Parametri koji utiču na procenu efikasnosti radio-goniometrijskih sistema u borbi Текст научной статьи по специальности «СМИ (медиа) и массовые коммуникации»

Mr Vladimir Šepec, mr Saša Devetak,

major

Vojna akademija, Beograd

PARAMETRI KOJI UTICU NA PROCENU EFIKASNOSTI RADIO-GONIOMETRIJSKIH SISTEMA U BORBI

UDC: 621.396.75

Rezime:

U radu su prikazani dominantni parametri koji utiču na procenu efikasnosti radio-go-niometrijskog sistema u uslovima borbenih dejstava. Primenjena je teorija masovnog opslu-živanja, linearne transcedentalne jednačine i teorija verovatnoće u analizi efikasnosti radio--goniometrijskog sistema.

Ključne reči: teorija masovnog opsluživanja, efikasnost, radio-goniometrijski sistem.

PARAMETARS OF INFLUENCE FOR ESTIMATATION OF EFFIENCY OF RADIO-LOCATION SYSTEM IN COMBAT

Summary:

Importantparametars for estimatation effiency of Radio-Location System in combat conditions has been presented in this article The theory of mass servicing, linear transcendental equations and theory of probability are used in the efficiency analysis of Radio-Location System.

Key words: the theory of mass servicing, effiency, radio-location system.

Uvod

Uloga radio-goniometrisanja u borbe-nim dejstvima je značajna, jer je određiva-nje lokacija elemenata borbenog rasporeda protivnika prioritetan zadatak. I pored najsa-vremenijih (optičkih i elektronskih) sistema izviđanja (u kosmosu, vazdušnom prostoru, na zemlji, moru i u vodi), radio-goniometrisa-nje daje veliki doprinos, posebno kada se objekat može otkriti samo u radio-spektru, a ne i u radarskom, toplotnom i vizuelnom.

Često se u proceni efikasnosti nekog sistema polazi od njegovih zvaničnih taktičko-tehničkih mogućnosti. Tako su se i radio-goniometrijski sistemi vrednovali prema broju radio-stanica koje mogu goniometrisati za je-dan čas. Prema ovom kriterijumu, nekada su radio-goniometrijski sistemi mogli da gonio-metrišu oko 60 radio-stanica na čas, danas

oko 200, a u budućnosti i znatno više. Među-tim, postavlja se pitanje - da li je to zaista osnovni kriterijum za ocenu efikasnosti radio-goniometrijskih sistema ili postoje i drugi parametri koji daju svoj doprinos proceni efikasnosti.

Treba pomenuti da su uz prethodni kriterijum, a radi što verodostojnije procene efikasnosti, isticani još i sledeći podaci: potpuna automatizacija i digitalizacija sistema, kom-pjuterska analiza i obrada svih podataka, veliki frekventni opseg rada, velika pokretljivost sistema (jer se sredstva montiraju na terenska vozila, transportere i vazduhoplove), mali broj poslužilaca i veoma kratko vreme spremnosti za rad, odnosno za pokret, i drugi podaci (vreme potrebno za goniometrisa-nje jedne radio-stanice, tačnost goniometri-sanja i brzina prenosa podataka od gonio-metara do upravljačke stanice i obrnuto).

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

141

Ipak, sve to ne daje realnu sliku efika-snosti radio-goniometrijskog sistema u bor-benim dejstvima. Zato ovaj tekst treba da ponudi drugačiji pristup proceni efikasnosti radio-goniometrijskih sistema, koji se sasto-ji u analizi dominantnih parametara koji uti-ču na efikasnost ovih sistema u borbi.

Analitički model za procenu efikasnosti radio-goniometrijskog sistema

Pretpostaviće se da se radio-izviđač-ki sistem sastoji od prislušne kabine sa grupom VF i VVF prijemnika, upravljač-ke kabine, koja takođe raspolaže sa neko-liko VF i VVF prijemnika, ali i radio--uređajem za vezu sa tri radio-goniome-tra, te potrebnom računarskom i drugom neophodnom opremom. Sistem je potpu-no automatizovan i montiran je na 5 te-renskih motornih vozila.1 Na slici 1 pri-kazana je šema radio-izviđačkog sistema, od koga se polazi pri analizi.

