УДК 621.396.6.029.64
ГРНТИ 78.25.13
ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЯ СИНТЕЗА МНОГОПОЗИЦИОННОГО КОМПЛЕКСА РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
М.В. КНЫШ, кандидат физико-математических наук
Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (г. Ярославль)
С.Н. РАЗИНЬКОВ, доктор физико-математических наук, доцент
ВУНЦВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Проведен системный анализ факторов, определяющих рациональные технические пути построения многопозиционных комплексов радиотехнического мониторинга обстановки при сохранении скрытности от радиолокационных систем. Исследованы компромиссные решения по обоснованию конструкций приемно-информационных сенсоров для достижения целевых функций добывания сведений об источниках радиоизлучений и исключения проявления собственных демаскирующих признаков в областях наблюдения радиолокационных систем. Установлены условия размещения сенсоров в пространстве для максимально полного охвата зоны мониторинга и определения местоположения радиоизлучающих объектов с наименьшей допустимой погрешностью. Представлена формулировка критерия синтеза многопозиционного комплекса в интересах обеспечения результативности мониторинга при заданных ограничениях на показатели оперативности и ресурсоемкости добывания сведений. Для постановки критерия синтеза технического облика и пространственного положения приемно-информационных сенсоров использовано минимаксное правило, в соответствии с которым выбирается решение, обеспечивающее наилучший эффект скрытного выполнения функций мониторинга в наиболее неблагоприятной обстановке. Получены аналитические выражения для расчета параметров конструкций устройств приема и обработки информационных процессов при защищенности от радиолокационных систем.
Ключевые слова: радиотехнический мониторинг, многопозиционный комплекс, приемно-информационный сенсор, добывание сведений, информационный процесс, критерий синтеза, операционные свойства.
Введение. Эффективные способы мониторинга сложной сигнально-помеховой обстановки базируются на применении многопозиционных радиотехнических комплексов [1] с функциями определения местоположения источников радиоизлучений [2]. Комплексы реализуются в виде набора распределенных в пространстве приемно-информационных сенсоров [3], связанных по каналам управления и передачи данных с центром сбора, обработки информации и управления, по командам которого устанавливаются режимы обзора области наблюдений и темп обновления сведений о текущем состоянии обстановки и происходящих в ней изменениях [1].
Оценки координат излучателей на основе обработки дескрипторов синхронизированных пространственно-временных измерений в позициях для размещения приемно-информационных сенсоров [4] представляют собой характерные признаки объектов, инвариантные к изменениям фоновой контрастности и регламенту проявления их демаскирующих свойств. В зависимости от технологии определения местоположения [1, 2, 4] по результатам выполняемых измерений формируются однородные или комбинированные вектора значений направлений и взаимных задержек времени прихода сигналов в различных точках пространства. Данные о координатах передатчиков позволяют осуществлять селекцию сигналов с перестраиваемыми, совпадающими и перекрывающимися по диапазонам значений частотно-временными параметрами, проводить распознавание и анализ динамических состояний радиоизлучающих средств при смене режимов функционирования и использовании мер маскировки [1].
В соответствии со стратегией мониторинга сигнально-помеховой обстановки [4] целевые функции радиотехнических комплексов могут выполняться в режимах общего анализа области наблюдений и добывания сведений об источниках радиоизлучений предварительно заданной номенклатуры [5], а также в информационно-запросном режиме при слежении за отдельными экземплярами излучателей [1, 5].
Процесс радиотехнического мониторинга представляет собой последовательность логико-функциональных операций [1, 4]:
- прием потока радиоизлучений для селекции сигналов с усилением мощности до уровня срабатывания аппаратуры регистрации и анализа;
- обнаружение сигналов для установления факта работы радиоизлучающего объекта на определенном интервале времени в заданной пространственно-частотной области наблюдений;
- оценка информационных параметров сигналов для распознавания типа (режима работы) источника радиоизлучения с установлением принадлежности разновидности радиоэлектронных объектов, а также группирования различных излучателей в составе радиоэлектронной системы.
В многопозиционных комплексах в перечень представленных операций дополнительно включаются передача сведений с пространственно распределенных приемно-информационных сенсоров в центр сбора, обработки информации и управления и проведение их комплексного анализа с оцениванием местоположения источников радиоизлучений.
Первичная обработка информационных процессов, заключающаяся в установлении факта их проявления в каналах наблюдений и нахождении значений частотно-временных параметров при однократных измерениях, проводится приемно-информационными сенсорами, для которых складываются условия частотно-временной и пространственно-энергетической доступности передатчиков. Этап вторичной обработки добываемых сведений выполняется в центре сбора, обработки информации и управления и заключается в идентификации [3, 6] и группировании дескрипторов первичных наблюдений на определенном интервале времени с отождествлением принадлежности источникам радиоизлучений [1].
