CC BY
126Реализация комплексного опознавания летательных аппаратов Вооруженных Сил Российской Федерации в наземных системах противовоздушной обороны
Подполковник запаса С.Б. ЖИРОНКИН, доктор технических наук
Подполковник запаса А.А. ПШЕНИЦЫН, кандидат технических наук
Капитан запаса А.А. БЛИЗНЮК, кандидат технических наук
Подполковник А.В. ПЕТУХОВ, кандидат технических наук
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
Рассматривается направление реализации комплексного опознавания авиационных комплексов Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ) в наземных системах противовоздушной обороны (ПВО), предполагающего объединение результатов радиолокационного, координат-но-связного и косвенного опознавания.
The article deals with the direction of implementing integrated identification of aircraft systems of the Armed Forces of the Russian Federation in ground-based missile defense weapon systems, which involves combining the results of radar, coordinate-link and indirect identification.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Опознавание «свой—чужой» радиолокационное, координатно-связное, косвенное, комплексное; автоматическое зависимое наблюдение вещательное (АЗН-В); специальное (военное) АЗН-В; объединенная система связи, навигации, обмена данными и опознавания.
Identification 'friend-or-foe' — radar, coordinate-link, indirect, integrated; automated dependent surveillance broadcast (ADS-B); special (military) ADS-B; united system of communication, navigation, data exchange and identification.
НА СТРАНИЦАХ журнала «Военная Мысль» был сделан вывод о том, что в настоящее время простого и единственно правильного решения задачи определения принадлежности обнаруженных войск (объектов) по принципу «свой—чужой» не найдено. Возможно, оно появится в будущем с учетом развития системы связи (обмена данными)1.
С учетом развития отечественной объединенной системы связи, навигации, обмена данными и опознавания (ОСНОД) появляется возможность достоверного опознавания авиационных комплексов наземными системами противовоздушной обороны (ПВО), повышения их эффективности путем комплексного использования информации от средств радиолокационного опознавания и наземных терминалов ОСНОД. Дополнительно может использоваться информация косвенного опознавания — опознавания по результатам распознавания: радиолокационного, радиотехнического, оптикоэлектронного.
Необходимость улучшения характеристик опознавания авиационных комплексов ВС РФ в наземных системах ПВО обусловлена тем, что для повышения эффективности существующих и разрабатываемых способов и форм применения сил и средств воздушно-космической обороны (ВКО), в том числе войск противовоздушной и противоракетной обороны (ПВО-ПРО), необходимо решить проблему взаимодействия и безопасности авиации от «дружественного» огня своих средств ПВО2.
Создаваемые силами истребительной авиации армий ВВС и ПВО системы истребительного авиационного прикрытия, как правило, слабо связаны с системами, создаваемыми наземными силами и средствами ПВО. Еще более катастрофичны последствия отсутствия необходимых связей между группировками авиации и зенитных средств при решении задачи обеспечения безопасности авиации. В результате несогласованности действий и недостаточной эффективности системы опознавания в сложной воздушной и помеховой обстановке часть своих самолетов может быть обстреляна своими зенитными средствами, что подтверждается опытом военных конфликтов и учений.
Достигнутый уровень тактико-технических характеристик (ТТХ) отечественной Единой системы государственного радиолокационного опознавания (ЕСГРЛО) не отвечает современным требованиям. Завершенная в 2006 году модернизация отечественной системы «Пароль» не принесла желаемых результатов, в том числе в части обеспечения требуемой достоверности определения государственной принадлежности обнаруженных (наблюдаемых) объектов в условиях радиоэлектронного подавления, что в военное время является основным назначением данной системы3.
Система ОСНОД в ВС РФ является наиболее помехозащищенной системой радиосвязи с многостанционным доступом, отвечает требованиям организации управления на основе единого информационного пространства4. В ней реализованы перспективные телекоммуникационные радиоэлектронные технологии: многостанционный доступ с распределенным временным разделением каналов (МДРВР), эффективная сиг-нально-кодовая конструкция (СКК), сложный широкополосный сигнал с внутриимпульсной модуляцией по закону псевдослучайной последовательности и псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) со скоростью 78 125 скачков в секунду в полосе частот шириной 255 МГц.
Применение указанных технологий обеспечивает высокую помехозащищенность (скрытность и помехоустойчивость) ОСНОД. В соответствии с технологией МДРВР импульсы сигнала (сообщения) от абонента перемешаны с импульсами от других абонентов и распределены псевдослучайно на временной оси: импульс длительностью 6,4 мкс излучается в одном из 512 тактовых интервалов длительностью 12,8 мкс, номер интервала определяется генератором случайного числа. В результате неопределенность по времени
появления импульса длительностью 6,4 мкс составляет 512 х 12,8 = 6553,6 мкс, что эквивалентно длительности сигнала при определении его базы. В свою очередь, база сигнала определяет его скрытность.
