CC BY
59УДК 623-9 ГРНТИ 78.25.17
ОЦЕНКА БОЕВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СИСТЕМЫ РАЗВЕДКИ СОЕДИНЕНИЯ ПВО ПРИ ВЕРИФИКАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РИСКА
И.Ю. МАКУШЕВ, кандидат военных наук
ПАО «Межгосударственная акционерная Корпорация «ВЫМПЕЛ» (г. Москва) К.В. МАКАРОВ, доктор военных наук, профессор АО «Концерн «ВКО «Алмаз-Антей» (г. Москва) Д.М. ПЕТРОЧЕНКОВ, кандидат технических наук, доцент
Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (г. Ярославль)
А.В. ТИМОШЕНКО, доктор технических наук, профессор
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (г. Москва)
В статье на основе анализа пространственных показателей боевых возможностей средств радиолокационной разведки, входящих в состав системы разведки соединения ПВО и методик их оценки, обоснована необходимость совершенствования системы показателей в интересах повышения оперативности принятия решений при управлении средствами радиолокационной разведки. Это обусловлено конфликтным (антагонистическим) взаимодействием с объектами локации средств радиолокационной разведки и системы разведки соединения ПВО в целом. Предложен оригинальный показатель оценки возможностей средств радиолокационной разведки в виде пространственного риска, который позволяет проводить оперативную оценку радиолокационного поля в пространстве с выделением областей, где характеристики радиолокационного наблюдения существенно снижаются вследствие дестабилизирующих воздействий со стороны противника. Показано, что достоверную и оперативную оценку пространственных показателей боевых возможностей средств радиолокационной разведки эффективно осуществлять с использованием коэффициента непрерывности радиолокационного поля, верифицируемого показателем в виде пространственного риска. В статье представлены результаты проведенного модельного эксперимента, подтверждающего возможности применения разработанного показателя при управлении средствами радиолокационной разведки, входящими в состав системы разведки соединения ПВО, основанного на оперативной оценке непрерывности радиолокационного поля с учётом его пространственного распределения и воздействия деструктивных факторов на возможности по обнаружению воздушных объектов с требуемыми характеристиками.
Ключевые слова: пространственные показатели, система разведки, риск, радиолокационное поле, зона обнаружения.
Введение. Современные военные конфликты характеризуются широким использованием в составе средств воздушно-космического нападения (СВКН) высокоточного оружия (ВТО) и средств, обеспечивающих его применение [1]. Анализ опыта войн и вооруженных конфликтов последних десятилетий позволяет сделать вывод, что первоочередными целями для ВТО являются средства, входящие в состав системы разведки (СР) соединений ПВО [2-5]. Система разведки соединения ПВО состоит из радиолокационных средств (РЛС), управления и связи.
Радиолокационные средства выполняют функции ведения радиолокационного наблюдения за воздушными объектами. Они используют известные типы радиолокации: активная, пассивная и активно-пассивная. Радиолокационные средства добывают первичную радиолокационную
информацию в виде дискретных отсчетов координат и признаков целей с привязкой их во времени в пределах своих зон обнаружения [6-9].
Средства управления и связи выполняют функции сбора, обработки и обеспечения радиолокационной информацией о воздушной обстановке боевых расчетов командного пункта и других подразделений боевого порядка соединения ПВО на основе результатов ведения радиолокационной разведки. Средства управления и связи предназначены для отождествления и объединения радиолокационной информации от разнотипных источников, управления работой средств радиолокационной разведки [9].
В рамках системы разведки соединения ПВО средства радиолокационной разведки, управления и связи построены по иерархическому принципу. Информационно-управляющие средства находятся на верхнем уровне в виде сети из взаимосвязанных командных пунктов и средств связи боевого порядка соединения ПВО, оснащаемых комплексами средств автоматизации (КСА). Средства радиолокационной разведки располагаются на нижнем уровне иерархии. Данные средства соотносятся друг с другом как управляющие и исполнительные составляющие системы разведки [9].
Актуальность. В существующей системе разведки соединения ПВО при управлении разнотипными сенсорами (активными, пассивными РЛС) в условиях дестабилизирующих воздействий радиоэлектронного и огневого характера, создаваемых противником можно лишь включить (выключить) режим излучения у активных РЛС, а у пассивных изменить режим обзора. Такая малая вариативность не обеспечивает непрерывность радиолокационного наблюдения, обусловливает низкие скрытность, живучесть радиолокационных средств и оперативность по его восстановлению. Таким образом, для эффективного решения задач системой разведки соединения ПВО в КСА необходимо иметь алгоритмы управления радиолокационными средствами на основе выбора рациональной пространственной конфигурации, режимов работы этих средств. Синтез алгоритмов управления пространственно-временной конфигурацией системы разведки в условиях ограничения времени на принятия решений носит характер решения задач оптимизации реакций радиолокационных средств на внешние дестабилизирующие воздействия [10].
Для оценки эффективности решения радиолокационными средствами применяются характеризующие способность системы разведки в задачи в конкретных условиях обстановки за установленное время. Показатели боевых возможней системы разведки делятся на: пространственные, информационные, точностные и временные. Дальнейший анализ и методы оценки боевых возможностей системы разведки соединения ПВО ограничим рассмотрением пространственных показателей, что обусловлено первоочередностью требований по их обеспечению относительно других видов показателей.
