CC BY
106
УДК 621.391.82
Радиотехника и связь
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К КОЭФФИЦИЕНТУ ОСЛАБЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕРЫВАНИЯ РАДИОЛИНИИ УПРАВЛЕНИЯ
М.Г. Калашников, В.Г. Керков, С.В. Утемов
Разработан методический аппарат для обоснования требований к характеристикам аэрозольных помех, приводящих к прерыванию радиосигналов управления ракетой в миллиметровом диапазоне длин волн. Проведена оценка отношения сигнал/помеха в зависимости от коэффициента ослабления радиоволн на частицах аэрозольного образования
Ключевые слова: аэрозольное образование, коэффициент ослабления радиоволн
Высокоточное оружие (ВТО) с неавтономными системами телеуправления в настоящее время и на ближайшую перспективу остаётся одним из наиболее эффективных и массовых средств поражения наземных целей в тактической глубине войск. В этих системах информация, необходимая для управления ВТО, извлекается из кодированных сигналов, поступающих от цели и пункта управления путём их передачи по каналу связи и несущих от оператора к ВТО команды об изменении его положения в пространстве [1-3].
В настоящее время к неавтономным системам телеуправления предъявляются требования по повышению скоростей полёта ракет до сверхзвуковых и расширению диапазона условий боевого применения (обеспечению возможности пуска ракет в любое время суток и в сложных метеорологических условиях) [4]. Одним из важнейших направлений, обеспечивающих реализацию этих требований, является создание противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) с радиолокационными прицелами и радиолиниями управления (РЛУ) ракет, работающими в миллиметровом диапазоне длин волн (ММДВ) [1, 5, 6]. Типовыми представителями этих ПТРК являются комплексы типа TOW-2N, -2A RF, -2B RF, -2B Aero RF, -Bunker Buster RF, Red Arrow [1-6].
Радиолинии управления образуют особый класс радиотехнических систем передачи информации. Если в системах радиосвязи решается задача доставки получателю информации с минимальными искажениями, то в РЛУ передается команда на выполнение объектом управления определенных операций и решается задача обнаружения сигнала, при этом допускаются значительные его искажения [7]. Радиолинии управления обладают рядом особенно-
Калашников Михаил Григорьевич - ВУНЦ ВВС ВВА, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, тел. 8-910-348-05-90 Керков Владимир Георгиевич - ВУНЦ ВВС ВВА, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, тел. 8-980-556-19-71 Утемов Сергей Владимирович - ВУНЦ ВВС ВВА, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, тел. 8(473) 220-92-36
стеи, в частности, в них используется статистический критерий Неймана-Пирсона, в соответствии с которым вначале обеспечивается заданная вероятность ложного приёма команды (ложного срабатывания исполнительного прибора), а затем принимаются все меры для получения максимальной вероятности правильного приёма команды.
Функционирование ПТРК происходит, как правило, в условиях естественных и преднамеренных аэрозольных помех (пыли, дымов и аэрозолей). Наличие аэрозольного образования (АО) на радиолинии управления ракетой может привести к искажениям полезного сигнала, его ослаблению и прерыванию.
Эффективность маскирующих аэрозольных помех радиолинии управления ракетой существенно зависит от пространственных и временных характеристик АО, а также характеристик ослабления радиосигналов управления в ММДВ. Ранее в работах [8-11] исследовалось влияние времени маскировки цели и прерывания сигнала управления ракетой на качество её наведения, а в [12-14] разработаны методики обоснования требований к оптическим характеристикам аэрозольного образования для случаев прерывания видения цели и сигнала управления ракетой. Воздействие помех, приводящих к прерыванию сигналов управления ракетой в ММДВ, ранее не рассматривалось.
Целью статьи является разработка методического аппарата обоснования требований к характеристикам аэрозольных помех для прерывания сигналов управления ракетой в ММДВ в зависимости от рассеивающих свойств аэрозольного образования.