Актуальность. Повышение результативности анализа сигнально-помеховой обстановки при сохранении предельно допустимых мер ошибок принятия классификационных решений на уровнях, установленных исходя из требований к полноте и достоверности мониторинга [4, 5], при объективно существующих ограничениях на показатели оперативности и ресурсоемкости радиотехнического комплекса [5, 7] сопряжено с улучшением проявления информационных процессов и ослаблением деструктивных факторов.
Следует отметить, что выполнение задач мониторинга в военной сфере деятельности, как правило, ориентировано на скрытное применение радиотехнических комплексов [8], которое, главным образом, достигается при защите приемно-информационных сенсоров от проявления в информационных областях систем радиолокационного мониторинга [8, 9]. При этом совершенствование характеристик пространственно-частотной избирательности приема и усиления, обусловливающее наращивание показателей результативности обработки сигналов, приводит к возрастанию интенсивности вторичного электромагнитного излучения приемных структур радиотехнического комплекса [9]. Данный эффект может возникать за счет возрастания электрических размеров и, как следствие, эффективных площадей рассеяния (ЭПР) приемных структур, а также увеличения доли запасенной реактивной мощности [9], динамично перераспределяемой между отражающими компонентами приемно-информационных сенсоров.
Таким образом, при построении многопозиционных радиотехнических комплексов для добывания сведений о радиоизлучающих объектах в сложной сигнально-помеховой обстановке крайне важной является задача нахождения рациональных параметров конструкций приемно-информационных сенсоров при совместном выполнении требований к операционным свойствам мониторинга и защищенности от выявления радиолокационными системами.
В интересах решения данной задачи актуальным становится выбор правил конструктивного исполнения устройств приема и обработки информационных процессов при внешнесистемных
ограничениях [1, 4], определяемых задачами и условиями добывания сведений о подлежащих контролю источниках радиоизлучений и обеспечения защищенности от обнаружения и анализа демаскирующих признаков.
Цель работы - обоснование критерия синтеза многопозиционных радиотехнических комплексов для мониторинга обстановки при сохранении скрытности выполнения функций.
Условия и задачи синтеза многопозиционного радиотехнического комплекса для мониторинга сигнально-помеховой обстановки. Синтез многопозиционного комплекса для радиотехнического мониторинга обстановки проводится по критерию оптимальности [10] при нахождении:
- позиций для размещения N приемно-информационных сенсоров в интересах охвата области наблюдений и достижения требуемой точности оценки местоположения объектов;
- параметров конструкций устройств приема 80 е S и аппаратуры обработки сигналов
10 е 1 из множества реализуемых вариантов 8 и 1 с предельно достижимыми показателями
результативности добывания сведений об объектах наблюдения и собственной защищенности от радиолокационных систем.
Технический облик комплекса определяется из условия наилучшей результативности при установленных мерах ресурсоемкости и оперативности выполнения целевых функций для выбранной стратегии л добывания сведений [7, 10].
Ресурсоемкость комплекса К N ](л, М, W) регламентируется максимальным комплектом,
массогабаритными характеристиками М и энергоемкостью W приемно-информационных сенсоров. Ограничения на массогабаритные характеристики и энергоемкость компонентов могут устанавливаться при выборе транспортной базы и условий эксплуатации комплекса.
Оперативность выполнения целевых функций Т^](л, М, W) характеризуется суммарным
временем приема и обработки сигналов при добывании сведений о радиоизлучающих объектах. Ввиду того, что операции первичной и вторичной обработки информационных процессов могут выполняться в последовательно-параллельном режиме, наиболее информативным показателем оперативности радиотехнического комплекса следует считать минимальное время Тр приема и
накопления сигналов, необходимое для превышения их уровня над спектральной плотностью мощности шумов, установленного в алгоритмах оценки динамических состояний передатчиков. Значение Тр определяется для выбранной стратегии мониторинга обстановки при технических
характеристиках М и W приемно-информационных сенсоров.
Поскольку функционирование радиотехнического комплекса заключается в совместном выполнении операций по добыванию сведений об объектах в зоне наблюдения и обеспечению скрытности применения, результативность мониторинга Y[N] (л, М, W) определяется двумя
показателями, имеющими в общем случае противоположные тенденции изменения в условиях обстановки:
- вероятностно-временные показатели результативности добывания сведений об объектах при обнаружении, оценке параметров информационных процессов и распознавании типов (экземпляров) излучателей при допустимых рисках принятия ошибочных классификационных решений;
- вероятностно-временные показатели защищенности комплекса от выявления системами радиолокации при установленных вероятностных мерах ложных тревог.