Пространственные показатели характеризуют параметры радиолокационного поля (РЛП), создаваемого радиолокационными средствами системы разведки соединения ПВО, и описывают размеры области воздушного пространства, в пределах которой обеспечивается обнаружение воздушных объектов с вероятностью не менее заданной.
К основным показателям РЛП относят: рубеж радиолокационного обнаружения; высоты нижней и верхней границы РЛП.
Рубеж радиолокационного обнаружения - условная линия на местности, акватории или в воздушном, космическом пространстве, с выходом на которую целей (объектов) противника они обнаруживаются РЛС с заданной вероятностью. Удаление рубежа зависит от типа РЛС, характера целей и условий обнаружения [7].
Высотами верхней и нижней границ сплошного поля называются те максимальная и минимальная высоты горизонтального полета воздушных объектов, отсчитанные от уровня моря, на которых обеспечивается непрерывное наблюдение этих объектов, определение их координат, параметров движения, государственной принадлежности и характеристик [6].
задач радиолокационной разведки показатели боевых возможностей, целом выполнять поставленные боевые
При определении перечисленных пространственных показателей (высоты нижняя и верхняя границ РЛП, рубеж радиолокационного обнаружения) необходимо провести количественную оценку непрерывности РЛП. Свойство непрерывности РЛП выражается через коэффициент непрерывности ( Кн ), который определяется как отношение площади поля ( )
на заданной высоте (Н) в заданном районе к площади заданного района (), определяемого границами зоны ответственности [6]
Кн (Н) =
^ (Н )
^ РЛП 4
(Н)
(1)
Анализ пространственных показателей качества РЛП позволил сформулировать следующие недостатки в представлении возможностей системы разведки, обусловливающие косвенно снижение оперативности в принятии решений по управлению радиолокационными средствами, в том числе:
- представление контролируемого в системе разведки пространства выполняется в виде набора горизонтальных сечений, где поле активной локации представляется в виде рабочих зон РЛС с грубой дискретностью (низкие, средние, большие высоты), что снижает информативность характеристик по охвату требуемого пространства и диктует необходимость перехода от плоскостных показателей к пространственным;
- существующие методы оценки пространственных показателей боевых возможностей [6] и выработки управляющих воздействий на радиолокационные средства системы разведки, выполняемые на их основе, в большинстве своем применяются в процессе построения РЛП (заблаговременно) и не рассматриваются с позиции их оценки в текущем состоянии в масштабе реального времени, что увеличивает время реакции по восстановлению РЛП в динамике антагонистического взаимодействия со СВКН.
Таким образом, перейти от плоскостного представления к пространственному и оперативно определить зоны критического нарушения РЛП позволит введение дополнительного информативного показателя в виде функционала, выражающего пространственный риск.
Под пространственным риском в статье понимается величина пропорциональная аддитивному уровню РЛП, создаваемого РЛС системы разведки соединения ПВО, в зависимости от пространственного распределения РЛС и пространственных параметров их функционирования.
Аналогичный подход к использованию риска пропорционального энергии (энергетический риск), поступившей на приемные элементы системы, подробно рассматривался в рамках обратной задачи по преодолению подвижными объектами пространства контролируемого системами мониторинга и представлен в работах [11-19]. Решение заключалось в оптимизации закона уклонения подвижного объекта от обнаружения системой мониторинга пространства на основе вариационной задачи о минимизации функционала (риска). Критерием служит вероятность обнаружения уклоняющегося объекта хотя бы одним средством системы мониторинга за время движения объекта по маршруту аналитически выраженным через минимизируемый функционал (риска). В работах [11-16] энергетический риск представлен как величина пропорциональная интегральному уровню принятого системой мониторинга сигнала от обнаруживаемого объекта и прошедшего через среду распространения за время движения объекта по маршруту. Текущий уровень сигнала I на входе приемных устройств системы мониторинга зависит от текущей дистанции р до уклоняющего объекта. Для описания указанной зависимости используется степенная модель
V'"
(2)
где V - скорость уклоняющегося объекта;
т - показатель степени, характеризующий зависимость уровня сигнала от скорости; п - степенной показатель, характеризующий среду распространения сигнала; р - евклидово расстояние между приемником сигнала и уклоняющимся объектом;
р =у](* - а )2+(у - ь )2,
где (х, у) - текущая точка расположения уклоняющегося объекта; (ai, Ь) - точка расположения i- го приемника сигнала.
При этом в группировке средств системы мониторинга риск аддитивен: полный риск за единицу времени для уклоняющегося объекта равен сумме рисков обнаружения для различных сенсоров системы мониторинга [12, 16]
N
Г =
(3)
где N - число приемников.
То есть в качестве полного энергетического риска выступает интегральный уровень сигнала, принятый системой из N наземных РЛС за всё время движения. Для этого значение текущего риска интегрируется либо по времени движения объекта до контрольной точки, либо по всей траектории движения
1 ]_, R = | г&г, R = | г&г.
