АДАПТИВНЫЙ СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА ОТ УПРАВЛЯЕМОЙ ПО ЛАЗЕРНОМУ ЛУЧУ РАКЕТЫ
ADAPTIVE METHOD OF OBJECT PROTECTION AGAINST LASER OPERATED MISSILE

Изобретение относится к военной технике, а именно к защите объектов военной техники от высокоточного оружия (ВТО), и может быть использовано в системах защиты объектов от ВТО с лазерно-лучевыми системами телеуправления (лазерно-лучевыми системами наведения (ЛЛСН) ракет), которые в настоящее время находят все большее применение. Основными объектами защиты являются объекты бронетанковой техники.
Принцип действия ВТО с лазерно-лучевыми системами телеуправления заключается в формировании поля управления ракетой модулированным, в частности по времени, лазерным излучением, приеме аппаратурой управления (бортовым фотоприемным устройством) ракеты этого излучения и преобразования его в электрические сигналы для подачи команд управления ракетой. После пуска ракета «встреливается» в поле управления (модулированный лазерный луч или растр, образованный в результате сканирования луча в поле управления ракетой) и осуществляет полет к цели в этом луче (растре).
Значительный интерес к лазерно-лучевым системам телеуправления, называемым также ЛЛСН, связан с их высокой помехозащищенностью. Основными мерами, обеспечивающими высокую помехозащищенность ЛЛСН, являются:
размещение фотоприемного устройства (ФПУ) для приема и обработки сигналов управления на ракете;
ориентация поля зрения ФПУ в направлении источника лазерного излучения системы телеуправления;
использование лазерной линии для передачи команд управления ракетой;
применение спектральной селекции сигналов управления ракетой за счет использования в ФПУ узкополосных фильтров с полосой пропускания в единицы-десятки ангстрем;
использование временного стробирования сигналов управления ракетой,
запоминание координат цели до начала телеуправления и прогнозирования траектории движения цели, в том числе замаскированной.
Широко известен способ защиты объектов от управляемых ракет с помощью аэрозольной завесы, заключающийся в обнаружении лазерного излучения подсвета защищаемого объекта лазерным лучом, определении направления на лазерный источник подсвета, отстреле аэрозольного боеприпаса в этом направлении и создании аэрозольной завесы, маскирующей защищаемый объект [см., например, труды 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». - Т.3. - 2005. - СПб. - С. 108-112].
Недостатком этого способа является низкая эффективность защиты объекта от управляемых ракет с лазерно-лучевыми системами телеуправления из-за возможности запоминания координат цели до начала телеуправления и прогнозирования траектории ее движения даже в случае маскировки цели аэрозольной завесой. Кроме того, применение этого способа защиты приводит к снижению маневренности защищаемого объекта.
Известен способ защиты объектов от управляемой ракеты [см. патент РФ №2129288 от 20.04.1999 г. по заявке №97115874 от 17.09.1997 г.]. Способ заключается в обнаружении лазерного излучения, определении координат источника этого излучения, ориентации частотно-импульсного помехового лазера в направлении источника лазерного излучения и излучении помеховых лазерных импульсов в этом направлении. Для эффективного воздействия помех на ЛЛСН помеховое излучение частотно-импульсного лазера, отраженное от элементов формирующей оптики лазерно-лучевой системы телеуправления, должно попадать на вход бортового ФПУ ракеты в моменты формирования временных стробов и превышать пороговую чувствительность этого устройства. Соблюдение этих условий будет приводить к появлению ложных сигналов управления ракетой и, как следствие, ее отклонению от линии прицеливания. При этом количество ложных импульсов управления ракетой за время ее полета к цели определяется частотами и длительностями стробирующих и помеховых импульсов.
Недостатком этого способа является низкая эффективность защиты объекта от управляемых ракет с лазерно-лучевыми системами наведения из-за несовпадения моментов поступления помеховых импульсов с моментами формирования сигнальных импульсов управления ракетой (временных стробов бортового фотоприемного устройства (ФПУ) ракеты).
