МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ РАЗВЕДЗАЩИЩЕННОСТИ ГРУППЫ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОТ КОМПЛЕКСОВ РАДИО- И РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ ПРОТИВНИКА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Модель оценки разведзащищенности группы беспилотных летательных аппаратов военного назначения от комплексов радио- и радиотехнической разведки противника

Ф.И. Пшеничный, И.Д. Королёв

Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции

Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко, Краснодар

Аннотация: В статье рассматривается вероятностно-временная модель оценки разведзащищенности группы беспилотных летательных аппаратов военного назначения от стоящих на вооружении армии США комплексов радио- и радиотехнической разведки противника, приведены аналитические выражения и последовательность расчета с примерами.

Ключевые слова: разведзащищенность, группа беспилотных летательных аппаратов, вероятность временного контакта, вероятность энергетического обнаружения, скрытность, отношение сигнал/шум, зона обзорной разведки, зона детальной разведки, комплекс радио- и радиотехнической разведки, дальность обнаружения.

Применение комплексов с беспилотными летательными аппаратами военного назначения (БЛА ВН) в составе группы будет сопряжено с организованным противодействием со стороны комплексов радиоэлектронной борьбы противника. Комплексы радио- и радиотехнической разведки (РРТР) могут осуществлять разведку круглосуточно, а общее время автономной работы - 72 часа [1].

Для проведения анализа разведзащищенности группы БЛА ВН, рассмотрим следующие оперативно-тактические особенности: для передачи командно-телеметрических данных используются радиосигналы со скоростью передачи не более 56 Кбит/с [2]; источники радиоэлектронных сигналов (РЭС) группы БЛА ВН используют выходную мощность от 0,5 до 5 Вт; антенны с круговой диаграммой направленности (КНД) в горизонтальной плоскости 3600 и вертикальной плоскости 900.

Далее будем рассматривать централизованную организацию управления в группе БЛА ВН, построенную через БЛА «Лидер». При таком построении ведение информационного обмена осуществляется между

наземной станцией управления (НСУ) и БЛА «Лидером», а тот в свою очередь осуществляет взаимодействие с «ведомыми» БЛА.

Разведзащищенность функционирования группы БЛА ВН может быть оценена с помощью частных и обобщенных показателей.

К частным показателям относятся: вероятность энергетического обнаружения БЛА ВН комплексом РРТР, при заданной вероятности ложной тревоги - рРС; вероятность временного контакта комплекса РРТР и источника РЭС БЛА ВН - рррКС; отношение сигнал/шум (<30» ) на входе комплекса РРТР; время обнаружения одного источника РЭС БЛА ВН - ^.

Обобщенными показателями будут выступать: вероятность вскрытия группы БЛА ВН - р7скРлл (вероятность вскрытия всех источников РЭС группы БЛА ВН за время проведения разведки); максимальная дальность зоны обзорной разведки (ЗОР) сигналов источников РЭС при заданном отношении сигнал/шум (ОСШ) (ЦТ); максимальная дальность зоны детальной разведки (ЗДР) радиосигналов источников РЭС при заданном ОСШ ().

Существует большое количество математических моделей предназначенных для оценки разведзащищенности пакетной передачи информации в комплексах и системах связи различного назначения [3-5].

Исходя из проведенного анализа, наиболее близкая к специфике функционирования группы БЛА ВН, оценка разведзащищенности отработана в работе [5] c учетом наработок [6].

Коэффициент разведзащищенности Крргртр от ведения разведки комплексами РРТР определяется по формуле [7]:

К РРТР л _ РРТР РРТР (1)

K рз = 1 Робн. ■ Роц.

РРТР

Вероятность обнаружения робн. или вероятность энерго-временного контакта (ЭВК) рэвк будет определяться рэвк = рж • рв1

врк •

Вероятность энергетического обнаружения сигнала от одного источника РЭС БЛА ВН, зависящего от показателя ОСШ на входе приемника комплекса РРТР, при фиксированной вероятности ложной тревоги - рпт = 103:

р = (р )1+д 2

г эо лт /

(2)

График отношения ртт к значению ОСШ для значений рэоот 0,8...1 представлен на рис. 1.