(4)
где г - полный риск (3).
В [12-14] представлено аналитическое решение задач уклонения подвижного объекта в зависимости от состава и распределения средств системы мониторинга и представлен функционал, описывающий энергетический риск, следующего вида ( п = 2)
т N
*=и
2,2 0 ,=Т * + у
ж.
(5)
В [16] риск для N сенсоров задан с учетом их местоположения
т N
*=|Е
0 '=
1 ((* - ai )2 + (у - Ь )2)
,/2
& .
(6)
В [15] применяют следующий функционал риска для N сенсоров
А i=1 Уi
(7)
где o^i - константа для i - го сенсора.
1=1
Ключевым недостатком риска в выражениях (5)-(7) является отсутствие учета в функционале технических характеристик сенсоров обнаружения. Как правило, в качестве наземного сенсора выступает РЛС с вполне определенным вектором параметров [6, 9], которые при первом приближении можно интегрировать в геометрическом представлении.
Таким образом, необходимо эвристическое построение нового функционала риска (пространственного), который в той или иной степени отражал бы принципы работы РЛС. При этом данный функционал (риска) должен позволять алгоритмически решать задачу управления в трехмерном пространстве составом и структурой соединения РЛС в конфликтной среде в режиме реального времени.
Авторами в работе [20] предложен подход к применению функционала (риска) в качестве показателя качества РЛП создаваемого РЛС, входящими в состав системы разведки соединения ПВО, решающей задачи по обнаружению и сопровождению СВКН, и представляет собой
N
Rн =Е
к
■=1 Р,Ш Отт) '
(8)
где к« - высота оцениваемой точки пространства относительно ■- ой РЛС; pi - удаление оцениваемой точки пространства от «- ой РЛС;
От^п - угол между линией горизонта и нижней границей зоны обнаружения ■ - ой наземной РЛС;
N - число наземных РЛС.
Функционал (риска) при оценке пространственных показателей боевых возможностей радиолокационных средств системы разведки фактически выполняет функцию верификации.
Под верификацией в статье понимается подтверждение того, что заданные требования к РЛП выполнены, через обоснование функционалом (риска) с учетом деструктивного влияния со стороны объектов локации при конфликтном взаимодействии с ними.
Комплексное применение показателей боевых возможностей с функционалом (риска) позволяет представить процесс управления РЛП системы разведки соединения ПВО как оптимизационную задачу, где выработка решений в процессе управления основывается на определении всех вариантов решений и выборе из них тех, которые способны быть реализованными в системе разведки с учетом следующих факторов:
- состав и пространственная конфигурация радиолокационных средств системы разведки, определяемая распределением их в пространстве и индивидуальными возможностями по ведению радиолокационного наблюдения (Щ, X, Yi) ;
- стохастические показатели, характеризующие возможности СВКН по их применению и созданию дестабилизирующих воздействий на систему радиолокационной разведки Q ;
- набор возможных решений по выбору управляющих воздействий на радиолокационные средства системы разведки соединения ПВО Кк .
То есть при заданных условиях , X, У, с учетом неизвестных факторов Qj е Q , надо выбрать такие решения Кк, которые по возможности обеспечивали бы Кн ^ 1 в заданной области пространства.
Функционал риска в такой постановке учитывает неизвестные условия, задаваемые стохастическими показателями, которые характеризуют возможности по применению СВКН и созданию ими дестабилизирующих воздействий на систему разведки соединения ПВО.
Критерии при решении задачи оптимизации при управлении РЛП могут быть выражены
как
Кн (к)
к > к ,,Ах = X
треб" т
X ., Ау = У - У
тт" У тах п
(9)
3RHi (х, y, h )> 1, i e N\x e[ X,
г треб X треб min ? max
], У e[ Y
треб у треб min max
], h = h
треб
Q (h) e Q,
где h - высота оценки РЛП;
Итреб - высота оценки РЛП, где требуется обеспечить показатели боевых возможностей не ниже заданных;
Ах, Ау - параметры, определяющие размер зоны ответственности системы разведки соединения ПВО;
ЯН1 - значение пространственного риска для рассчитанной для i - ой РЛС в системе разведки соединения ПВО;
N - число РЛС в боевом порядке соединения ПВО; х, у - координаты на плоскости;
Г л^треб лгтреб\ \\гтреб \гтреб\ г
\ X тП , X тах I, I 1тП , ^тХ I- значение координат точек, определяющих область, где необходимо обеспечить пространственный риск хотя бы одной РЛС больше 1;
Qi - вариант значений вектора параметров, описывающих возможности применения СВКН в
заданной области пространства.
Оптимальность в выборе решений при управлении средствами радиолокационной разведки в составе системы разведки соединения ПВО на основе показателей (9) достигается за счет изменения состава, пространственной конфигурации, индивидуальных возможностей средств радиолокационной разведки Wi, X, Yi - var .
Так, например, при использовании только лишь изменения пространственной структуры системы разведки соединения ПВО осуществляется поиск р* - дискретного варианта размещения РЛС боевого порядка, который обладает наилучшим значением показателя качества из заданного конечного количества вариантов Р = {р1, р2,..., рм }, Р е Яа .
