Методика оценки местоположения объектов радиомониторинга с использованием тактических свойств местности Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Козлов Сергей Юрьевич, адъюнкт, kozlov. serg. vas@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Будённого

ASSESSMENT MODEL AIRCRAFT RADIO-ELECTRONIC ENVIRONMENT IN THE INTERESTS DETECTION TACTICAL UA Vs

S.U. Kozlov

The article is devoted to the assessment of the radio-electronic environment of the tactical control unit for the detection of tactical unmanned aerial vehicles over the emissions of their radio electronic equipment. The article developed and proposed a model for estimating the radio-electronic situation, taking into account the flight trajectories of unmanned aerial vehicles, the parameters of radio emissions and the conditions for the propagation of radio waves at the line of sight range.

Key words: unmanned aerial vehicle, radio-electronic environment, radio wave propagation.

Kozlov Sergey Urevich, postgraduate, kozlov. serg. vas@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military academy of communication of S.M. Budyonny

УДК 623.64

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ РАДИОМОНИТОРИНГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАКТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

МЕСТНОСТИ

Д.А. Клецков, В.В. Кузьмин, Н.П. Удальцов

Представлена методика оценки местоположения объектов радиомониторинга с использованием тактических свойств местности в условиях ограничений выделения информативных признаков объектов, позволяющая устанавливать возможную дислокацию объектов в районе сбора информации.

Ключевые слова: объект радиомониторинга, тактические свойства местности, район сбора информации.

Современный уровень развития вооружения, военной техники, тактики и оперативного искусства позволяет функционировать объектам радиомониторинга (далее объектов) в различных географических районах, в любое время года, в любых погодных (климатических) условиях. Однако местность, климатические и метеорологические условия влияют на возможности проведения данных мероприятий. В наставлениях и руководящих документах вооруженных сил ведущих иностранных государств местность рассматривается как один из элементов тактической обстановки, в которой объекты выполняют поставленные задачи [1,9].

Основными элементами местности, характеризующими ее как фактор пригодности при размещении объектов, являются рельеф, почво-грунты, гидрография, растительный покров, плотность населённых пунктов и их типы, сеть дорог. Указанные элементы в совокупности с климатом образуют различные типы местности, например,

равнинную, лесисто-болотистую, и т.п. Каждый из этих типов местности оказывает особое влияние на различное размещение объектов. Свойства местности, оказывающие влияние на основные стороны размещения объектов, называются тактическими свойствами местности (ТСМ) [1].

Для оценивания влияния условий местности на размещение объектов выделяются следующие основные ТСМ: условия проходимости, маскировочные свойства, защитные свойства, условия инженерного оборудования местности. Кроме того, при размещении целого ряда объектов учитываются условия ориентирования и наблюдения. Проходимость местности характеризуется совокупностью свойств, способствующих передвижению автомобильных, транспортных и специальных средств или ограничивающих возможность их передвижения.

При оценивании проходимости местности учитываются тактико-технические характеристики радиоэлектронных средств (РЭС), автомобильной и другой специальной техники объекта.

Маскировочными свойствами называются свойства местности, позволяющие скрывать расположение и передвижение различных объектов. Они определяются наличием естественных укрытий, образуемых формами рельефа, растительным покровом, населёнными пунктами [2].

Защитные свойства местности - это свойства местности, ослабляющие действие поражающих факторов ядерного и обычного оружия и облегчающие организацию защиты объектов.

Условия инженерного оборудования местности зависят от типа почво-грунтов, уровня грунтовых вод, наличия подручных строительных материалов, а также от характера естественных и искусственных сооружений.

Перечисленные тактические свойства местности определяются конкретными числовыми характеристиками, что позволяет при сопоставлении их с требованиями по размещению объектов определённых типов оценивать пригодность участков местности для размещения объектов. Таким образом, оценка ТСМ в районе дислокации объектов предполагает выделение участков местности, благоприятствующих их размещению, что позволяет с учётом других факторов объектов проводить их локализацию.

Правомерность данного подхода к прогнозированию возможных районов размещения объектов подтверждается тем, что при подготовке объектов к действиям необходимо учитывать ТСМ, особенно при выборе позиционных районов для размещения подвижных объектов (пунктов управления, узлов связи и т. д.). Оснащение объектов различными РЭС также вынуждает учитывать ТСМ и выбирать для их развёртывания районы, условия местности в которых способствуют эффективному использованию радиоэлектронного вооружения.