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ защиты объекта от управляемой ракеты [см. патент РФ №2320949 от 18.05.2008 г. по заявке №2006117131 от 18.06 2006 г.]. Этот способ заключается в обнаружении лазерного излучения ЛЛСН, определении координат источника этого излучения, предварительном измерении частоты повторения сигнальных импульсов управления ракетой, ориентации частотно-импульсного помехового лазера в направлении источника лазерного излучения и излучении помеховых импульсов в этом направлении на частоте повторения, равной или кратной частоте посылки сигнальных импульсов управления ракетой, причем мощность помеховых импульсов превышает пороговую чувствительность бортового ФПУ ракеты.
Эффективность применения этого способа, основанного на разрушении информации с помощью лазерных имитирующих помех в автоматических лазерно-лучевых системах телеуправления, в значительной мере определяется точностью настройки временных параметров помехи (частоты повторения помеховых импульсов и длительностей их излучения).
Недостатком прототипа является низкая эффективность защиты объекта от управляемой ракеты с лазерно-лучевой системой наведения в случае даже незначительного изменения частоты повторения сигнальных импульсов управления ракетой в процессе ее полета к цели. Так, например, при расстройке по частоте между сигнальными импульсами управления ракетой и помеховыми импульсами частотно-импульсного помехового лазера более ±200…300 Гц, эффект действия помех значительно снижается вследствие усиления влияния избирательности приема импульсов за счет временного стробирования сигналов в лазерно-лучевой системе наведения [см., например, журнал «Вестник Воронежского государственного технического университета». - 2009. - Т. 5. - №5. - С. 172-175].
Техническим результатом заявляемого способа является повышение эффективности защиты объекта за счет адаптивного управления частотой повторения помеховых импульсов частотно-импульсного лазера (ЧИЛ).
Технический результат достигается за счет того, что в известном способе защиты объекта от управляемой ракеты, заключающемся в обнаружении излучения лазерного сигнала управления ракетой, определении координат источника этого излучения, ориентации частотно-импульсного помехового лазера в направлении источника лазерного излучения, формировании помехового лазерного сигнала и излучении его в направлении источника лазерного излучения, перед излучением помеховых импульсов частотно-импульсного помехового лазера дополнительно обнаруживают лазерные сигналы управления ракетой, отраженные ее корпусом, определяют градиент мощности этих сигналов, сравнивают его с заданным порогом, а затем формируют помеховый сигнал частотно-импульсного помехового лазера путем изменения частоты его излучения таким образом, чтобы обеспечить превышение заданного порога градиентом мощности отраженных корпусом ракеты лазерных сигналов управления.
Сущность изобретения заключается в адаптивном управлении частотой повторения помеховых импульсов в зависимости от уровня мощности отраженных корпусом ракеты лазерных сигналов, с помощью которых осуществляется наведение ракеты на цель. При этом, хотя неизвестные временные характеристики излучения системы телеуправления впрямую не определяются, обеспечивается выбор параметров помехи, наилучшим образом согласованных с этими характеристиками по эффекту действия помехи на ЛЛСН.
Сопоставительный анализ заявленного технического решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного наличием, во-первых, новых действий над сигналом (дополнительно обнаруживают отраженные корпусом ракеты лазерные сигналы управления и измеряют их мощность) и, во-вторых, новых условий выполнения действий (управляют частотой повторения помеховых импульсов ЧИЛ в зависимости от степени изменения мощности отраженных корпусом ракеты лазерных сигналов управления таким образом, чтобы обеспечить заданный промах ракеты).
Таким образом, использование особенностей части операций, выполняемых над сигналами в известном способе, учет информации о мощности отраженных корпусом ракеты лазерных сигналов управления в соответствии с предложенными новыми действиями и условиями их выполнения, позволяют сделать вывод о наличии существенных отличий предлагаемого способа. Эти действия обеспечивают повышение эффективности защиты объекта от управляемых по лазерному лучу ракет за счет адаптивного управления частотой повторения помеховых импульсов частотно-импульсного лазера.
Предлагаемый способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 1.
На фиг. 1 обозначено: 1 - ЛЛСН, состоящая из лазера 2 и формирующей оптики (ФО) 3 для создания информационного поля 4 управления ракетой 5 с фотоприемным устройством (ФПУ) 6, поле зрения которого направлено на ЛЛСН 1, последовательно соединенные фотоприемное устройство 7 с объективом 8 для обнаружения и определения мощности как прямого излучения 9 лазерно-лучевой системы наведения, так и отраженного ракетой 5 сигнала управления 10 за цикл сканирования растра наведения, блок оценки моментов посылки и мощности импульсов лазерного излучения 11, компаратор 12 для сравнения мощности отраженного ракетой лазерного излучения с пороговым значением, блок управления 13 частотно-импульсным помеховым лазером 14 с системой его ориентации в направлении источника лазерного излучения 1, а также блок определения координат 15 автоматической ЛЛСН, соединенный с выходом фотоприемного устройства 7 и подключенный к входу блока управления 13.