При этом под вариантом размещения pi, i
1,.M, понимается совокупность векторов
пространственных координат РЛС: Хрлс = |XРЛС1, ХРЛС 2 — ХРЛСы\, УРЛС =| УрЛС^ УрЛС 2,..., УрЛСы\.
Таким образом, применение функционала (риска) (8) позволит, кроме пространственной оценки с выделением местоположения зон изменения РЛП в динамике изменения параметров отдельных РЛС, оценивать влияния каждой РЛС на качество радиолокационного наблюдения всей системы разведки соединения ПВО в зоне ее ответственности. При этом, когда наблюдение ведется в условиях дестабилизирующих воздействий со стороны противника, оптимизация закона пространственной структуры системы разведки из N РЛС сводится к решению вариационной задачи.
Проведем оценку пространственных показателей боевых возможностей средств радиолокационной разведки в системе разведки соединения ПВО с использованием пространственного риска и в интересах выработки рекомендаций по выбору управляющих воздействий на РЛП в условиях огневого и радиоэлектронного подавления РЛС СВКН на основе модельного эксперимента. В качестве боевого порядка выбраны пять РЛС. Исходными данными являются: координаты РЛС - Хржл = 100, УШС1 = 100, ХРЛС2 = 200, УШС2 = 150, ХРЖ:3 = 300,
= 130, Х_ „ = 150, = 200, * = 400, УРЛСЪ = 50, минимальные углы места РЛС -
1 РЛС 3
S1min 1
РЛС 4 0
sn = 1
2min
_ /-у
S3min = 2
РЛС 4 0
S = 30
4min J
5т1П = 30, максимальные дальности обнаружения РЛС -
D = 100, D2 = 100, D3 = 120, D4 = 150, D5 = 150. Результат расчета рабочих зон и РЛП,
создаваемого средствами радиолокационной разведки в пространстве, без дестабилизирующих воздействий представлены на рисунке 1.
зооу [км]
а)
100 200 300 400 500
б)
7 [км]
2.5 -
п z\км^
У [км]
150
в)
г)
Рисунок 1 - Вариант построения радиолокационного поля системы разведки соединения ПВО без дестабилизирующих воздействий в пространстве (а), на плоскости ХУ (б), на плоскости 2У (в),
на плоскости 2Х (г)
Значение и зависимость коэффициента Кн (к) (в дальнейшем для удобства высота к в системе координат (X, У, Z) соответствует оси Z ) в зоне ответственности системы разведки, принятой равной 300 на 450 км, представлены на рисунке 2.
О 10 20 30 40 50 60 70 80
а)
0123456789 б)
Рисунок 2 - Зависимость Ки от высоты до 80 км (а), до 9 км (б)
Следует отметить, что имеющиеся РЛС и пространственная конфигурация не обеспечивает полное покрытие РЛП зоны ответственности, что указывает либо на необходимость изменения пространственной конфигурации, либо состава средств радиолокационной разведки. Дальнейший выбор варианта действий по повышению Кд осуществляется в зависимости от
множества факторов, не рассматриваемых в рамках данной работы.
При дальнейшем анализе РЛП на основе пространственного риска введем ограничение -оценка показателей РЛП будет проводиться в диапазоне высот до 3 км, при котором Кн < 0,58
(рисунок 2б), что обусловлено 8Шп (рисунок 1в, 1г).
На рисунке 3 представлено расчетное распределение пространственного риска на высоте 1 км (рисунок 3 а) и 2 км (рисунок 3б), а на рисунке 4 результат суммирования пространственного риска по оси У. Выбор суммирования по оси абсцисс обусловлен тем, что ось Х (ординат) принята параллельной фронту рассматриваемой плоскости, определяющему направление появления СВН (для наглядности сумма представлена в логарифмическом масштабе).
а)
50 100 150 200 250 300 350 400 450
б)
Рисунок 3 - Распределение пространственного риска при Кн = 0,2 и Z = 1 км (а), при Кн = 0,47 и 2 = 2 км (б)
Рисунок 4 - Сумма пространственного риска по оси У в логарифмическом масштабе
В качестве дальнейшего сценария модельного эксперимента введем дестабилизирующие воздействия на средства радиолокационной разведки. Так, полагая, что дестабилизирующие воздействия радиоэлектронного характера, создаваемые СВКН, частично подавили РЛС2, 3, 4 прицельными активно-шумовыми помехами и уничтожили РЛС1 дестабилизирующими воздействиями огневого характера, состояние радиолокационного поля представлено на рисунке 5.
а)
100 200 300 400
б)
Рисунок 5 - Изменения в состоянии радиолокационного поля системы разведки соединения ПВО при выбранном варианте дестабилизирующих воздействий в пространстве (а), на плоскости XУ (б)
Коэффициент непрерывности уменьшился при его максимальном значении в 1,3 раза (рисунок 6).
Рассчитанный для выбранного варианта дестабилизирующих воздействий пространственный риск представлен на рисунке 7.