За счет ППРЧ и МДРВР в ОСНОД обеспечивается база сигнала В = 255 х 6553,6 =1 671 168, что свидетельствует о значительно более высокой его скрытности по сравнению с сигналами системы «Пароль/Страж», у которых база близка к единице. Также несопоставимы мощности импульсов: 1350 Ватт в самолетном радиолокационном ответчике (СРО)5 и 200 Ватт в терминале ОСНОД.
При более высокой скрытности терминал ОСНОД и значительно более помехоустойчив: на его входе допустимо превышение мощности помехи над мощностью сигнала почти в сто раз (20 дБ). На входе приемников средств ЕСГРЛО, наоборот, необходимо превышение мощности сигнала над мощностью помехи, поэтому необходимая помехоустойчивость средств ЕСГРЛО обеспечивается высокой мощностью излучаемых сигналов, что демаскирует обеспечиваемые образцы вооружения и военной техники (ВВТ).
Один и тот же авиационный комплекс может опознаваться несколькими запросчиками практически одновременно, при этом плотность потока запросных сигналов на входе приемника СРО может быть до 1000 сигналов в секунду и более. Отвечая на запросные сигналы, СРО вынуждены часто излучать мощные ответные сигналы, что демаскирует обеспечиваемые ими авиационные комплексы.
Анализ 30-летнего опыта эксплуатации отечественной ЕСГРЛО позволил выявить некоторые недостатки, объективно присущие системе. Среди них — отсутствие скрытности. При этом требование скрытности работы системы опознавания на эта-
пе разработки системы «Пароль» не задавалось6.
Развитие средств радиотехнической разведки повышает возможности противоборствующих сторон по обнаружению сигналов, излучаемых средствами опознавания противника, что, в свою очередь, снижает скрытность обеспечиваемых образцов ВВТ и демаскирует их.
Авиационные терминалы ОСНОД, размещаемые на борту авиационных комплексов ВС РФ, являются источниками закрытой информации о координатах своих воздушных объектов, передаваемой с периодом около 10 секунд и менее в помехоза-щищенных радиосетях. Такая информация является основой специального (военного) АЗН.
Вещательная технология АЗН-В признана международным сообществом для наблюдения за воздушными судами и эффективного управления воздушным движением. Суть технологии АЗН-В состоит в автоматическом определении на борту воздушного судна его координат и их передачи, с некоторым периодом, по каналам радиосвязи в беззапросном режиме всем заинтересованным потребителям.
В технологии АЗН-В в качестве основного навигационного средства, позволяющего с высокой точностью определять координаты воздушного судна, рассматривается аппаратура спутниковой радионавигации. Слово «зависимое» в названии технологии означает ее зависимость от приема сигналов навигационных спутников.
В военных целях применению технологии АЗН-В необходимо обеспечить высокую помехоустойчивость приема сигналов навигационных спутников на борту авиационных комплексов. Эта задача решается применением в аппаратуре спутниковой радионавигации адаптивного пространственного подавления помех и ее комплексиро-
ванием с навигационными модулями терминалов ОСНОД, а также с инерци-альными навигационными системами.
Применение в аппаратуре спутниковой радионавигации цифровых антенных решеток серии «Комета» обеспечивает пространственное подавление помех на 50 дБ (в сто тысяч раз)7.
Если с помощью помехоустойчивой аппаратуры навигации реализовать специальные (военные) режимы АЗН-В с передачей зашифрованных координат своих воздушных объектов по помехозащищенным каналам радиосвязи ОСНОД, то можно говорить о реализации метода коорди-натно-связного опознавания. Метод координатно-связного опознавания основан на отождествлении оценок координат опознаваемых объектов, сформированных потребителем информации опознавания (например, наземной радиолокационной станцией (РЛС)), с оценками координат своих объектов, сформированных их навигационными системами и полученными от них по помехозащищен-ным каналам радиосвязи.
Необходимой операцией метода радиолокационного (радиолокаци-онно-связного) опознавания также является отождествление оценок координат опознаваемых объектов, сформированных потребителем информации опознавания, с оценками координат своих объектов. Но в этом методе оценки координат своих объектов явным (в несопряженных средствах опознавания, функционирующих независимо от потребителя8) или неявным (в сопряженных средствах опознавания, функционирующих синхронно с потребителем по запуску и обзору пространства) образом формируются наземным запросчиком, использующим радиолокационный принцип измерения координат. Отождествление осуществляется после получения за-просчиком пачки ответных сигналов от СРО своего объекта по ответному
каналу, выполнения критерия АПОС (анализа пачки ответных сигналов) и формирования признака опознавания. Необходимым условием формирования в СРО ответного сигнала является правильный прием запросного сигнала, переданного по запросному каналу. Основной характеристикой запросного и ответного каналов является вероятность связи в них — вероятность правильного приема запросного сигнала ответчиком и ответного сигнала запросчиком соответственно.