Efikasnost ovakvog radio-izviđačkog sistema, odnosno njegove goniometrijske mogućnosti procenjivaće se prema slede-ćim parametrima: daljini (dubini) goniometrisanja, verovatnoći goniometrisanja, srednjem broju radio-stanica koje će biti goniometrisane i tačnosti goniometrisanja.

Daljina goniometrisanja (Dg) može se poistovetiti sa daljinom izviđanja (Di), tj. Dg « Di. Međutim, zavisno od koriš-ćenog antenskog sistema za goniometri-sanje i niza drugih faktora nekada je daljina goniometrisanja manja od daljine izviđanja (Dg<Di). Određivanje daljine izviđanja je poznato, te se ovde neće obrazlagati [1, 2, 3, 4].

1 Kada se neki sistem naziva radio-izviđački, automatski se podrazumeva da on sadrži i goniometrijsku komponentu, za razliku od radio-prislušnog sistema koji ne sadrži ovu komponentu.

Verovatnoća goniometrisanja (pg) od izuzetnog je značaja, jer na nju utiče protivnik, tj. od protivnika zavisi koliko će njegove radio-veze biti u eteru. Zato se verovatnoća goniometrisanja može, pre svega, poistovetiti sa verovatnoćom izviđanja (pi). Ova verovatnoća može se proračunati na više načina, a ovde će se ilustrovati dva načina [3].

Prvi način je određivanje verovatno-će izviđanja pi na osnovu empirijske for-mule, koja glasi [3]:

ч nk

Pi = 1 -

vtp

-nk—

■ e

T

(1)

gde je:

ts - srednja vrednost ili matematičko očekivanje dužine trajanja veze (srednje vreme prisustva signala), tp - srednja vrednost ili matematičko očekivanje dužine trajanja pauze u radu (vreme odsustva signala), n - broj izviđačkih prijemnika, k - broj pretraživanja frekventnog opsega.

Promenljiva X je složena promenlji-va koja zavisi od frekventnih karakteri-stika radio-signala i osobina izviđačkog prijemnika, a određena je izrazom:

X =

AF + AF

s pr

AF

T

p

(2)

gde je:

AFs - širina spektra korisnog signala, AFpr - propusni opseg prijemnika,

AF - širina opsega pretraživanja,

Tp - vreme pretraživanja,

AF/Tp - brzina pretraživanja.

142

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

Na osnovu datog obrasca očigledno je da dominantan uticaj na verovatnoću izviđanja ima prisutnost signala u eteru, odnosno odnos između Tp i Ts (intenzitet saobraćaja veze), koji će se označiti pro-menljivom p (p = Tp / ts).

Kod frekventno agilnih predajnika promenljiva A može se definisati i kao:2

A

k„

к ■ k ■ T

n'pd лpm 1 d

(3)

gde je:

kz - broj kanala koji su zajednički opse-

gu skakanja i pretraživanja,

kpd - broj kanala sa frekventnim skaka-

njem,

kpm - broj kanala pretraživanja,

Td - vreme detekcije signala.

Mogućnosti otkrivanja i goniometri-sanja frekventno agilnih predajnika pri-kazane su dijagramom na slici 2. 2

2 Na osnovu dela formule za izračunavanje verovatnoće goniometrisanja frekventno agilnih predajnika [4].

Verovatnoća izviđanja izračunava se na drugi način primenom teorije ma-sovnog opluživanja, kada se verovatnoća stanja sistema određuje prema formuli Erlanga, pa je [3]:

P

P- = 1 - Pn = 1 - (4)

It—

m!

gde je:

pn - verovatnoća da veza neće biti otkri-vena,

n - ukupan broj kanala opsluživanja, odnosno broj izviđačkih prijemnika,

m - broj aktivnih kanala opsluživanja, p - intenzitet saobraćaja veze (p = tp / ts), tp - srednja vrednost ili matematičko očekivanje dužine trajanja pauze u radu (vreme odsustva signala), ts - srednja vrednost ili matematičko oče-kivanje dužine trajanja veze (srednje vreme prisustva signala).