Вследствие этого следует, что, размещение объектов осуществляется не только в соответствии с оперативными нормативами, но и с учётом тактических свойств местности. Соответственно, размещение конкретных типов объектов на участках местности, отвечающих определённым требованиям, следует учитывать в процессе локализации районов размещения объектов с целью повышения достоверности информации при определении местоположения объектов.

Указанные противоречия можно разрешить при разработке методики оценки местоположения объектов с использованием тактических свойств местности. В интересах решения указанной задачи осуществляется оценка ТСМ в районе размещения объектов. Общий характер местности изучается по картам мелкого масштаба, а ТСМ оцениваются по картам крупного масштаба. Получить точную интегральную оценку ТСМ по всему району практически невозможно. Поэтому район размещения разбивается на элементарные площадки (ЭП), и на каждой из них в отдельности оцениваются тактические свойства местности.

Размеры элементарной площадки выбираются исходя из площадных характеристик объектов, местоположение которых необходимо оценить. Следовательно, при выявлении местоположения объектов средствами радиомониторинга в тактической обстановке размеры элементарной площадки целесообразно выбирать 0,5 х 0,5 км [1,2].

Характеристики тактических свойств местности, отражающие возможность размещения в определённом районе объектов конкретных типов, выступают как инженерные признаки размещения объектов на местности [3]. Оценивание инженерных признаков осуществляется путём сопоставления требований к свойствам местности при размещении объектов /-го типа с реальными данными по тактическим свойствам местности. Характер соответствия реальных условий местности требованиям по развёртыванию объекта /-го типа выражается системой оценок, которые присваиваются составным компонентам тактических свойств местности, а по совокупности этих оценок определяется их обобщённая оценка [4], которая рассчитывается по разработанной методике.

На первоначальном этапе определяются основные тактические свойства местности, такие как: условиям проходимости - т\(],к); маскировочные свойства -защитные свойства - т3(/Д); условия инженерного оборудования - т4(/Д).

Затем производится оценка местности по условиям проходимости. При оценке влияния условий проходимости на возможность занятия элементарной площадки объектом /-го типа учитываются следующие характеристики местности: рельеф (значение преобладающего угла наклона скатов - Пнс, его расчлененность, а также глубину и ширину типового оврага); грунты (несущая способность грунта); леса (средняя толщина стволов деревьев, расстояние между ними); водные массивы и болота (относительная площадь водной поверхности и болот).

Коэффициент влияния наклона скатов (Пнс) для (/,£)-й элементарной площадки определяется на основе сравнения преобладающего угла наклона скатов (ад) на элементарной площадке с предельно допустимым углом наклона скатов /-го типа объектов (аго), умноженным на коэффициент К2, учитывающий влияние погоды и времени года. Значение коэффициента К2 приведены в табл. 1.

Определение значения величины Пнс производится согласно выражению (1):

:0

(1)

П

НС =

1, если а п • К2 - а д > 6;

2, если 6 > а0 • К2

а

> 1;

4, если а п • К2 - а ^ < 1.

0

Таблица 1

Значения коэфф )ициентов К1 и К2

Условия передвижения Коэффициент ограничения несущей способности грунта (К1) Коэффициент максимальных углов наклона скатов (К2)

Сухо 1 1

Дождь 0,8 0,8

Снег (глубина до 20 см) 0,8 0,7

Обледенелый грунт (снег до 10 см) 1 0,6

Влияние овражно-балочной сети на проходимость характеризуется коэффициентом - Поб, который оценивается путем сравнения суммарной длины этой сети с заданными ограничениями. Обозначим 5Цк - суммарная протяженность оврагов и балок, 50 - площадь элементарной площадки. Считается, что при БЦь/ 50<0,2 плотность овражной балки не влияет на проходимость и полагается, что Поб = 1. Если 0 < 5Цк <

563

0,5, то считается, что овражно-дорожная сеть затрудняет проходимость. В этом случае характеристики типового оврага сравниваются с предельными значениями (справочная информация) [2]. Если эти характеристики не превышают предельных значений, то ПОБ = 1, иначе Поб = 2.

В случае, если 0,5 < 5Цк < 1, то ПОБ = 2 при условии, что характеристики типового оврага не превышают предельных значений. В обратном случае - Поб = 4, т.е. овражно-балочная сеть исключает возможность перемещения объектов /-го типа, это и справедливо и для случая, когда 5Цк/ 50 > 1.

Влияние грунтов на проходимость характеризуется коэффициентом Пг, который оценивается путем сравнения несущей способности грунта Я]к на каждой ЭП с предельно допустимой несущей способностью грунта для объектов /-го типа - Я'0 и определяется выражением (2):

П

Г

1, если • К1 - Я о > 6;

2, если 6 > ^ -К 1 - Я0 > 2; • К1

(2)

Я0 < 2

П

ВБ =

3, если а ^

где К1 - коэффициент ограничения несущей способности грунта приведен в табл. 1.