Характеристики радиотехнического комплекса М и W имеют однозначные взаимосвязи с параметрами конструкций устройств приема 80 е 8 и аппаратуры обработки сигналов 10 е 1 для полного множества реализуемых вариантов 8 и 1:
М = 8т 0, 10 ), = 0, 10 ) ,
в 0 е 8 ,
10 е 1
(1)
где gm(...) и gw(...) - операторы, определяющие логико-функциональное соответствие между характеристиками и параметрами конструкции комплекса.
При известных операторах gm(...) и gw(...) в (1) параметры комплекса 80 е S и 10 е 1 находятся как аргументы функционала результативности Y[w8 0, 10) при экстремальных
значениях в условиях ограничений на показатели ресурсоемкости и оперативности добывания сведений:
К, 10 К]0 , Т[^в0, 10 Т
]0 =
в 0 е s,
10 е 1,
(2)
где И[^]0 и Т[№]0 - заданные предельно допустимые значения показателей ресурсоемкости и
оперативности соответственно, определяющие пригодность комплекса для выполнения целевых функций мониторинга обстановки.
Согласно [4], радиотехнический мониторинг является последовательностью сложных событий, происходящих при совместном выполнении ряда следующих условий:
- электромагнитная доступность источников радиоизлучений, суть которой заключается в том, что уровни сигналов передатчиков, расположенных на удалениях, ограниченных зоной контроля, превосходят спектральные плотности мощности собственных шумов усилительных каскадов приемно-информационных сенсоров на величины, превышающие установленные коэффициентами различимости [4];
- пространственная доступность источников радиоизлучений, при которой направления прихода сигналов принадлежат секторам углов, определенным показателями пространственной избирательности приемно-информационных сенсоров; наилучшим образом условие доступности выполняется при совпадении углового положения главного луча диаграммы направленности антенны объекта с направлением максимума диаграммы направленности антенны приемно-информационного сенсора;
- частотная доступность источников радиоизлучений, достигаемая при принадлежности их частот диапазонам рабочих частот приемно-информационных сенсоров, а в аппаратуре с последовательным обзором диапазона частот - при настройке полосы одновременного обзора избирательного по частоте устройства в момент приема на частоту сигнала;
- временная доступность источников радиоизлучений, регламентирующая минимальное время приема сигналов, достаточное для срабатывания индикаторных устройств [4] приемно-информационных сенсоров.
При выполнении представленных выше условий нахождение рационального технического облика многопозиционного комплекса радиотехнического мониторинга заключается в решении следующих задач:
- установление пространственной конфигурации приемно-информационных сенсоров из условий охвата зоны добывания сведений и достижения заданной точности оценки. координат источников радиоизлучений при фиксированных среднеквадратических ошибках измерений пространственно-временных параметров сигналов;
- нахождение тактико-технических характеристик приемно-информационных устройств с операционными свойствами, определенными на основании требований к радиотехническому мониторингу при сохранении скрытности комплекса от радиолокационных систем.
Таким образом, обоснование критерия синтеза многопозиционного радиотехнического комплекса для мониторинга сигнально-помеховой обстановки заключается:
- во-первых, в задании правил выбора позиций для размещения приемно-информационных сенсоров;
- во-вторых, в определении параметров конструкций устройств приема и аппаратуры обработки сигналов в области действия каждого приемно-информационного сенсора.
Параметры конструкций сенсоров 80 е S и 10 е 1, устанавливаемые на основе требований к результативности и скрытности мониторинга обстановки, должны удовлетворять выражению
¡8 о е ^ 1 о е ^ = <¡8 0р }е S, 10Р }е ь\П ^(а)
е S, 1(а) е 1
(3)
где индекс «р» означает принадлежность параметров массиву значений, определенных для результативного выполнения целевых функций приемно-информационных сенсоров, а индекс «а» соответствует массиву параметров, при которых выполняются требования к скрытности мониторинга.
Обоснование критерия выбора позиций для размещения приемно-информационных сенсоров. Граница зоны мониторинга устанавливается по конфигурации перекрывающихся рабочих областей пространства приемно-информационных сенсоров [1, 2]. Размеры рабочих областей сенсоров R ^Ш ах находятся по наименьшему из значений дальности прямой видимости
Я (п) и максимальной дистанции электромагнитной доступности R (пШ ах излучателей, п = 1,..., N,
;(и) = Шп(Я(п) Я(п) )
рша^ \ Р ' Ршах/'
п = 1.....N.