Устройство, реализующее предлагаемый способ защиты объекта от управляемых по лазерному лучу ракет, работает следующим образом.
Прямое лазерное излучение 9 лазерно-лучевой системы наведения 1 лазера 2 через формирующую оптику 3, модулированное с частотой повторения сигнальных импульсов управления ракетой 5 в информационном поле 4, попадает на ФПУ 6 ракеты 5. Одновременно это же излучение 9 собирается объективом 8 и регистрируется фотоприемным устройством 7. Затем в блоке 15 определяются координаты автоматической ЛЛСН. Фотоприемным устройством 7 регистрируется также и отраженный ракетой 5 сигнал управления 10 за цикл сканирования растра наведения. С выхода ФПУ 7 электрические импульсы, соответствующие моментам приема сигнальных импульсов управления ракетой, поступают на вход блока 11, в котором определяются момент посылки и мощность отраженных ракетой импульсов лазерного излучения, которая сравнивается в компараторе 12 с пороговым значением, при котором обеспечивается заданный промах ракеты (вероятность ее непопадания в защищаемый объект). С выхода компаратора 12 через блок управления 13 осуществляется изменение временных параметров излучения частотно-импульсного помехового лазера 14, который генерирует помеховые импульсы, поступающие на ФО 3 лазерно-лучевой системы наведения 1. Эти импульсы переотражаются ФО 3 в направлении на управляемую ракету 5, принимаются ее бортовым ФПУ 6 и формируют ложные сигналы управления ракетой 5 таким образом, чтобы обеспечить заданный промах ракеты (вероятность ее непопадания в защищаемый объект).
Эффективность изобретения выражается в повышении эффективности защиты объекта от управляемых по лазерному лучу ракет за счет адаптивного управления частотой повторения помеховых импульсов частотно-импульсного лазера.
р
Обеспечение эффективной защиты подтверждается данными моделирования процесса наведения ракеты на защищаемый объект в условиях применения предлагаемого способа. В качестве основного показателя, определяемого по результатам моделирования, использовалась вероятность распознавания увода ракеты с линии прицеливания Р, обеспечивающая вероятность непопадания ракеты в защищаемый объект более 0,9.
р
Результаты расчетов вероятности Р приведены на фиг. 2 в виде зависимости вероятности распознавания увода ракеты с линии прицеливания от времени t, отсчитываемого от момента постановки помехи. Расчеты проводились для случая постановки помехи с дальности 5 км, соответствующей максимальной дальности пуска ракеты, а угловое положение ракеты в растре ее наведения определено с точностью ~ 1 мрад (до угловых размеров одного элемента растра наведения ракеты ЛЛСН).
Анализ представленной на фиг. 2 зависимости позволяет сделать следующие выводы.
р
-2
-3
При разведке углового положения ракеты в растре с точностью порядка ~1 мрад предложенный способ позволяет принять правильное решение об эффективном действии помехи на ЛЛСН с вероятностью Р>0,8 уже через 1,5 с. При этом обеспечивается вероятность непопадания ракеты в защищаемый объект более 0,9, а вероятности ложной тревоги и пропуска сигнала не будут превышать 10…10 за цикл сканирования растра наведения (t=0,1 с).
Предварительный анализ уровня техники позволяет установить, что технические решения, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого способа критерию охраноспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого способа, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа. Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого изобретения на указанный заявителем технический результат. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Предлагаемое техническое решение «промышленно применимо», т.к. совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость, поскольку для реализации способа могут быть использованы известные материалы и оборудование. Так, например, для управления частотой повторения помеховых лазерных импульсов могут быть использованы генераторы серий этих импульсов [см., например, журнал «Приборы и техника эксперимента». - 1979. - №5. - С. 243-244].
При изучении других известных технических решений в данной области техники указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не выявлена.