Влияние водных массивов и болот учитывается с помощью коэффициента - Пв. Для определения значения этого коэффициента сумма площадей водоемов (5В) и болот (5Б) на (/,&)-й ЭП сравнивается со всей площадью элементарной площадки (50) и рассчитывается по выражению (3):

'1, если 5в 0, к)+ 5Б о, к)< 0,2550;

2, если 0,2550 < 5в (а,к)+ 5Б (а,к)< 0,550; (3)

3, если 5в(а,к)+ 5б(а,к)> 0,550,

где Д5 а,к) - площадь поверхности элементарной площадки, не занятая водоемом и болотами, принимает следующий вид (4):

а5 (а, к)=50 - 5в (а, к)+5б (а, к). (4)

Если 0,25 Д5 (/,к) > 5л (Дк), где 5л (/,к) - площадь лесов на ЭП, то Пл = 1, то есть лесной массив на проходимость не влияет. В обратном случае производится сравнение среднего расстояния между деревьями В(],к) и их средней толщиной й?(/,к) с допустимыми значениями этих характеристик для объектов /-го типа представлено выражением (5):

^1, если 0,5А5 (/, к )> 5Л (а, к )• В (а, к )> В0;

2, если 0,5А5(/, к)> 5л (а, к)• В(а, к)< В0 • й(/, к); (5)

3, если й0 0,5А5(а, к)> 5Л (а, к)• В(а, к)> В'0;

4, во всех остальных случаях. Итоговая оценка ш01(],к) - для объектов /-го типа определяется выражениями

(6-7):

п = Пнс + Поб + Пвб + Пг + Пл , (6)

3, если п < 5;

Пл =

ш

/1 (а, к ) =

2, если п = 6;

1, если п = 7;

0, если п > 7. 564

(7)

Оценка проходимости местности осуществляется по всем элементарным площадкам, входящим в районе сбора информации. Элементарные площадки, непроходимые для транспортных средств, могут исключаться из оценки по другим тактическим свойствам и объявляться как "запрещенные" для размещения объектов 0-го типа [2].

Оценка маскировочных свойств местности. Основными элементами, определяющими естественные маскировочные свойства местности, являются: леса и кустарники; овраги; населенные пункты (в первую очередь сельского типа). Степень маскировки, обеспечиваемой каждым из этих элементов, оценивается величиной его маскировочной емкости [2].

Маскировочная емкость, обусловленная лесами и кустарником, определяется как сумма площадей леса 5л (Дк) и кустарника 5к (Дк) на элементарной площадке, отнесенная к площади ЭП 50 и рассчитывается согласно выражения (8):

МЛК = 5Л 0,к)+ 5К 0,к) . (8)

5 0

Маскировочная емкость, создаваемая оврагами (Мо) и населенными пунктами (Мнп), определяется отношением общей длины оврагов (/0) и количество домов сельского типа - #дм, имеющихся на ЭП, к средней потребности объектов 0-го типа в масках /0 и №дм, приведенных к площади элементарной площадки:

/0 = , (9)

0 5/

^ = Мдм • , (10)

^дм -

где /'0 - потребность объекта /-го типа в масках, создаваемых оврагами; №дм - потребность объекта /-го типа в масках, создаваемых за счет домов населенного пункта; 5/ -площадь, занимаемая объектом /-го типа.

Общая маскировочная емкость элементарной площадки для объектов /-го типа представляется выражениям (11-12):

М(а,к)= МЛ + МО + МНП , (11)

1, если Я]к • К1 - Я0 > 6;

П

Г

ш

/ 2

[а, к ) =

2, если 6 > а ак • К1 - Я0/ > 2; (12)

3, если аак • К - Я0 < 2.

Итоговая оценка маскировочных свойств местности на элементарной площадке для объектов /-го типа принимает следующий вид (13):

'3, если М (а, к)> 1;

2, если 0,5 < М (а, к )< 1; (13)

1, если 0,2 < М (а, к)< 0,5;

0, если М (а, к)< 0,2.

Защитные свойства местности оцениваются в зависимости от характера рельефа и площади лесных массивов в пределах ЭП. При этом учитываются следующие характеристики рельефа: относительные превышения (в метрах); крутизна скатов (в градусах); количество одноименных перегибов; протяженность овражно-балочной сети.