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

143

Sl. 2 - Mogućnosti radio-izviđanja radio-uređaja sa frekventnim skakanjem

Na slici 3 prikazana je zavisnost ve-rovatnoće izviđanja u funkciji intenziteta saobraćaja veze, odnosno prisutnosti sig-nala u eteru, kada je broj izviđačkih pri-jemnika m = 1.

Za simulaciju zavisnosti verovatno-će izviđanja od intenziteta saobraćaja veze urađen je program u programskom pa-ketu Matlab 6.5 R13.

Na kraju elaboracije ovog parametra može se postaviti pitanje - da li je uvek verovatnoća izviđanja jednaka verovatno-

ći goniometrisanja. Najčešće se verovat-noća goniometrisanja može aproksimirati sledećim empirijskim izrazom [3]:3 *

Pg = Pg (5)

gde je g korekcioni faktor za goniometrij-sku mrežu, jer neće uvek uspeti da se go-niometrišu sve stanice u radio-vezi (mre-ži). Ovaj faktor zavisi od frekventnog op-

3 Obrazac je proistekao iz ličnog empirijskog iskustva,

kao i veličina korekcionog faktora g i obrazac za broj radio-sta-

nica koje će biti goniometrisane Ng.

144

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

sega i vrste rada emisije, organizacije ra-dio-veze koja se goniometriše, od načina goniometrisanja (manuelno ili automat-sko), borbenih i zemljišnih uslova i drugo. Do veličine ovog korekcionog faktora može se doći statističkim putem. Orijen-tirno se pri proceni za goniometrijsku mre-žu VF opsega može koristiti da je g = 1,5, a za mrežu VVF opsega g = 2.

U daljem postupku analitički model zahteva i procenu srednjeg broja radio-sta-nica koje će biti goniometrisane (Ng), a može se izračunati putem izraza [3]:

Ng = N, - Ns ■ Pg

(6)

gde je:

Ni - srednji broj radio-veza koje će biti izviđane,

Ns - srednji broj radio-stanica u radio--mrežama,

pg - verovatnoća goniometrisanja.

Pošto je u prethodnom izrazu ostalo nepoznato kako se izračunava srednji broj izviđanih radio-veza, nužno je i to objasniti. Srednji broj radio-veza koje će biti izviđane Ni može se izračunati prema sledećem obrascu [3]:

N, = N

f

1 -

1 - pt-p,-e

V

N+L

(7)

m

m

m

gde je:

N - ukupan broj radio-veza koje treba iz-viđati,

pt - pouzdanost izviđačkih prijemnika, pi - verovatnoća izviđanja, m - broj izviđačkih prijemnika kojima se istovremeno vrši izviđanje,

mi - broj izviđačkih prijemnika koji neće moći vršiti izviđanje, iz bilo kojih razlo-ga (uništeno, premešta se, itd.),

L - broj ostalih radio-veza (lažne, drugih imalaca sistema veze).