Мощность полезного сигнала на входе приёмника РПРМ определяется по формуле [15]
Р
ПРМ
РПРД GПРД G ПРМ ^ \2
(1)
(4яОс )2 Ь
где Бс -дальность радиоуправления ракетой; X -длина волны; бПРд, GПРМ - коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн; РПРд - выходная мощность передатчика; Ь - потери, обусловленные ослаблением сигнала в соединительных разъемах,
несовпадением поляризации антенн и т.п. (£-10).
Дисперсия внутренних шумов приёмника системы радиоуправления ВТО определяется выражением [15]
а2ш = КТо Д/Кш , (2)
где К - постоянная Больцмана; Т0 - стандартная температура; Д/ - эквивалентная шумовая полоса пропускания приёмника; КШ - коэффициент шума приёмника.
Отношение сигнал/шум по мощности и дальность радиоуправления ракетой находятся по формулам:
2 РПРМ РПРД<3ПРД<3ПРМ ^
Чсш = —=-5-, (3)
а2ш (^с )2 ЬКТо Д/Кш
De =
РПРД GnPM GnPM Л
qlm (4^)2LKToAKm
,1/2
(4)
При воздействии пассивных помех в виде облаков (завес) из углеродисто-волокнистых материалов (УВМ) выражение для отношения сигнал/помеха на входе приёмника системы РЛУ ракеты дСп может быть представлено в виде
qcn =■
РПРД GПPД GnPM Л
(5)
(4яОс )2 КоКТо Д/КшЬ где КО - коэффициент ослабления радиоволн на частицах аэрозольного образования при подавлении системы радиоуправления ракетой пассивными помехами из УВМ.
На рис. 1 приведена зависимость дальности радиоуправления ракетой от отношения сигнал/шум, рассчитанная в соответствии с выражением (4) для следующих типовых исходных данных:
а) при работе радиолинии управления на длине волны Х=8,6 мм: Рпрд = 5 Вт; GпРд = 2000; GпРм = 5; К = 1,38х10-23ВтсК-1; Т0 = 290 К; А/ = 9х108 Гц; КШ = 7; Ь = 10;
б) при работе радиолинии управления на длине волны Х=3,2 мм: Рпрд = 5 Вт; GпРд = 5000; GПРМ = 25; Т0 = 290 К; А/ = 109 Гц; КШ = 12,5; L = 10.
Dc, км 4 3
0
х= 3,2 mi 8,6 rfm
0 5 10 15 20 25 30 35 (?сШ,раз
Рис. 1. Зависимость дальности радиоуправления ракетой от отношения сигнал/шум
Проведённая в [7] оценка помехоустойчивости РЛУ при использовании различных видов сигналов для передачи информации (сигналов с однополосной балансной, амплитудной и частотной модуляцией, амплитудной, частотной и фазовой манипуляцией, а также М-ичных сигналов (М=64)) показала, что эффективность подавления РЛУ для всех видов сигналов обеспечивается при отношении сигнал/помеха порядка 0,5.
На рис. 2 приведены рассчитанные в соответствии с выражением (5) зависимости отношения сигнал/помеха от коэффициента ослабления радиоволн на частицах аэрозольного образования для трёх значений дальности радиоуправления ракетой DC.
2
$СП> Р^з
0,5
о
= 4 KJ
-~ис и KM
Dc = 3 KJ
Dc = 2
О 6 12 18 24 30 36 42 К0,раз
Рис. 2. Зависимости отношения сигнал/помеха от коэффициента ослабления радиоволн на частицах аэрозольного образования
Из анализа зависимостей, приведённых на рис. 2, следует, что при изменении дальности радиоуправления ракетой от 2 до 4 км коэффициент ослабления АО, требуемый для подавления системы радиоуправления ракетой, изменяется в пределах от 40 до 10 раз (от 16 до 10 дБ) соответственно. Очевидно, что для прерывания сигналов управления ракетой в ММДВ постановку АО целесообразно осуществлять при значениях дальностей радиоуправления ракетой DC > 4 км. Это позволит обеспечить выполнение требований к АО из УВМ по эффективности прерывания сигналов управления и реализуемости.