(4)
Расстояние Я(п) (в км) находится, согласно определению [11, 12]
яр =«о (Т^РП ^ п=l,., N,
(5)
где И и И0 - высоты подъема антенн (в м) приемно-информационного сенсора и источника радиоизлучений соответственно над земной поверхностью, а0 - дифракционный коэффициент,
принимающий значение 3,57 в диапазонах ультра- и сверхвысоких частот и 4,12 - в диапазоне очень высоких частот [11].
Полагая, что приемно-информационные сенсоры с тождественными функциональными свойствами расположены в плоскости ХОУ декартовой системы координат; высоты подъема антенн Ир и И0 пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием Я шах в (4), критерий выбора позиций (хп, уп), п = 1,..., N, для развертывания многопозиционного радиотехнического комплекса с базами измерений [2, 12]
4к =л1(хп - Хк )2 +(Уп - Ук )2
п, к = 1,.,N
(6)
представим в виде:
(х'п, уп) = тп Оя(хп, Уп х0, У0; 1пк, n, к = N
(хп, Уп )
(7)
где оЯ (.) - функционал среднеквадратической ошибки определения местоположения
источника радиоизлучений с координатами (х0, у0 ), Р(п) - вектор вероятностно-временных и
точностных (среднеквадратических ошибок оценок пространственных и частотно-временных параметров сигналов) показателей результативности добывания сведений о радиоизлучающих
объектах в позиции п -го сенсора, п = 1,.,N. В частности, при местоопределении передатчика сигналов исходными данными являются вероятности его правильного обнаружения в области наблюдений и ложной тревоги при принятии решения о наличии (отсутствии), математические ожидания и дисперсии направления (при реализации триангуляционного метода оценивания координат [2]) и времени прихода сигнала (при применении разностно-дальномерного метода измерений [2]).
Показатели результативности, составляющие вектор РП, представляют собой значения функционала вероятностно-временных характеристик добывания сведений о радиоизлучающих
объектах при параметрах конструкции комплекса §0р) е S , 10р) е 1 и характеристик скрытного
достижения целевых функций радиотехнического мониторинга при параметрах конструкций приемно-информационных сенсоров, удовлетворяющих выражению (3).
Из (7) с учетом (6) можно установить, что взаимное удаление приемно-информационных сенсоров необходимо выбирать, исходя из размеров зоны добывания сведений об источниках радиоизлучений и задач мониторинга.
С увеличением расстояний между сенсорами возрастают размеры области наблюдения объектов при ограничениях, установленных условиями (4), (6). Вместе с тем при увеличении дистанций между позициями приема сигналов возрастают минимальные ошибки измерения координат излучателей [12] и ошибки определения местоположения целей, размещенных на незначительных удалениях от измерительных баз [2] многопозиционного радиотехнического комплекса.
При определении местоположения триангуляционным методом с применением N = 2 приемно-информационных сенсоров с тождественными характеристиками наименьшая среднеквадратическая ошибка оценивания координат будет достигаться при расположении объекта на луче, восстановленном перпендикулярно из центра измерительной (пеленгационной) базы Ь12, на дальности, равной 35 % от ее размера. Погрешность местоопределения излучателя составит 1,6 % от произведения расстояния между точками приема Ь12 и среднеквадратической ошибки пеленгования сигналов [2].
Для обеспечения наилучшей точности оценки координат объекта измерительная база (6) должна быть ориентирована в плоскости ХОУ таким образом, чтобы контур минимальной среднеквадратической ошибки [2] проходил через априори установленный район мониторинга. Перекрытие областей N = 2 приемно-информационных сенсоров с дальностью действия Яр тах
достигается при размере измерительной базы Ь12 = 0,5Яр тах. При этом базовая линия комплекса
для равных погрешностей измерений в приемно-информационных сенсорах лежит в пределах
(60.. .70) % от Я тах [12]. За счет пеленгования сигналов в N = 3 пространственно разнесенных
точках среднеквадратическая погрешность определения местоположения снижается примерно в 1,32 раза по сравнению с показателем, полученным с применением комплекса с N = 2 приемно-информационными сенсорами. Потенциальная точность оценок координат радиоизлучающих объектов в радиотехническом комплексе с N = 4 постами мониторинга в 1,19 раз превышает величину, достижимую при пеленговании сигналов N = 3 сенсорами [2, 12].
Таким образом, выражение (7) является критерием выбора конфигурации комплекса при ограничении (6) и условиях (4), (5) для охвата заданной области мониторинга и определения местоположения источников радиоизлучений с наибольшей точностью при достижимой результативности обработки сигналов приемно-информационными сенсорами. Вероятностно-временные показатели возможностей обнаружения и среднеквадратические ошибки оценивания параметров информационных процессов выступают в качестве мер критерия для поиска набора параметров конструкции при компромиссных технических решениях в соответствии с (3).
