1 января, 2002

Время тихой локации

Появление противорадиолокационных ракет и высокоточного оружия значительно понизило живучесть активных радиолокационных станций и заставило разработчиков оружия искать новые способы и средства повышения эффективности отдельных средств и группировок противовоздушной обороны.

СПРАВЕДЛИВОСТЬ таких выводов неоднократно подтверждалась боевыми действиями в зонах локальных конфликтов, например, в Ливии, Ираке, Боснии, Югославии. Кроме того, появление технологии скрытого полета "Стелс", гиперзвуковых средств воздушного нападения и массированного применения помех привели к ужесточению требований к качеству целеуказания и, прежде всего, к темпу обзора, помехозащищенности, точностным характеристикам и качеству распознавания, выполнить которые, опираясь на активные РЛС традиционного построения, просто нереально.

Первые в истории попытки боевого применения пассивных систем обнаружения сводились к использованию пеленгационных каналов РЛС с последующим объединением информации от различных РЛС на пункте обработки. Метод получил название триангуляции. Идея триангуляции совершенно прозрачна: направление на излучающий объект определяется из разных точек пространства, а затем по известным углам и расстояниям между РЛС определяется дальность до объекта (Рис.1). Используются штатные РЛС, линии связи и пункт обработки. Однако недостатки триангуляционного метода стали практически непреодолимым барьером на пути его боевого применения. Причины у этих недостатков две: низкая точность измерения координат и наличие большого числа ложных пересечений при пеленгации нескольких излучающих целей (Рис.2). Точность пеленгации определяется шириной луча РЛС, отнесенной к соотношению "сигнал-помеха", и для существующих РЛС достигает величины 0,25-0,5 град. Такая величина пеленгационной погрешности приводит к неприемлемым ошибкам вычисления дальности триангуляционным методом. Принципиально и то, что триангуляционный метод работает по непрерывному излучению. Кроме того, пеленгационный канал РЛС может обнаружить пеленг только в полосе частот станции - вне этой полосы излучение не фиксируется. А в результате переотражений от местных предметов, нижняя кромка обнаружения, в зависимости от длины базы (расстояния между пеленгаторами), достигает 200-4000 м.

Хотя триангуляционные алгоритмы и были реализованы на командных пунктах радиотехнических войск, работали они, по некоторым данным, по одиночным целям только при расстоянии между пеленгаторами порядка 120-200 км и практически не использовались в боевом режиме.

Попытки использовать в качестве пеленгаторов специальные широкополосные пеленгационные станции и однопозиционные станции радиотехнической разведки лишь усугубляют недостатки. Для сохранения приемлемого темпа частотного и пространственного обзора приходится применять азимутальные лучи шириной в 10-15 град., что приводит к угловым ошибкам порядка 1,5-2 град. На дальностях в несколько сотен километров это приводит к ошибкам вычисления дальности, соизмеримыми с самой дальностью.

Об использовании триангуляционного метода за рубежом известно немногое. В 1969 г. в Англии была принята на вооружение однобазовая триангуляционная система с базой порядка 100 км. Двухбазовая триангуляционная система с базой порядка 40 км разрабатывалась в 1970-е гг. в США. Имеются также сообщения о работах такого плана в ФРГ. Однако широкого распространения триангуляционный метод не получил. В первую очередь, из-за принципиальной невозможности обеспечить точность и разрешение, достаточные для целеуказания активным средствам ПВО. Но интерес к пассивным локационным системам был достаточно высок, и неудачи применения триангуляционного метода привели к поиску иных способов обнаружения и измерения координат излучающих объектов.

Наибольшее внимание привлек разностно-дальномерный метод, основанный на измерении разности хода сигналов до приемных позиций. Этот метод позволяет работать как по импульсным, так и по непрерывным сигналам, в том числе по шумовым и шумоподобным. Особенно эффективен он в случаях, когда для вычисления разности хода применяется базово-корреляционная обработка, при которой вид принимаемых сигналов не имеет значения.

Принципиальное отличие разностно-дальномерного метода от триангуляции заключалось в синхронном приеме сигналов от излучающего источника на разнесенных позициях. Определение координат источника осуществляется по разности прихода сигналов на каждую из позиций, а сама разность прихода сигнала к одной позиции относительно другой определяется из положения максимума взаимно-корреляционной функции сигналов от этих позиций или разности прихода импульса до приемных пунктов (Рис.3). Базово-корреляционный метод позволял получить точность измерения углов в несколько угловых минут - результат, недостижимый для триангуляционных систем и активных РЛС. Ошибка определения угловых координат при таком методе определяется отношением ошибки измерения разности хода сигналов к длине базы. Ошибка измерения разности хода определяется отношением интервала корреляции сигнала (величины, обратной полосе частот обрабатываемого сигнала) к пороговому отношению сигнал/помеха, возможности изменения которых в достаточной степени ограничены. В реальности ошибка измерения разности хода составляет порядка 5-10 м. Зато длина базы вполне может меняться и чем больше она будет, тем большие точности обеспечит метод. Так, например, длина базы в 30 км как раз и обеспечивает точности в 0,6-1,2 угловых минут.