Литература
1. Высокоточное оружие зарубежных стран. Т.1. Противотанковые ракетные комплексы. / Обзорно-аналитический справочник.- Тула: ООО «Издательская группа «Бедретдинов и Ко», 2008. - 564 с.
2. Борисов Е.Г., Евдокимов В.И. Высокоточное оружие и борьба с ним. / Учебное пособие. - СПб.: Изд-во «Лань», 2013. - 496 с.
3. Авиационные системы радиоуправления. Т.3. Системы командного радиоуправления. Автономные и комбинированные системы наведения / под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова - М.: Радиотехника, 2004. - 320 с.
4. Шипунов А.Г., Семашкин Е.Н. Оптические линии
связи малогабаритных управляемых ракет в условиях действия помех двигательных установок - М.: НТЦ «Информ-техника», 2000. - 180 с.
5. Начало производства беспроводных ПТУР TOW. // Сборник научно-технической информации. - Тула, КБП, 2008. - № 1(23). - С. 63-66.
6. Противотанковые системы «РЭД ЭРРОУ». // Военно-техническое сотрудничество. - 2002. - № 32. -С. 56-58.
7. Ашимов Н.М. Потенциальная и реальная помехоустойчивость радиолиний управления. // Радиоэлектроника. -2001. - № 9. - С. 16-26.
8. Утемов С.В. Математическая модель сопровождения цели оператором окулометрической системы при прерывании визуальной информации // Телекоммуникации. - 2011. -№ 7. - С.20-24.
9. Утемов С.В., Ярмошевич Е.И., Михайлова Е.Е. Эффективность адаптивной к изменяющимся условиям наблюдения модели человека-оператора, осуществляющего визуальное сопровождение объекта // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2006. - Т.4. -№ 12. - С. 53-55.
10. Утемов С.В. Анализ качества функционирования неавтономной системы телеуправления ракетой при прерывании информации в контуре её управления. // Электромагнитные волны и электронные системы. -2014.- Т. 19. - № 5. - С. 29-36.
11. Прикладные задачи навигации, связи и управле-
ния. Методы анализа и синтеза. Монография. / Под ред. А.В. Коренного. // Е.А. Богословский, А.В. Журавлев, А.В. Коренной, А.В. Коровин, А.М. Межуев, В.А. Миронов, А.В. Нагалин, Г.С. Нахмансон, В.В. Неровный, А.В. Пономарев, С.Н. Разиньков, С.В. Утемов, Д.С. Юда-ков. - М.: Радиотехника, 2015. - 160 с.
12. Утемов, С.В. Методика обоснования требований к оптическим характеристикам аэрозольного образования для прерывания видения цели оператором оптико-визуальной системы [Текст] / С.В. Утемов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. - Т. 5. - № 5. - С. 128-130.
13. Утемов С.В. Методика обоснования требований к оптическим характеристикам аэрозольных помех для прерывания видения цели оператором тепловизионной системы [Текст] / С.В. Утемов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. - Т. 5. - № 12. - С. 23-25.
14. Утемов С.В. Методика обоснования требований к оптическим характеристикам аэрозольного образования для прерывания сигнала управления объектом в лазерно-лучевой системе телеуправления [Текст] / С.В. Утемов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - № 11. - С. 31-32.
15. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968. - 448 с.
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
TECHNIQUE OF THE SUBSTANTIATION OF REQUIREMENTS TO FACTOR OF EASING OF AEROSOL FORMATION FOR INTERRUPTION OF THE RADIO LINE OF MANAGEMENT
M.G. Kalashnikov, V.G. Kerkov, S.V. Utyomov
The methodical device is developed for a substantiation of requirements to characteristics of the aerosol hindrances leading to interruption of radio signals of management by a rocket in a millimetric range of lengths of waves. The estimation of the relation a signal/hindrance depending on factor of easing of radio-waves on particles of aerosol formation is spent
Key words: aerosol formation, factor of easing of radio-waves