и Кн
0.8
0.6
0.4
0.2
О
Без дестабилизирующих воздействий Без РЛС1 и подавлении в секторах РЛС 2,3,4 Без РЛС,
7 [км]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 а)
Без дестабилизируют! Без РЛС1 и подавлении Без РЛС,
IX воздействии в секторах РЛС 2,3,4
2 3 4 5 6 7 б)
Рисунок 6 - Зависимость Кн от высоты при воздействии выбранного варианта дестабилизирующих факторов
до 90 км (а), до 9 км (б)
500
а)
300 б)
400 500Х [км]
Рисунок 7 - Распределение пространственного риска в условиях воздействия дестабилизирующих факторов при Кн = 0,09 и 2 = 1 км сумма пространственного риска по оси У в логарифмическом масштабе (б)
Сравнение полученных результатов (рисунок 7) с результатами предыдущего опыта (рисунки 3, 4) позволяет выявить степень изменения РЛП во всем интересующем диапазоне высот. Так, например, из рисунка 7б видно, что в диапазоне по оси Х от 0 до 200 км произошло уменьшение функционала (риска) и увеличение высот области пространства с местами критического снижения уровня РЛП. На высоте 1 км и координате X = 100 км уменьшение составляет 5 дБ (рисунок 7б, рисунок 4), и показатель риска по данной ординате (рисунок 7а) не превышает единицу, следовательно, РЛП и средства радиолокационной разведки рассматриваемого боевого порядка вдоль рассматриваемой ординаты при высоте не обладает требуемыми показателями боевых возможностей.
Таким образом, локализация областей пространств, где происходит уменьшение Кд на
основе пространственного риска позволит в дальнейшем на основании полученных оценок выбрать рациональный (оптимальный) вариант изменения пространственной конфигурации из оставшихся РЛС. Вариант выбирается на основании такого критерия, как минимизация времени, требуемого для вносимых изменений в пространственную конфигурацию системы разведки (оперативность) и выражаемого в соответствие с (9). Например, имеются возможности лишь по оперативному перемещению РЛС4 (рисунок 8), при этом считаем, что помеховое подавление РЛС3,4 продолжается, РЛС4 при перемещении и выключении временно перестал быть целью средств РЭБ. Новые координаты РЛС4 - ХРЛС4 = 100, УРЛС4 = 150.
На рисунках 8-10 представлены результаты изменения конфигурации РЛС системы разведки, в виде зависимости Кн (К), (к ~ 2) и пространственного риска.
Из рисунка 9 видно, что по сравнению с предыдущим опытом, до перемещения РЛС4 Кн
увеличился и максимальное значение на высоте 9 км составляет 0,71, а без помехового подавления РЛС2 и РЛС3 практически сравнялся с показателем до дестабилизирующего воздействия со стороны противника 0,83. Однако основной выигрыш от изменения конфигурации произошёл в области средних высот от 2 км и выше. На высотах до 1 км выигрыша практически нет - изменения составляют единицы процентов. Отсутствие увеличения в показателях на малых высотах объясняется отсутствием конкретно заданных требований по обеспечению показателей в границах [хтре6, Х^6 }[УшТб ,УшГ6 ] и рассмотрения варианта без применения резервных, новых средств радиолокационной разведки, а только лишь распределяя имеющиеся РЛС.
Анализ полученных расчетов пространственного риска на высоте 1 км (рисунок 10а) так же показывает улучшение, которое, например, заключается в перемещении границы по оси ординат
(Х), где риск равен единице со 100 км на 67 км, так же можно увидеть небольшое увеличение и
на рисунке 10б, которое для ранее рассмотренной точки на X = 100, 2 = 1 увеличилась на чуть более 1 дБ. Однако, полученные улучшения позволяют все-таки утверждать, что пространственные показатели боевых возможностей в диапазоне оси ординат от 0 до 70 км являются ниже требуемых.
500
а)
i у У [км]
100
200
300
б)
400
500
Рисунок 8 - Восстановление радиолокационного поля за счет изменения пространственной конфигурации РЛС
в пространстве (а), на плоскости X (б)
Рисунок 9 - Зависимость Кн от высоты при воздействии выбранного варианта дестабилизирующих факторов до и после изменения пространственной конфигурации за счет РЛС4
Зная уязвимости РЛП, дальнейшие варианты управляющих воздействий, выбираемых на основе рассмотренных показателей, позволят поддерживать качество РЛП необходимое для эффективного решения задач системой разведки соединения ПВО.
67 100
а)
300 б)
>Х [км]
Рисунок 10 - Распределение пространственного риска в условиях воздействия дестабилизирующих факторов при Кн = 0,1 и 2 = 1 км сумма пространственного риска по оси У в логарифмическом масштабе (б)
Выводы. В статье на основе выделенных при анализе пространственных показателей боевых возможностей системы разведки соединения ПВО недостатков обоснована необходимость совершенствования системы показателей, за счет чего предложен показатель оценки пространственных боевых возможностей средств радиолокационной разведки в составе системы разведки соединения ПВО в виде пространственного риска. Представлено применение пространственного риска как процедуры верификации пространственных показателей боевых возможностей средств радиолокационной разведки в системе разведки соединения ПВО. Верификация пространственным риском реализуется за счет учета неизвестных условий, задаваемых стохастическими показателями, характеризующих возможности по применению СВКН и созданию ими дестабилизирующих воздействий на систему разведки и ряда параметров конкретных РЛС, входящих в состав системы разведки соединения ПВО. Так как интегральной оценкой пространственных показателей боевых возможностей является коэффициент непрерывности, то и верификация пространственным риском представлена относительно него.