Отождествление называют еще привязкой признака опознавания к информации обнаружения по опознаваемому объекту. После привязки признаков координатно-связного и радиолокационного опознавания к информации обнаружения по одному и тому же опознаваемому объекту необходимо сформировать окончательное решение о принадлежности этого объекта по принципу «свой—чужой». Такое решение может быть сформировано путем реализации одного из алгоритмов объединения сформированных признаков: алгоритмов, построенных на основе теории проверки статистических гипотез, теории нечетких множеств и теории вывода, обучаемых алгоритмов, построенных на основе нейросетей, и других9. Для повышения качества объединения может быть использована информация косвенного опознавания — результаты распознавания классов и типов воздушных объектов: радиолокационного, радиотехнического, оптикоэлектронного.
В методе координатно-связного опознавания, основанном на специальном (военном) АЗН-В, используются навигационные принципы определения координат опознаваемого воздушного объекта. Навигационные принципы обеспечивают более высокую точность определения координат, а канал связи (он один, от авиационного терминала ОСНОД к наземному) —
более высокую помехозащищенность по сравнению с радиолокационно-связным методом. Более высокая точность определения координат обеспечивает более высокую вероятность правильного отождествления.
В настоящее время известно о реализации следующих каналов специального (военного) АЗН-В:
• стандартные (гражданские) каналы АЗН-В (ADS-B) с применением специальных сквиттеров (самогенерируемых сообщений о координатах и параметрах движения объекта): военного DF19 и DF22 (только для военного назначения), обеспечивающих режимы передачи закрытой тактической информации;
• каналы военного (military) АЗН-В (MADS-B) системы опознавания государственной (коалиционной) принадлежности Mark-XIIA, режим 5, уровень 2 (версия M5L2-B);
• каналы многофункциональных интегрированных радиосистем связи, навигации и опознавания JTIDS, MIDS (стандарт Link 16) с многостанционным доступом с временным разделением каналов.
Среди перечисленных наиболее по-мехозащищенными являются каналы систем стандарта Link 16: JTIDS (США) и MIDS (европейские страны — члены НАТО), являющихся функциональными аналогами ОСНОД. Терминалы этих систем устанавливаются на летательные аппараты, зенитные управляемые ракеты, корректируемые авиабомбы, на наземные командные пункты различного уровня.
ОСНОД и Link 16 работают в общем диапазоне частот, используют одинаковый формат сигнала и обладают идентичным уровнем помехозащи-ты. Основное отличие — в используемых методах временного разделения10. Если в ОСНОД временное разделение выполняется на уровне сигнальных посылок, то в Link 16 — на уровне сообщений. Более «тонкая» временная
структура ОСНОД определяет ее основные преимущества перед Link 16:
• возможности ОСНОД по реализации схем информационного взаимодействия значительно шире;
• более высокая разведзащищен-ность (в Link 16 излучение конкретного абонента сконцентрировано в пределах временного окна 7,8 мс, в ОСНОД — распределено на временной оси параллельно с излучением сигналов других абонентов);
• объем сообщений в Link 16 фиксирован и определяется размерами временного окна (примерно 500 бит), а в ОСНОД — переменный (от 128 до 2048 бит);
• пропускная способность ОСНОД в целом в 2—3 раза превосходит Link 16 за счет более высокого допустимого уровня взаимных (внутрисистемных) помех и эффективного использования выделенной полосы частот.
Авиационными терминалами системы ОСНОД в настоящее время оснащены все современные авиационные комплексы ВС РФ, включая Су-34, Су-35, Су-30СМ, Су-57, модернизированные Су-27, Ту-95МС, Ту-160, Ил-76 различных модификаций. Сообщается о разработке малогабаритных терминалов ОСНОД для беспилотных летательных аппаратов. Это является объективной основой возможности повышения количества и качества информации о воздушной обстановке при комплексном опознавании на пунктах управления (ПУ), командных пунктах (КП) и в комплексах вооружения ПВО.
Для получения информации от авиационных терминалов системы ОСНОД на ПУ (КП) и в комплексах вооружения ПВО необходимо разместить технические средства этой системы в виде наземных терминалов. Размещение наземных терминалов ОСНОД на КП и в комплексах вооружения ПВО позволит реализовать специальное (военное) АЗН-В
и координатно-связное опознавание авиационных комплексов ВС РФ с высокой достоверностью в сложной воздушной и помеховой обстановке.
В соответствии с методом комплексного опознавания для объединения информации опознавания в наземных системах ПВО целесообразно реализовать и интегрировать три функциональные подсистемы: координатно-связного, радиолокационного и косвенного опознавания11.