50

£Г й.

2 40

а

пз

1 30

10

— Рэо=0.8 Рэо=0.85

— Рэо=0.95 Рэо—1

-___ Ч : N :

------ '—~—ш

10° 10^ 10° 10"' 10"' Верояность ложной тревоги (Рлт)

Рис. 1 Графики отношения значений рлт к значению ОСШ для различных значений рэо .

В соответствии с [8] для нахождения значения ОСШ цифровых систем связи (Ч):

Е Р

Ч =

#0 N

V Къ J

(3)

Е

N

Р

N

где:

- энергия бита;

- спектральная плотность мощности шума;

- мощность сигнала в точке приема;

- мощность шума;

АР - ширина полосы частот;

Кь - скорость передачи битов.

В качестве требуемых значений в задачах обнаружения, принимают значение вероятности ложной тревоги рш = 103 -10-6 при фиксированном

значении Рэ0 = 0,9, что будет соответствовать <2 в интервале от 11 до 16 Дб.

Вероятность временного контакта БЛА ВН с комплексом РРТР предлагается рассчитывать по формуле:

Рврк = 1

Т„

/" _ \рзс

1обн.

t фун

т

общ. у

(4)

где:

t функ. - среднее время работы линии связи;

Тобщ. - общее время нахождения БЛА ВН в зоне действия комплекса РРТР;

Тп - время ведения разведки комплексом РРТР;

tрбэнс - время обнаружения одного источника РЭС БЛА ВН.

Среднее время функционирования tфунк. в радиосети вычисляют по следующей формуле [6]:

- 1 к

tфУнK=-Y ^ , I = 1...К (5)

К ,=!

где:

tфунк¡ - время работы на излуч. ист. РЭС БЛА ВН в ходе ¡-го сеанса связи;

к - количество сеансов связи за время Тощ;

Вероятность временного контакта при излучении одного источника РЭС БЛА ВН при одновременной работе всех участников группы:

р1рэс) = тррк ехр((ш -1) 1п(1 -ррк)) (6)

где:

т - количество источников РЭС группы БЛА ВН

М Инженерный вестник Дона, №4 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n4y2023/8349

Исходя из вышеизложенного вероятность ЭВК с излучением только одного источника РЭС при одновременной работе всех источников РЭС, примет вид [5]:

р(1РЭС) = р -р(1РЭС) (7)

г эвк г эо г врк

Полученные в (7) значения позволяют перейти к расчету времени необходимого для обнаружения излучения одного источника РЭС из состава группы, при установлении требуемого значения вероятности ЭВК [5]:

t обн —

1п(1 -Р(1Г))

Ртр =0 9

гэвк

(8)

Вероятность вскрытия системы информационного обмена в группе БЛА ВН при нахождении за линией боевого соприкосновения [5]:

Рв

гр.БЛА _

вскр.

= 1 - Ф

т -р.

Т

(1РЭС) тобщ.

ан(1)

1(1 -р('РЭС У)р(1РЭС)

I \ Г эвк /г.

т

эвк общ.

ан(1)

(9)

1ан (1)

где:

- время, необходимое для однократного прохода диапазона частот;

Ф( х) - функция интеграла вероятности.

График зависимости значения вероятности вскрытия за время ведения разведки комплексами РРТР, согласно (9) представлен на рис. 2.

В [2,9] предложена формула расчета дальности обнаружения (разведки) Оразе радиосигналов источников РЭС группы БЛА ВН при заданном ОСШ:

О

А

4ж\

Р

экв. сигн.

Р

Ъп^с

экв 2 = пЪс РРТР

(10)

где:

А

длина волны (м);

эквивалентная мощность источника РЭС (Вт); мощность передатчика источника РЭС сигнала; КНД антенны ист. РЭС на антенну комплекса РРТР; эквивалентная чувств. приемника комплекса РРТР; предельная чувств. приемника комплекса РРТР (Вт); КНД антенны РРТР на передатчик источника РЭС; ОСШ на входе РРТР, при заданных рЛТ и рэо; коэффициент согласования антенны по поляризации; коэффициент согласования фидера комплекса РРТР.

t=3.5 мин. —1=4 мин. -

t=4.5 мин. -1=5 мин.