Следует отметить, что пространственный риск лишь частично отражает алгоритмы первичной обработки наблюдаемых РЛС сигналов, но основным критерием такого упрощения являлась оперативность восстановления РЛП в условиях дестабилизирующих воздействий на основе оперативности в выработке управляющих воздействий при сохранении показателей боевых возможностей (достижения максимально возможного значения).
Представленные результаты вычислительного эксперимента по применению разработанного показателя и их анализ показали, что дополнение к существующим показателям пространственного риска позволяет при малом числе исходных данных дать количественную оценку мере вносимых изменений в РЛП как дестабилизирующими воздействиями, создаваемыми противником, так и изменением параметров РЛП за счет выработки управляющих воздействий. Это позволит расширить вариативность в выборе обоснованных управляющих воздействий в системе разведки соединения ПВО и повысить эффективность обнаружения СВКН в конкретных условиях обстановки за установленное время.
Представляется, что в ходе дальнейших исследований в развитии показателя пространственного риска будут решаться задачи оптимизации управления РЛП системы разведки для случаев использования помимо полей активной локации также полей пассивной и активно-пассивной локации, мобильности РЛС и их размещения, помимо наземного, так же воздушного (космического) базирования.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 2119-00481). https://rscf.ru/project/21 -19-00481/
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Киселев А.В., Макаренко С.И. Анализ боевого потенциала сторон в конфликте средств огневого поражения противника и средств войсковой противовоздушной обороны // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 1. С. 8—48.
2. Афонин И.Е., Макаренко С.И., Петров С.В. Описательная модель комплексов разведки, используемых для вскрытия системы воздушно-космической обороны и целеуказания при нанесении удара средствами воздушно-космического нападения // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 1. С. 190-214.
3. Афонин И.Е., Макаренко С.И., Петров С.В. Описательная модель подсистемы радиоэлектронного подавления в составе средств воздушно-космического нападения, используемых для нарушения функционирования элементов системы воздушно-космической обороны // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 2. С. 76-95.
4. Донцов А.А., Иконников В.Ю. Модель преодоления эшелонированной зональной ПВО противника крылатыми ракетами в условиях РЭБ // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. № 19. С. 230-242. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika/Nomerazhurnala/1/ (дата обращения 20.01.2023).
5. Афонин И.Е., Макаренко С.И., Митрофанов Д.В. Анализ концепции «Быстрого глобального удара» средств воздушно-космического нападения и обоснование перспективных направлений развития системы воздушно- космической обороны в Арктике в интересах защиты от него // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2020. № 15. С. 75-87. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://vva.mil.rU/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika/Nomerazhurnala/2/ (дата обращения 10.01.2023).
6. Справочник офицера воздушно-космической обороны / под общ. ред. С.К. Бурмистрова. Тверь: ВА ВКО, 2005. 564 с.
7. Военный энциклопедический словарь / Министерство обороны РФ. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://encyclopedia.mil.ru/encyclopedia/dictionary/ details.htm?id=12415@morfDictionary (дата обращения 20.01.2023).
8. Лешко Н.А., Петроченков Д.М., Тимошенко А.В. Анализ состояния и перспектив развития активно-пассивных радиолокационных систем зарубежных и отечественных военно-промышленных компаний // Вестник воздушно-космической обороны. 2020 г. № 4 (28). С. 6-18.
9. Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск: Учебник / В.Н. Тяпкин и др.; под общ. ред. В.Н. Тяпкина. 2-е изд., перераб. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2016. 536 с.
10. Рахманов А.А. Принципы и подходы к концептуальному проектированию сетецентрических систем // Известия ЮВФУ. Технические науки. 2010 г. № 12 (113). С. 125-134.
11. Корепанов В.О., Новиков Д.А. Задача о диффузионной бомбе // Проблемы управления. 2011 г. № 5. С. 66-73.
12. Галяев А.А., Маслов Е.П., Яхно В.П., Абрамянц Т.Г. Уклонение подвижного объекта от обнаружения в конфликтной среде // Управление большими системам. 2019 г. Выпуск 79. С. 112-184.
13. Галяев А.А., Маслов Е.П., Рубинович ЕЯ. Об одной задаче управления движением объекта в конфликтной среде // Известия РАН. Теория и системы управления. 2009. № 3. С. 134-140.
14. Галяев А.А., Маслов Е.П. Оптимизация закона уклонения подвижного объекта от обнаружения при наличии ограничений // Автоматика и телемеханика. 2012. Выпуск 6. С. 73-88.
15. Zabarankin M., Uryasev S., Pardalos P. Optimal Risk Path Algorithms. Cooperative Control and Optimizaton. Dordrecht: Kluwer Acad. 2002. Р. 271-303.
16. Абрамянц Т.Г., Маслов Е.П., Яхно В.П. Уклонение подвижного объекта от обнаружения группой наблюдателей // Проблемы управления. 2010. № 5. С. 73-79.