Комплексная обработка информации от трех функциональных подсистем опознавания, среди которых наибольшей помехозащищенностью (скрытностью и помехоустойчивостью) обладает подсистема коор-динатно-связного опознавания, основанная на терминалах ОСНОД, обеспечит улучшение характеристик средств опознавания, что будет способствовать решению проблемы взаимодействия и безопасности авиации от «дружественного» огня своих средств ПВО.
Для иллюстрации возможностей улучшения характеристик средств опознавания при комплексировании трех функциональных подсистем опознавания на графике (рис.) представлены полученные в результате компьютерного моделирования зависимости вероятности полной ошибки Ре при опознавании объектов (своих и чужих) от отношения сигнал/помеха Q. В компьютерной модели для объединения подсистем был реализован один из вариантов12 алгоритма обобщенного голосования13, основанного на теории проверки статистических гипотез.
При необходимости обеспечения эффективного опознавания авиационных комплексов в режиме повышенной их скрытности задача опознавания может быть решена на основе объединения информации от наземных терминалов ОСНОД и средств косвенного опознавания без использования каналов радиолокационного опознавания либо с использованием только запросных
Примечание: 1 — подсистема косвенного опознавания;
2 — подсистема радиолокационного опознавания;
3 — подсистема координатно-связного опознавания;
4 — объединение трех систем.
Рис. Зависимости вероятности полной ошибки Ре при опознавании объектов (своих и чужих) от отношения сигнал/помеха Q
каналов: СРО на борту авиационных комплексов работают только на прием, а ответные сигналы с координатной информацией излучаются бортовыми терминалами ОСНОД.
Таким образом, основными направлениями реализации комплексного опознавания воздушных объектов в наземных системах ПВО являются: размещение на ПУ (КП) и в комплексах вооружения ПВО наземных терминалов ОСНОД; объединение информации координатно-связного опознавания от наземных терминалов ОСНОД с информацией радиолокационного опознавания от назем-
ных радиолокационных запросчиков; использование при объединении информации косвенного опознавания — опознавания по результатам распознавания: радиолокационного, радиотехнического, оптикоэлек-тронного. Реализация комплексного опознавания позволит улучшить характеристики средств опознавания, в первую очередь помехозащищенность, обеспечить решение проблемы взаимодействия и практически исключить возможность обстрела своими зенитными средствами своих летательных аппаратов, выполняющих боевые (специальные) задачи.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Сирченко В.И., Темненко В.Н., Ту-ринцев И.В. О некоторых направлениях развития систем и средств опознавания, принятых в зарубежных государствах // Военная Мысль. 2019. № 10. С. 135—140.
2 Жиронкин С.Б., Подгорбунских В.И., Тикшаев В.Н. Защитить свою авиацию от дружественного огня // Воздушно-космический рубеж. 2019. № 3 (09). VIII. С. 60—63.
3 БуренокВ.М., Москаленко В.И., Соло-менин Е.А. Направления развития системы опознавания // Вооружение и экономика. 2012. № 1 (17). С. 3—7.
4 Комяков А.В. Объединенная система связи, обмена данными, навигации и опознавания как составная часть воздушного эшелона системы связи Вооруженных Сил Российской Федерации // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2017. № 8. Т. 15. С. 22—25.
5 Филоненко В.В., Рымов А.И., Бе-резин А.В. Радиолокационные системы: Бортовая аппаратура системы государственного опознавания. Особенности эксплуатации. Воронеж, 2011. 62 с.
6 Шафеев Р. Система государственного опознавания — третье поколение // Радиоэлектронные технологии. 2017. № 5. С. 22—25.
7 Официальный сайт ОАО «ВНИИР-Прогресс». URL: http: // www.vniir-progress.ru (дата обращения: 14.08.21).
8 Тяпкин В.Н., Фомин А.Н., Гарин Е.Н. и др. Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск: учебник / под общ. ред. В.Н. Тяпкина. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. 536 с.
9 Чулюк С.Г. Некоторые аспекты практического применения в радиоэлектронных комплексах вероятностных алгоритмов объединения информации // Радиотехника. 2017. № 8. С. 95—99.
10 Комяков А.В. Объединенная система связи, обмена данными...
11 Аврамов А.В., Жиронкин С.Б., Чер-ваков В.О. Интегрированные системы опознавания: направления разработки на основе методов координатно-связ-ного и комплексного опознавания // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. № 1. С. 35—41.
12 Жиронкин С.Б., Аврамов А.В., Бы-страков С.Г. Построение интегрированных систем опознавания на основе коор-динатно-связного метода // Зарубежная радиоэлектроника. 1997. № 5. C. 71—74.
13 Горелик А.Л., Барабаш Ю.Л., Криво-шеев О.В. и др. Селекция и распознавание на основе локационной информации / под ред. А.Л. Горелика. М.: Радио и связь. 1990. 240 с.