Пионером в реализации базово-корреляционной обработки стал НИИ радиотехники (ВНИИРТ), входящий ныне в НПО "Скала". В 1969 г. ВНИИРТ приступил к созданию комплекса пассивной локации (КПЛ) "База", в котором впервые был реализован базово-корреляционный метод обнаружения излучающих объектов.

Однако реализация описанного метода в КПЛ обладала рядом недостатков, существенно затруднивших широкое применение комплекса. Уже в середине 1970-х стало ясно, что эксплуатация такого комплекса - слишком дорогое удовольствие: стоимость годовой эксплуатации КПЛ составляла половину стоимости опытного образца. Поэтому просто поставить его на дежурство было накладно, а применить для гражданских целей не удавалось. Прежде всего, потому что "База" работала по непрерывному излучению - активной шумовой помехе, применение которой в мирное время весьма ограничено. В то же время излучения бортовых средств авиации, в том числе и гражданской, весьма существенны, но эти излучения, в основном, импульсные. Принципиально базово-корреляционный метод годился для работы по импульсным сигналам, но его аппаратурная реализация в начале 1970-х гг. была сложна. Да к тому же определение местоположения объекта, излучающего импульсы, можно производить несколько проще - непосредственно измеряя задержку прихода импульсов на каждой приемной позиции.

По такому пути пошли специалисты из чехословацкого объединения Tesla, разработавшие в 1980-е гг. станции "Рамона" и "Тамара", в которых корреляционной обработки не было вовсе. В связи с этим станции не работали по непрерывным сигналам, зато по импульсным излучениям работали вполне успешно, что показал опыт войны в Боснии и Югославии. Только эти станции уцелели в результате бомбардировок и обеспечивали выдачу целеуказаний зенитным ракетным комплексам и авиации. В настоящее время чешская фирма Era, наследница объединения Tesla в части разработок станций пассивной локации, успешно производит пассивные локационные системы. Гражданское применение пассивных систем особенно актуально в связи с экологическими требованиями на аппаратуру и ограничениями на излучение СВЧ в местах нахождения и проживания людей. Однако использование станции, работающей только по импульсным сигналам, в качестве средства целеуказания существенно сужает возможности оборонительных систем. Например, постановщики активных помех остаются невидимыми. Не обнаруживаются также пользователи широкополосных многофункциональных систем связи типа JTIDS, "тихие" бортовые РЛС, использующие квазинепрерывный сигнал и тому подобные источники. Распознавание сигналов, реализованное для простых импульсов, усложняется при попытках работать по более сложным сигналам. И, самое главное, уже установилась тенденция использования в бортовых РЭС непрерывных и квазинепрерывных сигналов, что обещает сделать метод, базирующийся на измерении задержек прихода импульсов, полностью бесполезным для целей обороны. Потому в военных системах использование импульсного канала будет весьма недолгим, и будущее - целиком за базово-корреляционными методом обнаружения, который не зависит от модуляции принимаемых сигналов и потенциально устойчив к помехам.

Собственно, и сейчас практически ничто не сдерживает их применение. Со времен "Базы" развитие средств вычислительной техники позволило повысить быстродействие корреляторов и многократно снизить стоимость реализации базово-корреляционного метода. Можно ожидать, что рост возможностей вычислительных средств, при одновременном снижении их стоимости, продолжится и впредь. С другой стороны, уже разработаны алгоритмы, позволяющие решить задачу распознавания сигналов по виду корреляционной функции. Позволяя за приемлемую цену решать задачи по управлению воздушным движением для гражданских целей, базово-корреляционный канал резко усиливает возможности пассивной станции по обнаружению воздушных объектов, применяемых в качестве средств воздушного нападения, и позволяет решать задачи как по контролю воздушного пространства, так и по выдаче целеуказания активным средствам ПВО. В последнем случае особенно важно отсутствие у станции демаскирующих признаков, по которым места дислокации средств целеуказания могут быть оперативно обнаружены нападающей стороной.

В современных зенитных ракетных системах (ЗРС) большой дальности значительное внимание уделяется скрытности работы. Зенитные управляемые ракеты (ЗУР) таких комплексов строятся по принципу "выстрелил и забыл", когда после старта вывод ЗУР на цель обеспечивает автономная система наведения, а связь с пусковой установкой прекращается. Это не дает возможности противнику обнаружить ЗРС по излучению радиолокатора подсвета и наведения. Однако, в силу своей специфики, средства целеуказания ЗРС должны обнаруживать цели на расстоянии в несколько сотен километров. При использовании активных радиолокационных средств для обнаружения, позиции ЗРС легко выявляются противником по излучению последних и вполне могут быть уничтожены. Построение системы целеуказания на принципах пассивной локации становится в таком случае очень привлекательным для ЗРС средней и большой дальности, поскольку снимает основной демаскирующий признак ее работы. В результате такого построения можно получить по-настоящему "тихую" ЗРС, против которой нынешние противорадиолокационные ракеты и средства обнаружения беcполезны.

Борис РЯБОВ