1 (р),
Обоснование критерия выбора параметров конструкций приемно-информационных сенсоров. Компоненты векторов 8 (р) е S и 1(р ) е Ь определяются в области действия приемно-
информационного сенсора Яр) < Яртах, п = 1, ..., N, из условия
е 8, 1(рг е Ь^ =
min
(хп, Уп ) 8(р'
тах
е8, 10р )еЬ
(п) 8 (Р)
е 8, 1(р)е Ь; Р,
(обн) р (расп)
п = 1,...,N, (8)
где Рр) - векторный функционал вероятностно-временных характеристик добывания сведений об объектах с установленными на основании требований к достоверности анализа обстановки вероятностными мерами ложных тревог при обнаружении РЛ°бН) и распознавании рр(расп); аналитическая форма функционала определяется стратегией мониторинга [1, 4]. При 80р) е 8 и
I
(р )*
Р
(п)
е Ь значение функционала определяет показатели результативности добывания сведений , составляющие вектор Р(п) из правой части выражения (7), в условиях ограничений на
показатели ресурсоемкости и оперативности, установленные (2).
Применение минимаксного правила для нахождения параметров конструкции комплекса (8) предполагает выбор позиции для размещения приемно-информационного сенсора, в которой результативность выполнения его целевых функций характеризуется наименее благоприятными условиями, и определение технического облика приемных устройств и аппаратуры обработки информационных процессов с минимальным уровнем максимальных потерь сведений. Согласно данному критерию, оптимальным считается решение, приводящее к наименьшей возможной утрате показателей результативности мониторинга обстановки в предельно неблагоприятной ситуации.
Векторы 801) е 8 и 1(а) е Ь определяют тактико-технические характеристики приемно-
информационных сенсоров с функциями скрытного добывания сведений о радиоизлучающих объектах на основании критерия
Ча
г V
е 8, I
е Ь [• = аг§ тах
(хп, Уп )
г(«)
тт
е8, ¡0(">еЬ
(п) £(а)
е 8,
(а)
I (а
■о
е Ь; Р,
(а)
п = 1,.,N, (9)
где РО1) - векторный функционал вероятностно-временных характеристик радиолокационной
системы, определяющий возможности выявления демаскирующих признаков п -го приемно-информационного компонента радиотехнического комплекса, п = 1,.,N, при установленной
вероятности ложной тревоги Р^). Аналитическая форма функционала определяется стратегией
(а )*
е 8 и I(а)* е Ь
применения радиолокационной системы, а его численные значения при 8 (
зависят от вида, параметров зондирующих сигналов и технологии обработки информационных процессов [9, 13].
Дистанция проявления демаскирующих признаков компонентов комплекса мониторинга с возможностями их обработки и интерпретации должна превышать значение, при котором выполняются целевые функции приемно-информационных сенсоров по добыванию сведений на дальности (4), а время регистрации информационных процессов в объеме, достаточном для анализа признаков, должна превосходить предельно допустимый показатель оперативности (2).
Использование минимаксного правила (9) позволяет находить параметры конструкций приемно-информационных сенсоров с наиболее низкими показателями обнаружения
а
радиолокационными системами в предельно благоприятных условиях обстановки. С этой целью выбираются координаты (хп, уп) сенсора, п = 1,„..,N, при которых достигается наибольший
эффективный энергетический момент передачи-приема [9, 13] информационных процессов в радиоканале с рассеянием на объекте, а затем устанавливается облик конструкции с минимально возможным проявлением демаскирующих признаков.
Ввиду однозначных взаимосвязей вероятностно-временных показателей результативности добывания сведений об источниках радиоизлучений с показателями пространственно-частотной избирательности приема и усиления сигналов, с одной стороны, и характеристик возможностей обнаружения и ЭПР приемно-информационных сенсоров, с другой стороны, устанавливаемых уравнениями передачи-приема информационных процессов в радиоканалах [9, 13], условия (8) и (9) соответственно представим в виде
50Р)* е в, 10Р)* е Ы = arg
Ш1П
(хп, Уп) 8(р)
шах
ев, 10(р >еЬ
G
(п)
5( Р )
е в, 1(р) е Ь
п = 1.....N,
(10)
5 0а)* е в, 10а^ е Ь !• = arg ш1п
шах
(хп, Уп) §0"'ев, 1(а).
О
(п)
еЬ
;(а)
е в,
(а)
1а
0
е Ь
п = 1.....N.