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

Вероятность обнаружения

Рис. 2 Графики зависимости вероятности вскрытия группы БЛА ВН, от вероятности ЭВК при различных значениях времени необходимого на обнаружение и анализ радиосигналов комплексом РРТР.

Формула (11) позволяет определить зоны разведки, так при любом превышении уровня сигнала над уровнем шума q2 > 0, будет осуществляться обнаружение сигналов и полученное численное значение будет определять

ЗОР комплексов РРТР d0aoP. . Обнаружение радиосигналов и дальнейшее

2

распознавание возможно только при значении q удовлетворяющее условиям

рже. = р g * сигн. * сигн ПРД

Рсигн.

GПРД

рэкв. _ рРРТР I гчРРТР РРРТР ~ Рчувс. ' GПРМ

рРРТР чувс.

г^РРТР

q2

4 £

рлт = 10"3 -10"6 и значении ро = 0,9 и определяет ЗДР комплексов РРТР D (см. на рис. 3).

РРТР детая.

Рота технической и специальной разведки

Многофункциональный разведывательный взвод (разнородных средств разведки)

Рис. 3 ЗОР и ЗДР, на примере боевого порядка разведвзвода роты технической и специальной разведки бригады США.

Формула расчета максимальной дальности действия комплексов РРТР, учитывающая полосу частот обзора:

л[ л

T-^max _

разе ~ 2(4^

р[Вт]. 10

сигн

О1 О'

°п рд оп 10

qan А/Г] N0Вт/Г ]

(12)

где:

аП - коэффициент потерь в ОСШ в тракте приемника разведки; А/р. - полоса пропускания приемника разведки.

Подставляя в (12) показатели комплекса AN/MLQ-44A(V)1,2 «Prophet Enhanced» [1, 10] и применяя следующие допущения: аП = 2; N0 = 10-15 Вт/Гц;

°ПРД = 0 дБи> GnPM = 21 дБи (см. рис. 4).

Анализ графиков показывает, что увеличение рабочей частоты и снижение мощности передатчика уменьшает дальность обнаружения, при

D

этом если ведение разведки производится без априорных сведений, комплекс РРТР будет осуществлять разведку в полосе не менее 5 МГц.

Рис. 4. Графики зависимости дальности обнаружения от мощности излучения для различных рабочих частот, в полосе частот: а) А/ = 0,05МГц,

б) АПр. = 0,2МГц, в) / = 0,9МГц, г) / = 5МГц

Разность АОра3в = Цр - ЦР определяет расстояние в котором противник имеет возможность осуществлять прием и накопление радиосигналов, но не может преступить к проведению технического анализа.

В качестве примера рассмотрим радиомодемы АС-КАМ (г. Ростов-на-Дону) или НПП «ГеоСервис». Диапазон рабочих частот А/^ = 3,458 - 3,592 ГГц (134 МГц), максимальная излучаемая мощность

М Инженерный вестник Дона, №4 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n4y2023/8349

= 0,5 Вт, коэффициент усиления Опрд = 1,5дБ. Результаты расчета представлены в табл. 1.

Таблица 1

Расчет разности дальности обзорной и детальной разведок

№ п/п Полоса обзора Afp, МГц ЗОР D^T, м здр , м AD , м разе. '

1 0,05 102815 18283 84532

2 2 51408 9141,7 42266

3 0,9 24234 4309,5 19925

4 5 10282 1828,3 8454

Заключение. Оценка разведзащищенности через показатели DOP и

ВДР, а также показатель их разности AD , показывает необходимость

применения большого диапазона частот, чтобы вынуждать противника к ведению разведки в полосе частот не менее 5 МГц.

Увеличение времени необходимого комплексу РРТР на проведение полного цикла разведки, возможно за счет автоподстройкой излучаемой мощности, что позволит снизить ОСШ на входе приемников разведки.

