэлектроника, 1996, №11.