(11)
при
С
(п)|8(а, р)
е в,
10а,р) е Ь ] = д
]=д (О (ап)|
(п)[г(а р)
е в, 1
(а, р )
е Ь
п = 1,
N.
(12)
где С (п)[--] - функционал пространственно-частотной избирательности приема и усиления сигналов в приемно-усилительных каскадах, о (п )[„..] - функционал интегральной ЭПР приемно-информационного сенсора, д („..) - оператор, определяющий степень соответствия векторных показателей результативности и скрытности функционирования компонентов комплекса при параметрах конструкций, удовлетворяющих критериям (10) и (11). Наличие верхнего индекса « п » в представленных выражениях указывает на то, что результативность добывания сведений о радиоизлучающих объектах оценивалась применительно к наихудшим условиям обстановки, а показатели скрытности комплекса определялись для компонентов, расположенных в точках с координатами, найденными из выражения (7), для которых характерны наилучшие условия наблюдения радиолокационными системами.
Пространственно-частотная избирательность приема и усиления сигналов, задаваемая функционалом Ср^ [„..], обеспечивается при реализации следующих конструктивных решений:
- применение диапазонных антенных систем (решеток) с круговым или секторным обзором пространства по азимуту и высокими коэффициентами направленного действия при симметрии диаграммы направленности в плоскости угла места [9];
- использование многоканальных широкополосных приемных устройств с малошумящими усилителями во входных цепях и систем обработки сигналов с оценкой частотно-временных параметров в схемах дисперсионного типа [3, 5], спектроанализаторах и цифровых процессорах быстрого преобразования Фурье [1, 4] с адаптивной фиксацией моментов прихода измеряемых импульсов или корреляционной обработкой непрерывных излучений [1, 4].
При значительном вкладе ЭПР антенных систем в интегральный показатель контрастности приемно-информационного сенсора и ограниченном числе доминирующих центров вторичного
электромагнитного излучения функционал о")[„..] в (11) может быть представлен в форме [14]
О <п 0-'
е в,
(-)
1 (а 0
е Ь
]" о 0-'
е в,
I(-) 0
е ь]+ о «[§ 0-'
е в,
(-)
1 (а 0
]
е Ь , п = 1,
N.
(13)
где о -п)[„] - функционал структурной составляющей ЭПР, определяющий закономерности рассеяния зондирующих сигналов радиолокационных систем на корпусе и внешних элементах приемных устройств п -го сенсора, п = 1, „., N, о-п] [„.. ] - антенная составляющая ЭПР сенсора,
характеризующая интенсивность отражения сигналов от входа аппаратуры приема и обработки.
Из (10), (11) с учетом (13) следует, что скрытное добывание сведений о радиоизлучающих объектах выполняется комплексами с операционными свойствами, достижимыми вследствие рационального выбора параметров конструкций (3) с использованием минимаксных правил. В совокупности правила устанавливают наименьшие риски обнаружения компонентов комплекса радиолокационными системами за счет минимизации функционалов интегральных ЭПР приемно-информационных сенсоров (11) при сохранении эффективности выполнения целевых функций, установленной при задании ограничений (2), вследствие максимизации функционала пространственно-частотной избирательности приема и усиления сигналов в (10).
Минимизация функционала структурной составляющей ЭПР п -го сенсора, п = 1,„..,N, на практике заключается в придании малоотражающей формы его поверхности [9, 14] и покрытии материалами, способными за счет поглощающих или интерференционных свойств [14] снижать плотность потока мощности вторичного электромагнитного излучения. Как отмечено в [14], для малоотражающих поверхностей характерно отсутствие многогранных стыковых соединений и конструкций скейлингового типа с масштабно-инвариантными размерами элементов [9, 14] при исполнении антенных систем в виде дискретных структур (решеток) с селективными частотно-поляризационными экранами.
Антенная составляющая ЭПР приемно-информационного комплекса может уменьшаться вследствие рассогласования приемных трактов на интервалах времени отсутствия непосредственной работы, а также включение в их состав частотных фильтров, уменьшающих уровни мощности сигналов, отражаемых от нагрузок [9, 15].
Выводы. Таким образом, для обоснования рациональных технических путей построения многопозиционных радиотехнических комплексов в целях устойчивого мониторинга сигнально-помеховой обстановки обоснован критерий его синтеза с требованиями к результативности и скрытности функционирования. Критерий построен в соответствии с принципом оптимального поиска характеристик размещения на местности для охвата области наблюдений и параметров конструкций приемно-информационных сенсоров при заранее установленных ограничениях на показатели оперативности и ресурсоемкости добывания сведений о радиоизлучающих объектах.