17. Петров М.Ю. Построение маршрута полета летательного аппарата на малых высотах. Известия ран. Теория и системы управления // Известия РАН. Теория и системы управления.
2019. № 3. С. 140-146.
18. Шайкин М.Е. О статистическом функционале риска в задаче управления движением объекта в конфликтной среде // Известия РАН. Теория и системы управления. 2011. № 1. С. 22-31.
19. Zhang, Zhe Wu, Jian Dai, Jiyang He, Cheng. A Novel Real-Time Penetration Path Planning Algorithm for Stealth UAV in 3D Complex Dynamic Environment. IEEE Access (Volume 8). 6 July
2020. Р. 122757-122771.
20. Timoshenko A.V., Petrochenkov D.M., Kazantsev A.M., Diukov V.A., Putilin M.S. «Spatial Modeling of Air-ground Monitoring System and Algorithms to Control its Composition and Structure», 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMAj, 2021. P. 155-160.
21. Алгоритмы: построение и анализ / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест, К. Штайн. М.: Вильямс, 2011 г. 1293 с.
22. Петроченков Д.М., Тимошенко А.В., Филиппов Д.А. Повышение боевой устойчивости радиолокационной разведки в условиях радиоэлектронного и огневого противоборства // Военная мысль. 2023. № 1. С. 51-60.
REFERENCES
1. Kiselev A.V., Makarenko S.I. Analiz boevogo potenciala storon v konflikte sredstv ognevogo porazheniya protivnika i sredstv vojskovoj protivovozdushnoj oborony // Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti. 2022. № 1. pp. 8-48.
2. Afonin I.E., Makarenko S.I., Petrov S.V. Opisatel'naya model' kompleksov razvedki, ispol'zuemyh dlya vskrytiya sistemy vozdushno-kosmicheskoj oborony i celeukazaniya pri nanesenii udara sredstvami vozdushno-kosmicheskogo napadeniya // Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti.
2021. № 1. pp. 190-214.
3. Afonin I.E., Makarenko S.I., Petrov S.V. Opisatel'naya model' podsistemy radio'elektronnogo podavleniya v sostave sredstv vozdushno-kosmicheskogo napadeniya, ispol'zuemyh dlya narusheniya funkcionirovaniya 'elementov sistemy vozdushno-kosmicheskoj oborony // Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti. 2021. № 2. pp. 76-95.
4. Doncov A.A., Ikonnikov V.Yu. Model' preodoleniya ' eshelonirovannoj zonal'noj PVO protivnika krylatymi raketami v usloviyah R'EB // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2021. № 19. pp. 230-242. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika/Nomerazhurnala/1/ (data obrascheniya 20.01.2023).
5. Afonin I.E., Makarenko S.I., Mitrofanov D.V. Analiz koncepcii «Bystrogo global'nogo udara» sredstv vozdushno-kosmicheskogo napadeniya i obosnovanie perspektivnyh napravlenij razvitiya sistemy vozdushno- kosmicheskoj oborony v Arktike v interesah zaschity ot nego // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2020. № 15. pp. 75-87. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika/Nomerazhurnala/2/ (data obrascheniya 10.01.2023).
6. Spravochnik oficera vozdushno-kosmicheskoj oborony / pod obsch. red. S.K. Burmistrova. Tver': VA VKO, 2005. 564 p.
7. Voennyj 'enciklopedicheskij slovar' / Ministerstvo oborony RF. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: https://encyclopedia.mil.ru/encyclopedia/dictionary/details.htm?id=12415@morfDictionary (data obrascheniya 20.01.2023).
8. Leshko N.A., Petrochenkov D.M., Timoshenko A.V. Analiz sostoyaniya i perspektiv razvitiya aktivno-passivnyh radiolokacionnyh sistem zarubezhnyh i otechestvennyh voenno-promyshlennyh kompanij // Vestnik vozdushno-kosmicheskoj oborony. 2020 g. № 4 (28). pp. 6-18.
9. Osnovy postroeniya radiolokacionnyh stancij radiotehnicheskih vojsk: Uchebnik / V.N. Tyapkin i dr.; pod obsch. red. V.N. Tyapkina. 2-e izd., pererab. Krasnoyarsk: Sibirskij federal'nyj universitet, 2016. 536 p.
10. Rahmanov A.A. Principy i podhody k konceptual'nomu proektirovaniyu setecentricheskih sistem // Izvestiya YuVFU. Tehnicheskie nauki. 2010 g. № 12 (113). pp. 125-134.
11. Korepanov V.O., Novikov D.A. Zadacha o diffuzionnoj bombe // Problemy upravleniya. 2011 g. № 5. pp. 66-73.
12. Galyaev A.A., Maslov E.P., Yahno V.P., Abramyanc T.G. Uklonenie podvizhnogo obekta ot obnaruzheniya v konfliktnoj srede // Upravlenie bol'shimi sistemam. 2019. Vypusk 79. pp. 112-184.
13. Galyaev A.A., Maslov E.P., Rubinovich E.Ya. Ob odnoj zadache upravleniya dvizheniem obekta v konfliktnoj srede // Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya. 2009. № 3. pp. 134-140.
