Модель оценки воздушной радиоэлектронной обстановки в интересах обнаружения тактических БЛА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

11. Патент 2050934 РФ. Способ определения ресурса фильтров для очистки жидкостей / С. А. Карпекин, А.С. Поляков, А. А. Хайров, Опубл. 27.12.1995. Бюл. № 36.

12. Патент 2113706 РФ. Способ контроля целостности фильтрующего элемента и фильтрационный блок / Х. Фогельманн, Опубл. 20.06.1998. Бюл. № 17.

13. Патент 2261423 РФ. Способ оценки герметичности фильтрующих материалов, элементов фильтрующих и элементов коагулирующих / Б.И. Булынко, В.С. Антонов. Опубл. 27.09.2005. Бюл. № 27.

14. Патент 2520488 РФ. Способ контроля ресурса фильтроэлемента / А.В. Смульский, С.А. Галко, Ф.Е. Шарыкин. Опубл. 27.06.2014. Бюл. № 18.

15. ГОСТ 14146-88 Фильтры очистки топлива дизелей. Общие технические условия. М.: Госстандарт, 1988. 18 с.

Шарыкин Федор Евгеньевич, старший научный сотрудник, [email protected], Россия, Москва, ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России»

NEW QUALITY MONITORING OF THE RESOURCE FILTERING ELEMENTS

F.E. Sharykin

The article presents the analysis of ways of the control of integrity and an estimation of a resource of filtering elements is carried out, materials on a substantiation of application of a new quality monitoring of a resource ofpaper filtering elements are considered, the basic scheme of the installation realising the given method is presented.

Key words: filtering element, a resource, tightness, mineral oil, cleanliness, pressure difference, a superficial tension.

Sharykin Fedor Evgenevich, the senior scientific employee, fedor_rf@,mail.ru, Russia, Moscow, FAE «The 25-th State Research Institute of Himmotology, Ministry of Defence of Russian Federation»

УДК 623.4

МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ВОЗДУШНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ИНТЕРЕСАХ ОБНАРУЖЕНИЯ ТАКТИЧЕСКИХ БЛА

С.Ю. Козлов

Статья посвящена вопросам оценки радиоэлектронной обстановки тактического звена управления для обнаружения тактических беспилотных летательных аппаратов по излучениям их радиоэлектронного оборудования. Разработана и предложена модель оценки радиоэлектронной обстановки, учитывающая траектории полета беспилотных летательных аппаратов, параметры радиоизлучений и условия распространения радиоволн на дальности прямой видимости.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, радиоэлектронная обстановка, распространение радиоволн.

Динамичное развитие радиоэлектроники и информационных технологий способствует активному внедрению в вооруженные силы различных стран автоматизированных систем управления и связи, радиоэлектронных средств разведки, наведения,

555

огневого поражения, средств радиоэлектронной борьбы и подавления. Это приводит к значительному расширению информационно-коммуникационного пространства и усложнению оценки оперативной (боевой) обстановки. Радиоэлектронная обстановка (РЭО) является важной составной частью как оперативной обстановки, так и новой информационной сферы ведения боевых действий.

Современные вооруженные конфликты характеризуются смещением центра военных действий в воздушно-космическую и информационную сферы. Большое количество источников радиоизлучения, ограниченное время, выделяемое на обработку сигналов, динамичность действий группировок войск (сил) противника, постоянное количественное изменение их боевого состава в особенности в тактическом звене управления требует разработку эффективных способов автоматизированной обработки информации.

Особого внимания требуют высокоподвижные объекты, способные в короткий временной промежуток значительно изменить оперативную обстановку. Так, например, в районе ведения боевых действий на участке местности порядка 1500 км2 одновременно в воздушном пространстве может находиться более 150 беспилотных летательных аппаратов (БЛА).

Воздушная РЭО характеризуется условиями распространения радиоволн в заданном пространстве, количеством излучающих радиоэлектронных средств и параметрами их радиоизлучений. В данной статье оценивается влияние на РЭО излучений радиоэлектронного оборудования тактических БЛА. Примером могут являться тактические БЛА, стоящие на вооружении сухопутных войск (СВ) США RQ-7A(B) Shadow-200 и RQ-11A(B) Raven (табл. 1). Класс тактических БЛА выполняет задачи оптической и радиоэлектронной разведки, передачи или ретрансляции сигналов управления или информации большого объема данных, например, видеопотока с борта БЛА наземным потребителям в реальном масштабе времени, а также для совместного использования с пилотируемыми летательными аппаратами.