Мерой количественной оценки защитных свойств местности является коэффициент - ^ (Дк), характеризующий ослабление поражающего действия ядерного оружия по сравнению с поражающим действием этого оружия в условиях открытой местности.

Коэффициент (3, к) задается таблично, как функция указанных выше характеристик рельефа и площади лесов указанных в табл. 2.

Данные для определения коэффициента % (¡,к)

Таблица 2

Относительные превышения Преобладающие углы наклона Количество одноим. перегибов Плотность овражно-балоч. сети Площадь лесов 4 (3к)

< 60 5 0 0,5 0,25 1,00

60 5 0 0,5 0,25 50 1,05

60 > 5... 15 1 0,5 0,30 50 1,10

60 > 15...25 1 0,5 0,40 50 1,15

60 > 25.35 1 0,5 0,50 50 1,20

60 > 35.45 1 0,5 0,60 50 1,25

60 > 45 1 0,5 0,70 50 1,30

60 > 45 1 0,5 0,80 50 1,35

т

13 (3, к ) =

Оценка защитных свойств местности определяется следующим выражением

(14):

'3, если Х(3,к)> 1,3

2, если 1,1 <Х(3, к)< 1,3 (14)

1, если 1 < Х(3,к)< 1,1 0, если Х(3,к)< 1

Оценка возможностей инженерного оборудования местности производится исходя из возможностей инженерного оборудования местности, и оценивается по следующим правилам:

1. т(4(з, к) = 0 в случаях:

разработка грунта возможна только взрывным или пневматическим способам; угол естественного откоса (в) не превышает 30°; глубина залегания грунтовых вод И < 2 м.

2. т(4(з, к) = 1 в случаях:

грунт относится к "трудноразрабатываемому";

угол естественного откоса заключен в пределах 30° < в < 50° и при этом 2 м < И < 3 м и на ЭП отсутствует лес, шахты, карьеры.

3. т,4(з, к) = 2 в случаях: 30° < в < 50°, 2 м < И < 3 м и на ЭП присутствуют шахты, карьеры;

4. т(4(з, к) = 3 в случаях:

грунт относится к "легкоразрабатываемым";

угол естественного откоса в > 50°, 3 м < И < 5 м, 5л (з,к) Ф 0, имеются шахты и карьеры.

В целях формализации оценки возможностей инженерного оборудования местности, учитываются только характеристики разрабатываемого грунта, выражаемые в числовых величинах [3]:

грунт легкоразрабатываемый - Рг = 3; грунт разрабатываемый - Рг = 2; грунт трудноразрабатываемый - Рг = 1;

разработка грунта возможна только взрывным или пневматическим способами

- Рг = 0.

Блок-схема алгоритма определения местоположения объектов при использовании тактических свойств местности представлена на рис. 1. [5, 10].

Рис. 1. Схема алгоритма определения местоположения объектов радиомониторинга при использовании тактических свойств местности

Последовательность действий алгоритма осуществляется следующим образом: Этап 1. На первом этапе район предполагаемого размещения объектов разбивается на элементарные площадки, каждой из которых присваивается двойной индекс (¡,к) (для геопространственной и временной привязки) [6,7].

Этап 2. На втором этапе для каждого типа объектов производится выявление инженерных признаков по каждой элементарной площадке путём оценивания степени соответствия характеристик местности требованиям по размещению объектов [7,8] представленного на рис. 2.

Вариант размещения объекта Опенки элементарных площадок

ф-по условиям проходимости; тя@,к} - но маскировочным свойствам: та().к> по защитным свойствам; (),к) по возможности инженерного оборудования: тя(},к) - обобщенная оценка тактических свойств местности.

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 о 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

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

2 0 0 о 1 1 2 1 0 1 2 2 1 2 1 0 0 0

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

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

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

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

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

2 2 2 2 2 3 2 3 2 1 о 0 0 0 0

2 2 2 3 2 2 1 2 313 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0

2 2 2 3 2 1 1 2 213 3 2 2 0 0 0 0 0 0 0

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

2 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 а 0 а 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 °1

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 °

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

Рис. 2. Вариант разделения района дислокации объекта радиомониторинга

567

В общем случае оценка элементарной площадки определяется:

- по условиям проходимости для средств /-го объекта -mn(j,k);

- по маскировочным свойствам - mi2(j,k);

- по защитным свойствам - ma(j,k);

- по возможностям инженерного оборудования - mi4(j, k).