Za analitički model procene efika-snosti goniometrisanja treba istaći naj-značajniji parametar - tačnost goniometrisanja. U velikom broju slučajeva ovaj podatak (lokacija radio-stanice) biće osnovni obaveštajni podatak, posebno u uslovima kada su informacije kriptološki zaštićene; odnosno, od tačnosti lokacije moći će se po tim elementima sistema veza dejstvovati različitim ubojnim sred-stvima. Međutim, precizna procena tač-nosti goniometrisanja izuzetno je složena i zavisi od: daljine goniometrisanja, tač-nosti goniometra, talasne dužine i uslova prostiranja, uticaja okoline goniometra i primenjene metode, tačnosti očitavanja pravca, obučenosti posluge, razmere kar-te i slično. Sistematične greške su pozna-te i mogu se dodati, odnosno oduzeti od izmerene vrednosti i time njihov uticaj smanjiti. Slučajne greške su posledica različitih uticaja i deluju sa različitim predznakom na izmerenu vrednost. Njihov uticaj se smanjuje ako se pravac do-bije iz srednje vrednosti više uzastopnih merenja pravca. Najveću grešku u odre-đivanju pravca, a time i lokacije izvora elektromagnetskog zračenja, prouzrokuje širina antenskog snopa goniometra (ili njegova tačnost) i raspored goniometara na zemljištu u odnosu na izvor zračenja. U većini slučajeva u borbenim uslovima konfiguracija zemljišta, raspored jedinica i raspoloživo vreme neće dozvoljavati da se goniometri postave na optimalan način (kako tehnički, tako i taktički).

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

145

Određivanje tačnosti goniometrisa-nja, u zavisnosti od njegove daljine, mo-že se predstaviti izrazom [5]:

AL = 0,0175 • Dg A9 (8)

gde je:

AL - linijska greška [km],

Dg - rastojanje između goniometra i pre-dajnika radio-stanice [km],

A9 - srednja ugaona greška [°].

Primenom prezentovanog izraza do-bijaju se odstupanja prema tabeli:

A9 Dg\^ ±1° ±2° ±3°

1 km 17,5 m 35 m 52,5 m

10 km 175 m 350 m 525 m

30 km 525 m 1150 m 1575 m

50 km 875 m 1750 m 2625 m

100 km 1750 m 3500 m 5250 m

300 km 5250 m 11 500 m 15 750 m

500 km 8750 m 17 500 m 26 250 m

Ovakva tačnost može da zadovolji samo potrebe određivanja lokacije obje-

kata pri proceni borbene situacije, ali ne može da zadovolji potrebe kada se želi uništenje objekata. U slučajevima kada potrebe goniometrisanja treba da zadovo-lje dva goniometra (u praksi čest slučaj), konstruisaćemo (grafički) zonu goniometrisanja u kojoj se pravci seku pod uglom od 30° do 150°, a to je područje zadovo-ljavajuće tačnosti. Zona goniometrisanja prikazana je na slici 4, gde je B goniome-trijska osnovica (rastojanje između radio--goniometrijskih stanica), a Oi i O2 centri opisanih kružnica.

U prikazanom slučaju, greška odre-đivanja lokacije na pojedinim tačkama, prikazana je elipsama greške, koje obu-hvataju sve tačke jednake verovatnoće (slika 5) [1, 2, 4, 5].

Slike 4 i 5 pokazuju da se najveća tačnost goniometrisanja postiže kada su uglovi presecanja oko 90°, tj. ova tačnost se postiže na daljinama B/2, gde je B ra-

Sl. 4 - Zona goniometrisanja dva goniometra

146

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

stojanje između goniometara, odnosno ovo rastojanje nazivamo bazom ili osno-vicom goniometrisanja. Navedeni prime-ri procene tačnosti goniometrisanja samo delimično ukazuju na složenost ove pro-blematike. Ipak, može se zaključiti da sa-vremeni radio-goniometrijski sistemi mogu u najvećem delu i goniometrisati otkrivene radio-stanice, na kopnu sa tač-nošću od 1°-3°, zavisno od dela zone goniometrisanja u kojem se nalaze.

Ilustrativni primer

Pretpostaviće se da je zona radio-iz-viđanja, odnosno goniometrisanja, terito-rija 20 x 40 km (manevarsko zemljište) u kojoj se nalazi 20 VF i 60 VVF radio-ve-