Таблица 1

Характеристики тактических БЛА_

Тип БЛА / Характеристика RQ-7A(B) Shadow-200 RQ-11A(B) Raven

Крейсерская скорость, км/ч 150 95

Радиус действия, км 100 10

Продолжительность полета, час 5 1

Практический потолок, м 4500 4500

Навесное оборудование электронно- оптическая/инфракрасная обзорная система; радиолокатор с синтезированной апертурой; аппаратура ретрансляции сигналов радиосвязи; целеуказатель; лазерный дальномер; многоспектральная камера электрооптическая (ТВ) камера; ИК камера; аппаратура ретрансляции сигналов радиосвязи

Особенностью БЛА данного класса также является отсутствие возможности обработки информации на борту БЛА из-за ограничений по габаритам и массе навесного оборудования, что обуславливает постоянный радиообмен с наземными потребителями. Это обстоятельство позволяет анализировать параметры радиоизлучений с борта БЛА [1, 2].

Таким образом, модель оценки РЭО воздушного пространства, представленная на рис. 1, состоит из трех взаимодействующих подсистем.

Рис. 1. Модель оценки воздушной РЭО

Параметрами излучений являются четыре множества (Mi, М2, М3, М4), описывающие набор характеристик радиоэлектронных средств (РЭС) и радиопередающих устройств (РПУ), установленного на БЛА, где: f - частота, МГц; x, y - координаты РЭС, км/град; t - метка времени, д.м.г. ч.м.с.; V - вид передачи; CS -позывной; T - тип РЭС (РТС); ти - длительность импульсов, мкс; Tu - период следования импульсов, мкс; AG - ширина диаграммы направленности антенны, град; vBp - скорость вращения антенны, об/мин; тси - длительность серии импульсов, мкс; mode - режим функционирования РЭС [3].

Под условиями распространения радиоволн понимаются процессы распространения электромагнитных волн радиодиапазона в атмосфере и других средах. Будем считать, что радиоволны, излучаемые передатчиком БЛА, являются прямыми, то есть распространяются прямолинейно с постоянной скоростью. При этом плотность потока электромагнитной энергии, пропорциональная квадрату напряжённости поля волны, убывает с увеличением расстояния гд от источника обратно пропорционально квадрату расстояния, что приводит к ограничению расстояния, на котором может быть принят сигнал передающей станции. Дальность действия радиостанции при отсутствии поглощения определяется выражением (1)

4Р p G iG l

(1)

где Рс — мощность сигнала на входе приёмника, Рш — мощность шумов, О], 02 — коэффициенты направленного действия передающей и приёмной антенн [4].

При распространении волны в иной среде происходит изменение её фазовой скорости и поглощение энергии. Это объясняется возбуждением колебаний электронов и ионов в атомах и молекулах среды под действием электрического поля волны и

r

д

переизлучением ими вторичных волн. Потери энергии при взаимодействии волны с атомами являются причиной поглощения радиоволн. Поглощение и изменение фазовой скорости в среде характеризуются показателями поглощения и преломления, которые, в свою очередь, зависят от диэлектрической проницаемости 8 и проводимости 8 среды (табл. 2), а также от длины волны X.

Таблица 2

Электрические параметры различных видов поверхности Земли_

Вид поверхности Средние значения

£ о, сим/м

Морская вода 80 4

Пресная вода рек и озер 80 10-3

Влажная почва 10 10-2

Сухая почва 4 10-3

Лес - 10-3

Город,горы - 7,5*10-4

Рельеф земной поверхности также влияет на распространение радиоволн. Это влияние зависит от соотношения между высотой неровностей поверхности h, горизонтальной протяжённостью l, длиной волны X и углом падения волны на поверхность ф. Если выполняются условия (2) и (3)

4p212 sin2 j < 1 (2)

l

2p — sin j << 1, (3)

l

то неровности считаются малыми и пологими. В этом случае они мало влияют на распространение радиоволн. Высокие холмы, горы и т.п., кроме того, сильно «возмущают» поле, образуя затенённые области. Дифракция радиоволн на горных хребтах иногда приводит к усилению волны из-за интерференции прямых и отражённых от поверхности Земли волн [5].