Топология многопозиционного комплекса находится из условия достижения наиболее высокой точности определения местоположения источников радиоизлучений при ограничениях на число сенсоров и среднеквадратические ошибки выполняемых пространственно-временных измерений. Параметры конструкций устройств приема и обработки информационных процессов в сенсорах устанавливаются на основе компромиссных решений, позволяющих совместно добывать сведения об источниках радиоизлучений и исключать проявление демаскирующих признаков в областях наблюдения радиолокационных систем. Для постановки критерия синтеза комплекса использовано минимаксное правило, в соответствии с которым при комплексном учете системных факторов, регламентирующих процедуры скрытного мониторинга, возможно достижение наилучших показателей результативности при максимально неблагоприятных условиях выполнения целевых функций и защищенности от обнаружения радиолокационными системами в предельно благоприятной обстановке.
Получены аналитические выражения для формализованной постановки задачи синтеза и обоснованы процедуры расчета параметров конструкций приемно-информационных сенсоров на
основе нахождения аргументов при минимальных значениях функционалов их ЭПР при максимальных значениях функционалов пространственно-частотной избирательности приема и усиления сигналов контролируемых передатчиков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Теоретические основы радиоэлектронной разведки. М.: Радиотехника. 2004. 432 с.
2. Кондратьев В.С., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы / под ред. В.В. Цветнова. М.: Радио и связь. 1986. 264 с.
3. Разиньков С.Н., Сирота А.А. Оценка эффективности первичной и вторичной обработки импульсных радиосигналов в системах пассивной радиолокации // Измерительная техника. 2004. № 2. С. 53-59.
4. Перунов Ю.М., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиотехническая разведка. М.: Вузовская книга. 2018. 190 с.
5. Перунов Ю.М., Дмитриев В.Г., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: обнаружение и идентификация информационных каналов. М.: Факториал. 2021. 266 с.
6. Машков Г.М. Статистические критерии и показатели качества отождествления локационных объектов // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2001. T. 44. № 9. С. 40-48.
7. Тарасенко С.А. Формализованная методология исследования специальной техники. М.: Красная звезда. 2017. 368 с.
8. Переверзев А.Л., Разинькова О.Э., Тимошенко А.В. Перспективы применения малозаметных беспилотных радиотехнических комплексов в интересах разведки и контроля воздушного пространства // Вестник воздушно-космической обороны. 2020. № 4 (28). С. 42-46.
9. Разинькова О.Э. Основные направления развития базовых технологий радиолокационной разведки и снижения заметности объектов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. № 19. С. 96-108. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 08.04.2024).
10. Мальцев Г.Н., Онуфрей А.Ю., Разумов А.В. Методические рекомендации по формализованной постановке научной задачи исследования в диссертациях по военно-научным специальностям // Вооружение и экономика. 2023. № 3 (65). С. 9-22.
11. Электродинамика и распространение радиоволн / В.А. Неганов, О.В. Осипов, С.Б. Раевский и др. / под ред. В.А. Неганова и С.Б. Раевского. М.: Радио и связь. 2005. 648 с.
12. Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. М.: Воениздат. 2001. 456 с.
13. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) / под ред.
B.В. Григорина-Рябова. М.: Советское радио. 1970. 680 с.
14. Ананьин Э.В., Ваксман Р.П., Патраков Ю.М. Методы снижения радиолокационной заметности // Зарубежная радиоэлектроника. 1994. № 4/5. С. 5-21.
15. Тимошенко А.В., Разиньков С.Н., Разинькова О.Э., Громов Р.В. Современное состояние и задачи совершенствования методических основ построения антенных решеток беспилотных радиотехнических комплексов // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2020. № 14.
C. 63-83. [Электронный ресурс]. Режим доступа https://www.vva.mil.ru/Izdaniay/ VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 08.04.2024).
REFERENCES
1. Radzievskij V.G., Sirota A.A. Teoreticheskie osnovy radio'elektronnoj razvedki. M.: Radiotehnika. 2004. 432 p.
2. Kondrat'ev V.S., Kotov A.F., Markov L.N. Mnogopozicionnye radiotehnicheskie sistemy / pod red. V.V. Cvetnova. M.: Radio i svyaz'. 1986. 264 p.
3. Razin'kov S.N., Sirota A.A. Ocenka 'effektivnosti pervichnoj i vtorichnoj obrabotki impul'snyh radiosignalov v sistemah passivnoj radiolokacii // Izmeritel'naya tehnika. 2004. № 2. pp. 53-59.
4. Perunov Yu.M., Kupriyanov A.I. Radio'elektronnaya bor'ba: radiotehnicheskaya razvedka. M.: Vuzovskaya kniga. 2018. 190 p.