za (mreža). Daljina goniometrisanja Dg za VF radio-veze je celokupna zona, dok bi za VVF radio-veze iznosila oko polovine zone. Radio-izviđanjem je otkriveno 12 VF i 34 VVF radio-veza (N = 20, a Ni = 12 za VF i N = 60, a Ni = 34 za VVF radio-veze). U VF radio-vezama nalazi se prosečno 4 učesnika (Ns = 4), a u VVF 6 (Ns = 6). To znači da treba goniometrisati u VF opsegu 48, a u VVF opsegu 204 ra-dio-stanice. Pretpostavimo da radio-veze VF opsega rade kratko, tj. pauze su im tri puta duže od vremena rada (3tp = ts, pa je p = 3), dok radio-veze VVF opsega rade dva puta duže od pauza (tp = 2ts, pa je p = 0,5). Tada je pi = 0,25 za VF radio--veze, odnosno za VVF pi = 0,667 (vidi sliku 3).

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.

147

Može se zaključiti da je broj gonio-metrisanih radio-stanica u VF opsegu, kada je korekcioni faktor g = 1,5:

Ng = Nj ■ Ns ■ pg = 12 • 4 • 0,12 = 6 stanica dok bi broj goniometrisanih stanica u VVF opsegu sa korekcionim faktorom g = 2, iz-nosio:

Ng = N ■ Ns ■ pg = 34 ■ 6 ■ 0,44 ~ 90 stanica.

Za razliku od nominalnih mogućno-sti, kakva su ranije bila prikazana, koriš-ćenjem ovog matematičkog modela dola-zi se do realnih mogućnosti, tj. do proce-ne efikasnosti radio-goniometrijskog si-stema u borbenim uslovima. S obzirom na širinu i dubinu zone goniometrisanj a može se očekivati tačnost goniometrisa-nja od ±1° u centralnom delu zone.

Na osnovu iskustvenih činjenica is-taknimo još neke podatke značajne za procenu efikasnosti goniometrijskih siste-ma. Ako sa „č“ označimo početak borbe-nih dejstava, može se očekivati da će u „č+10s“ radio-veza biti detektovana i da će biti preneta komanda (telekomanda) da se radio-stanice u vezi (pravcu ili mreži) goniometrišu. U „č+25s“ radio-stanice u vezi biće goniometrisane i njihova lokaci-ja obrađena i ustanovljena. Do „č+60s“ podaci su razmenjeni i upoređeni sa pri-kupljenim podacima drugim načinima iz-viđanja i predlaže se odluka o daljem po-stupku. U periodu od „č+60s“ do „č+90s“ uslediće naredba za ometanje (osim kada

su poznate frekvencije rada pojedinih ra-dio-veza, pa se unapred izvrši programira-nje ometača za njihovo ometanje) ili va-treno dejstvo po otkrivenim lokacijama radio-stanica. Nakon „č+90“ treba očeki-vati vatrena dejstva po goniometrisanim ciljevima. Može se očekivati da se u bu-dućnosti ova vremena (orijentirno proce-njena) još više skraćuju.

Zaključak

U radu je prikazan poseban pristup u proceni parametara koji utiču na efika-snost radio-goniometrijskog sistema. Za razliku od zvaničnih taktičko-tehničkih mogućnosti radio-goniometrijskih sistema predstavljeni parametri daju realniju procenu efikasnosti sistema u borbenim uslovima, jer uzimaju u obzir i protivni-ka, odnosno rad njegovih radio-veza kao osnovnog preduslova za realizaciju goni-ometrisanja stanica veze. Analitički model može se primeniti u proceni situacije i odlučivanju o upotrebi snaga u borbe-nim dejstvima.

Literatura:

[1] Palij, I. A.: Radio-elektronska borba (prevod sa ruskog), VIZ, Split, 1982.

[2] Razingar, A.: Protivelektronska dejstva (drugo prošireno iz-

danje), VIZ, Beograd, 1982.

[3] Šepec, V. V.: Procena efikasnosti sistema veza u borbi (pri-vatno izdanje), Beograd, 2004.

[4] Šunjevarić, M. M.: Radio-goniometrija, VINC, Beograd, 1991.

[5] Osnovi elektronike, fizički principi radio-lokacije i radio-goniometrije (prevod sa ruskog), DSNO, Beograd, 1971.

148

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2007.