Математическая модель пространственного движения БЛА описывает местоположение летательного аппарата в каждый момент времени t £ [to, tk], где

V = V(t) - скорость полета БЛА; 0 = 9(t) и ¥ = ¥(t) - углы наклона и поворота траектории БЛА; x = x(t), y = y(t), z = z(t) - координатыБЛА в нормальной земной системе координат, P - сила тяги двигателей, X - сила лобового сопротивления,

Y - подъемная сила, m - масса БЛА, g - ускорение свободного падения, а, фдв, у - углы крена, рыскания и тангажа соответственно [6].

Как правило, не все параметры движения БЛА известны. В таких случаях траекторию движения целесообразно интерполировать по данным радиоизлучений с борта БЛА. Одним из наиболее удобных способов является интерполяция кубическими сплайнами. Способ сводится к поиску функции движения БЛА в трехмерном пространстве в параметрическом виде.

В соответствии с методикой обнаружения БЛА по данным радиомониторинга (рис.2) происходит оценка параметров радиоизлучений и условий распространения радиоволн в секторе наблюдения, поэтапное формирование и оценка и разделение траекторий движения множества БЛА с целью выявления оперативно-тактического назначения (ОТН) и принадлежности (ОТП) БЛА, находящихся в секторе наблюдения.

Параметрический вид кубического сплайна в пространстве описывается системой уравнений вида (4)

х( П) = ах П3 + Ьх П2 + сх П + й у( П) = ау П3 + Ьу П2 + су П + й

2„3 + Ь2П2 . _2„ . „2

2 2 2 2

у

у

(4)

2( П) = а2 П3 + Ьг П2 + С2 П +

определение функции движения БЛА сводится к нахождению коэффициентов а, Ь, с, й для всех трех координат с учетом помощью метода прогонки для трехдиагональной матрицы.

Три производные задают координаты соответствующего касательного вектора в точке. Например, для координаты х справедливо выражение (5)

— = 3а П2 + 2Ь П + сх

йП х х х

которое в векторном виде имеет вид (6)

х( П) =

П3, П 2, П ,1

(5)

(6)

Рис.2. Методика обнаружения БЛА по данным радиомониторинга

Транспонируем вектор-столбец коэффициентов и обозначим его как (7)

сТх =[аЬс4х (7)

Тогда из свойств непрерывности первой и второй производной в точках интерполяции сплайна следует (8), (9), (10) и (11)

559

х

x(0) = Px = [0,0,0,l]Cx

x(1) = P4x =[l,1,1,l]Cx

x (0) = Rix =[0,0,1,0]Cx x(1) = R4x =[3,2,1,0]Cx

(8) (9) (10) (11)

где Р1 и Р4 - начальная и конечная точки сплайна, Я1 и Я4 - векторы касательных в них. Отсюда получается векторно-матричное уравнение (12)

" P1x " "0 0 0 1"

P4 x 1 1 1 1

R1x 0 0 1 0

R4 x _ 3 2 1 0

C

(12)

которое решается относительно Сх нахождением обратной матрицы.

Выражение для вычисления интерполированной координаты х в явном виде имеет вид (14)

х(П) = Рх(2П -3П2 +1) + РИнт(~2П + 3П2) + Цх(П -2П2 + П) + ^(П -П2). (13) Аналогично находятся координаты у(П) и г(П) на заданном участке полета [7]. На этапе оценки параметров траекторий БЛА с учетом данных из табл. 1 делается вывод о типе БЛА, его ОТН и ОТП.

Данная методика может быть применена в средствах и комплексах радиомониторинга для обнаружения и распознавания БЛА с излучающими РЭС на борту, при этом точность определения местоположения БЛА будет зависеть от периодичности радиоизлучений. Следует также отметить, что в статье не рассматривалось влияние на РЭО средств радиоэлектронного подавления.

Список литературы

1. 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.

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

3. Иванов А.А., Козлов С.Ю., Кудрявцев А.М. и др. Способ обработки результатов радиомониторинга. Патент РФ № 2659486 по заявке № 2017128046 от 04.08.2017.

4. Агиевич С.Н., Гулидов А.А., Луценко С.А. и др. Способ радиоподавления каналов связи. Патент РФ № 2637799 по заявке № 2017106110 от 22.02.2017.

5. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. Учебник для вузов. Издание 4-е. Издательство "Связь". М., 1972, 336 с.

6. Моисеев В. С. Групповое применение беспилотных летательных аппаратов, монография. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2017, 572 с.

7. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики: пер. с англ. М.: Мир, 2001. 604 с.

Козлов Сергей Юрьевич, адъюнкт, kozlov. serg. vasamail. 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. vasamail. 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,