Литература

1. Николаев А.Е., Копичев О.А., Галов С.Ю. Анализ разведывательных возможностей формирований ТЗУ сухопутных войск США. Вестник академии военных наук. 2019. № 1 (66). С. 162-171.

2. Боговик В.А., Игнатов В.В. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки: учебник // СПб. : ВАС, 2006. 183 с.

3. Леньшин А.В., Тихомиров Н.М., Попов С.А. Бортовые РЭС . Основы построения. Воронеж: ИПЦ «Научная книга». 2021. 486 с.

4. Комашинский В.И., Максимов А.В., Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации. Основы моделирования // М. : Горячая линия Телеком, 2007. 176 с.

5. Шлаев Д.В., Будко П.А., Будко Н.П. Разведзащищенность функционирования пакетной радиосети УКВ диапазона // Инфокоммуникационные технологии. 2008. том 6. № 1. С. 107-109.

6. Муравьев И.В., Перцев Л.В., Исаенков Н.С. Обзор методов адаптивного использования спектра // Инженерный вестник Дона. 2011. № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2011/468.

7. Сызранцев Г.В. Теоретические и научно-методические основы обеспечения построения сложных ОТС военной связи в локальных войнах и вооруженных конфликтах. СПб.: ВАС, 2007. 180 с.

8. Скляр Бернард, Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: учебник изд. 2-е, испр. пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.

9. Гуляев В.П. Анализ демаскирующих признаков объектов информатизации и ТКУИ // Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2014. 164 с.

10. Манжула В.Г., Крутчинский С.Г., Савенко А.В., Воронин В.В. Интерферометрический интерфейс системы определения относительных координат радиоизлучающих объектов // Инженерный вестник Дона, 2012. № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n3y2012/1027.

Referense

1. Nikolayev A.E., Kopichev O.A., Galov S.YU. Vestnik akademii voyennykh nauk. 2019. № 1 (66). pp. 162-171.

2. Bogovik V.A., Ignatov V.V., Effektivnost' sistem voyennoy svyazi i metody yeye otsenki [Effectiveness of military communication systems and methods of its evaluation]. SPb.: VAS, 2006. 183 p.

3. Len'shin A.V., Tikhomirov N.M., Popov S.A., Bortovyye radioelektronnyye sistemy. Osnovy postroyeniya [On - board electronic systems . Basics of construction]. Voronezh: Izdatel'sko-poligraficheskiy tsentr «Nauchnaya kniga». 2021. 486 p.

4. Komashinskiy V.I., Maksimov A.V., Sistemy podvizhnoy radiosvyazi s paketnoy peredachey informatsii. Osnovy modelirovaniya [Mobile radio communication systems with packet transmission of information. Basics of modeling]. M.: Goryachaya liniya Telekom, 2007. 176 p.

5. Shlayev D.V., Budko P.A., Budko N.P. 2008. tom 6. № 1. pp. 107109.

6. Murav'yev I. V., Pertsev L. V., Isayenkov N. S. Inzhenernyj vestnik Dona. 2011. № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2011/468.

7. Syzrantsev G.V., Teoreticheskiye i nauchno-metodicheskiye osnovy obespecheniya postroyeniya slozhnykh OTS voyennoy svyazi v lokal'nykh voynakh i vooruzhennykh konfliktakh [Theoretical and scientific-methodological foundations for ensuring the construction of complex organizational and technical systems of military communications in local wars and armed conflicts]. SPb.: VAS. 2007. 180 p.

8. Sklyar Bernard, Tsifrovaya svyaz'. Teoreticheskiye osnovy i prakticheskoye primeneniye [Digital communication. Theoretical foundations and practical application]. M.: Izdatel'skiy dom «Vil'yams», 2003. 1104 p.

9. Gulyayev V.P. Analiz demaskiruyushchikh priznakov ob''yektov informatizatsii i TKUI [Analysis of unmasking features of informatization objects and technical channels of information leakage]. Yekaterinburg: Izd-vo Ural. un-ta. 2014. 164 p.

10. Manzhula V.G., Krutchinskiy S.G., Savenko A.V., Voronin V.V. Inzhenernyj vestnik Dona, 2012. № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n3y2012/1027.