По этим частным оценкам, имеющим четырёх бальную шкалу (0, 1, 2, 3), вычисляется обобщённая оценка тактических свойств местности элементарной площадки - mo (j,k) по следующему правилу согласно выражениям (16-17):

ai (j, k) = mn (j, k) + mt2 (j, k) + mt3 (j, k) + mt4 (j, k) (16)

0, если m/1( j,k) < 0 или a/ (j,k )< 3

, , 1 если 3 <a/(j,k )< 6 (17)

mi 0 (j,k )= L „< Г/Wo (17)

2, если 7 < ai (j,k )< 9

3, если аг (j,k )> 10

Таким образом, оценивание тактических свойств местности и представление района сбора информации в виде цифровых моделей местности в геоинформационной системе позволят локализовать районы возможного размещения объектов противника. При выборе районов размещения объектов следует учитывать не только тактические свойства местности, но и размещение других объектов, что позволит выделять особенности во взаимном размещении объектов конкретных типов при оперативном построении боевых порядков войск.

Список литературы

1. Кузьмин В.В., Удальцов Н.П. Анализ возможностей мониторинга при построении единого информационного пространства // Сборник трудов конференции: Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях. Труды III Межвузовской научно-практической конференции, 2018. С. 309-312.

2. Военная топография. М.: Воениздат, 1986. 384 с.

3. Справочник офицера по топографическим и специальным картам. М.: Воениздат, 2003. 150 с.

4. Кузьмин В.В., Удальцов Н.П. Методика установления принадлежности объектов в иерархических системах с применением алгоритма оценки характеристик взаимосвязанности в условиях ограниченных возможностей ведения радиомониторинга// Сборник трудов конференции: Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды десятой общероссийской научно-практической конференции, 2018. С. 153-157.

5. Кузьмин В.В., Удальцов Н.П. Алгоритм установления принадлежности объектов к уровню управления по данным координатометрии радиоэлектронных средств и тактическим свойствам местности // Сборник трудов конференции: Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях. Труды III Межвузовской научно-практической конференции, 2018. С. 308-312.

6. Гудков А.А., Клецков Д.А., Кузьмин В.В., Удальцов Н.П. Модель распознавания объектов радиомониторинга в иерархических системах управления// Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 1. С. 283291.

7. Козлов С.Ю., Кузьмин В.В., Удальцов Н.П. Идентификация объектов радиомониторинга в многоуровневых структурах управления при применении алгоритма оценки корреляционных характеристик // Сборник научных статей: Актуальные про-

блемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. VII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция. СПб.: СПбГУТ, 2018. Т. 1. С. 471— 476.

8. Кузьмин В.В., Удальцов Н.П., Григоренко М.С., Пивкин И.Г. Алгоритм комплексной оценки характеристик объектов и установление их принадлежности к уровню управления в иерархических системах// Наукоемкие технологии. 2017. Т. 18. № 11. С. 56-60.

9. Маковский В.Н., Чеботарь И.В., Кузьмин В.В., Гайчук Ю.Н. Методы оценивания пространственных характеристик мобильных абонентов // Антенны. 2015. № 11. С. 38-42.

10. Луценко С.А. Методический аппарат деструктивного воздействия на спутниковые командно-программные радиолинии // Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды X Общероссийской научно-практической конференции. СПб.; Военмех, 2017. С. 233 - 241

Клецков Дмитрий Александрович, канд. техн. наук, преподаватель, [email protected], Россия, Череповец, Череповецкое высшее военное инженерное училище радиоэлектроники,

Кузьмин Виталий Владимирович, адъюнкт, vitalij. kuzmin. 198 7amail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Будённого,

Удальцов Николай Петрович, канд. воен. наук, профессор, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Будённого

METHODOLOGY OF ESTIMA TION OF LOCA TION OF OBJECTS

OF RADIOMONITORING USING TACTICAL PROPERTIES OF LOCALITY

D.A. Kletskov, V. V. Kuzmin, N.P. Udaltsov

The article presents a technique for estimating the location of radio monitoring objects using tactical properties of the terrain in the context of restrictions on the allocation of informative features of objects, which makes it possible to establish a possible dislocation of objects in the information collection area.

Key words: object radiomonitoring, tactical properties of the area, district choose information.

Kletskov Dmitry Aleksandrovich, candidate of technical sciences, lecturer, [email protected], Russia, Cherepovets, Cherepovets highest military engineering college of radio electronics,

Kuzmin Vitaly Vladimirovich, postgraduate, vitalij. kuzmin. 198 7amail. ru, Russia, St. Petersburg, Military academy of communication of S.M. Budyonny,

Udaltsov Nikolay Petrovich, candidate of military sciences, professor, n-p-udamail. ru, Russia, St. Petersburg, Military academy of communication of S.M. Budyonny