14. Galyaev A.A., Maslov E.P. Optimizaciya zakona ukloneniya podvizhnogo obekta ot obnaruzheniya pri nalichii ogranichenij // Avtomatika i telemehanika. 2012. Vypusk 6. pp. 73-88.
15. Zabarankin M., Uryasev S., Pardalos P. Optimal Risk Path Algorithms. Cooperative Control and Optimizaton. Dordrecht: Kluwer Acad. 2002. pp. 271-303.
16. Abramyanc T.G., Maslov E.P., Yahno V.P. Uklonenie podvizhnogo obekta ot obnaruzheniya gruppoj nablyudatelej // Problemy upravleniya. 2010. № 5. pp. 73-79.
17. Petrov M.Yu. Postroenie marshruta poleta letatel'nogo apparata na malyh vysotah. Izvestiya ran. Teoriya i sistemy upravleniya // Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya. 2019. № 3. pp. 140-146.
18. Shajkin M.E. O statisticheskom funkcionale riska v zadache upravleniya dvizheniem obekta v konfliktnoj srede // Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya. 2011. № 1. pp. 22-31.
19. Zhang, Zhe Wu, Jian Dai, Jiyang He, Cheng. A Novel Real-Time Penetration Path Planning Algorithm for Stealth UAV in 3D Complex Dynamic Environment. IEEE Access (Volume 8). 6 July 2020.pp. 122757-122771.
20. Timoshenko A.V., Petrochenkov D.M., Kazantsev A.M., Diukov V.A., Putilin M.S. «Spatial Modeling of Air-ground Monitoring System and Algorithms to Control its Composition and Structure», 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMAj, 2021. pp. 155-160.
21. Algoritmy: postroenie i analiz / T. Kormen, Ch. Lejzerson, R. Rivest, K. Shtajn. M.: Vil'yams, 2011. 1293 p.
22. Petrochenkov D.M., Timoshenko A.V., Filippov D.A. Povyshenie boevoj ustojchivosti radiolokacionnoj razvedki v usloviyah radioelektronnogo i ognevogo protivoborstva // Voennaya mysl'. 2023. № 1. pp. 51-60.
© Макушев И.Ю., Макаров К.В., Петроченков Д.М., Тимошенко А.В., 2023
Макушев Игорь Юрьевич, кандидат военных наук, генеральный директор, ПАО «Межгосударственная акционерная Корпорация «ВЫМПЕЛ», Россия, 125480, г. Москва, ул. Героев Панфиловцев, 10, корп.1, vimpel@vimpel.ru.
Макаров Кирилл Владимирович, доктор военных наук, профессор, заместитель генерального конструктора по СПРН, АО «Концерн «ВКО «Алмаз-Антей», Россия, 121471, г. Москва, ул. Верейская, 41, antey@almaz-antey.ru.
Петроченков Денис Михайлович, кандидат технических наук, доцент, докторант, Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны, Россия, 150001, г. Ярославль, Московский проспект, 28, pdm78@mail.ru.
Тимошенко Александр Васильевич, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского отдела - 408 кафедры радиотехнических систем, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Россия, 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4, u567ku78@gmail.com.
UDK 623-9
GRNTI 78.25.17
the air defense compound reconnaissance system combat capabilities assessment when verifying indicators based on spatial risk
I.Y. MAKUSHEV, Candidate of Military Sciences
PJSC «Interstate Joint-Stock Corporation «VIMPEL» (Moscow)
K.V. MAKAROV, Doctor of Military Sciences, Professor
JSC «Aerospace Defense Concern «Almaz-Antey» (Moscow)
D.M. PETROCHENKOV, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Yaroslavl Higher Military School of Air Defense (Yaroslavl)
A.V. TIMOSHENKO, Doctor of Technical Sciences, Professor
Moscow Aviation Institute (National Research University) (Moscow)
In the article the need to improve the system of indicators is justified on the basis of the radar reconnaissance means combat capabilities spatial indicators analysis that are part of the air defense reconnaissance system, and methods of their assessment in order to increase the efficiency of decisionmaking when managing radar reconnaissance means. This is due to the conflicting (antagonistic) interaction with the objects of the location of the radar reconnaissance means and the reconnaissance system of the air defense compound as a whole. The original indicator for assessing the capabilities of radar reconnaissance in the form of spatial risk, which allows for an operational assessment of the radar field in space with the allocation of areas where the characteristics of radar surveillance are significantly reduced due to destabilizing effects from the enemy is proposed. It is shown that a reliable and operational assessment of the spatial indicators of the combat capabilities of radar reconnaissance means is effectively carried out using the continuity coefficient of the radar field, verified by an indicator in the form of spatial risk. The article presents the results of a model experiment confirming the possibility of using the developed indicator in the management of radar reconnaissance facilities that are part of the air defense reconnaissance system, based on an operational assessment of the continuity of the radar field, taking into account its spatial distribution and the impact of destructive factors on the ability to detect aerial objects with the required characteristics.
Keywords: spatial indicators, intelligence system, risk, radar field, detection zone.