5. Perunov Yu.M., Dmitriev V.G., Kupriyanov A.I. Radio'elektronnaya bor'ba: obnaruzhenie i identifikaciya informacionnyh kanalov. M.: Faktorial. 2021. 266 p.
6. Mashkov G.M. Statisticheskie kriterii i pokazateli kachestva otozhdestvleniya lokacionnyh ob'ektov // Izvestiya vuzov. Radioelektronika. 2001. T. 44. № 9. pp. 40-48.
7. Tarasenko S.A. Formalizovannaya metodologiya issledovaniya special'noj tehniki. M.: Krasnaya zvezda. 2017. 368 p.
8. Pereverzev A.L., Razin'kova O. E., Timoshenko A.V. Perspektivy primeneniya malozametnyh bespilotnyh radiotehnicheskih kompleksov v interesah razvedki i kontrolya vozdushnogo prostranstva // Vestnik vozdushno-kosmicheskoj oborony. 2020. № 4 (28). pp. 42-46.
9. Razin'kova O.E. Osnovnye napravleniya razvitiya bazovyh tehnologij radiolokacionnoj razvedki i snizheniya zametnosti ob'ektov // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2021. № 19. pp. 96-108. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya_08.04.2024).
10. Mal'cev G.N., Onufrej A.Yu., Razumov A.V. Metodicheskie rekomendacii po formalizovannoj postanovke nauchnoj zadachi issledovaniya v dissertaciyah po voenno-nauchnym special'nostyam // Vooruzhenie i ekonomika. 2023. № 3 (65). pp. 9-22.
11. 'Elektrodinamika i rasprostranenie radiovoln / V.A. Neganov, O.V. Osipov, S.B. Raevskij i dr. / pod red. V.A. Neganova i S.B. Raevskogo. M.: Radio i svyaz'. 2005. 648 p.
12. Smirnov Yu.A. Radiotehnicheskaya razvedka. M.: Voenizdat. 2001. 456 p.
13. Radiolokacionnye ustrojstva (teoriya i principy postroeniya) / pod red. V.V. Grigorina-Ryabova. M.: Sovetskoe radio. 1970. 680 p.
14. Anan'in 'E.V., Vaksman R.P., Patrakov Yu.M. Metody snizheniya radiolokacionnoj zametnosti // Zarubezhnaya radio'elektronika. 1994. № 4/5. pp. 5-21.
15. Timoshenko A.V., Razin'kov S.N., Razin'kova O.'E., Gromov R.V. Sovremennoe sostoyanie i zadachi sovershenstvovaniya metodicheskih osnov postroeniya antennyh reshetok bespilotnyh radiotehnicheskih kompleksov // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2020. № 14. pp. 63-83. ['Elektronnyj resR£s]him dostupa: https://www.vva.mil.ru/Izdaniay/ VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya 08.04.2024).
© Кныш М.В., Разиньков С.Н., 2024
Кныш Марина Владимировна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики, Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны, Россия, 150000, г. Ярославль, Московский проспект, 28, [email protected].
Разиньков Сергей Николаевич, доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры электрооборудования (и оптико-электронных систем), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
W g
U
UDK 621.396.6.029.64
GRNTI 78.25.13
substantiation of the criterion for the synthesis of a multiposition complex of radio engineering monitoring
M.V. KNYSH, Candidate of Physical and Mathematical Sciences
Yaroslavl Higher Military School of Air Defense (Yaroslavl)
S.N. RAZIN'KOV, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
A systematic analysis of the factors determining rational technical ways of building multi-position complexes for radio engineering monitoring of the situation while maintaining secrecy from radar systems is carried out. Compromise solutions have been investigated to substantiate the designs of receiving and information sensors in order to achieve the target functions of obtaining information about the sources of radio emissions and excluding the manifestation of their own unmasking features in the areas of radar surveillance systems. The conditions for placing sensors in space have been established to maximize the coverage of the monitoring zone and determine the location of radio-emitting objects with the lowest permissible error. The formulation of the criterion for the synthesis of a multi-position complex is presented in the interests of ensuring the effectiveness of monitoring under given restrictions on the efficiency and resource intensity of obtaining information. To set the criterion for the synthesis of the technical appearance and spatial position of the receiving and information sensors, a minimax rule was used, according to which a solution is selected that provides the best effect of covertly performing monitoring functions in the most unfavorable environment. Analytical expressions have been obtained for calculating the parameters of the structures of devices for receiving and processing information processes with protection from radar systems.
Keywords: radio engineering monitoring, multi-position complex, receiving and information sensor, information extraction, information process, synthesis criterion, operational properties.