1 января, 2005

Битва за эфир – успех возможен

Для этого необходимо ''забыть'' про эффект Доплера

Фактически она отвечает на вопрос: приближается (или удаляется) ВО относительно неподвижной РЛС и с какой скоростью. За возможность селекции движущихся целей расплачиваются тем, что усложняется обнаружение барражирующих и других целей, осуществляющих маневр, при совершении которого не изменяется их удаление от РЛС. Такие цели наземный радар воспринимает как неподвижные. Другая неприятность традиционного способа измерения скорости ВО, основанного на эффекте Доплера, заключается в самом спектральном анализе. Это достаточно протяженная по времени процедура. Причем чем точнее результат мы хотим получить, тем протяженнее по времени она должна быть. К примеру, чтобы убедиться, что наблюдаемый сигнал строго монохроматичен, мы должны наблюдать его бесконечно долго. Это приводит к тому, что измерения скорости ВО радаром "съедают" весь баланс времени его работы, не оставляя его для проведение других процедур, например, обзора пространства и поиска целей.

Но и на этом неприятности не заканчиваются. Для измерения скорости необходимо использование протяженных зондирующих радиосигналов. Зондирование протяженными сигналами в значительной степени ухудшает скрытность наземных радаров ПВО от средств технической разведки противника. Положение осложняется тем, что зондирующий радиосигнал должен быть когерентным для обеспечения последующей его обработки в приемном устройстве. Т. е. на протяжении длительности достаточно протяженного зондирующего радиосигнала мы не имеем возможности изменять его несущую частоту. Лучшего противник не смел и ожидать. Однако мы продолжаем с упорством, достойным лучшего применения, измерять скорости ВО с использованием эффекта Доплера, вопреки всем проблемам, создаваемым этим измерением и вопреки самому здравому смыслу, наконец.

Помехозащищенность является одной из важнейших характеристик РЛС и определяет эффективность ее функционирования в условиях радиоэлектронной борьбы, а также комплексной характеристикой РЛС и в соответствии с двумя стадиями ведения РЭБ против РЛС включает в себя такие составляющие, как скрытность способность работающей РЛС противостоять обнаружению себя средствами технической разведки противника (на стадии ведения разведки работающих РЭС) и помехоустойчивость способность РЛС эффективно выполнять боевые задачи при свершившемся факте ее обнаружения, в условиях постановки адекватных помех. В отличие от других характеристик РЛС, помехозащищенность, по сути, представляет собой способность РЛС противостоять радиоэлектронному противодействию противника, и которая, в свою очередь, представляет собой характеристику (свойство) РЛС, соотнесенную с возможностями противника по противодействию РЛС.

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОМЕХ

Традиционный прием защиты РЛС от помех заключается в максимальном учете и использовании различий параметров полезного, отраженного от цели сигнала и помехи, статистика которой имеет, как правило, гауссовый характер. Классическая теория радиолокации рекомендует использование когерентных зондирующих сигналов с последующей корреляционно-фильтровой обработкой принятых сигналов в приемном устройстве, позволяющее оптимальным образом селектировать сигнал на фоне флюктуационных гауссовых помех. В интересах повышения помехоустойчивости прибегают к использованию сложных (широкобазовых сигналов с внутриимпульсной модуляцией) зондирующих сигналов, в которых целенаправленно усилены различия между полезным сигналом и помехой и улучшена за счет этого селекция полезного сигнала в приемном устройстве РЛС.

В настоящее время в армии промышленно развитых стран мира поступают на вооружение станции постановки помех нового поколения, формирующие "интеллектуальные" активные помехи, параметры сигналов которых совпадают с ожидаемым к приему полезным сигналом по большинству или даже всем параметрам. Такие станции постановки помех без предварительного анализа параметров и структуры принимаемого излучения производят его запоминание быстродействующими радиочастотными запоминающими устройствами, с последующей многократной ретрансляцией. В силу своей природы они являются когерентными. Более того, такие помехи по причине своей неразличимости с полезным сигналом проходят все каскады приемного устройства, начиная с антенны, при практически полной невозможности осуществления их селекции, что делает их наиболее опасным видом имитационных когерентных помех.

Конечно, речь сейчас не идет о превентивной постановке заградительных помех для этого достаточно минимума априорных сведений, но и эффективность их применения невысока. Речь пойдет о постановке наиболее опасных, имитирующих помех, "подделывающих" ожидаемый к приему полезный сигнал по большинству или даже по всем параметрам, для постановки которых необходим максимум сведений о зондирующем сигнале.

Если помеха до такой степени стала "похожа" на ожидаемый сигнал, что не работают традиционные методы селекции, то остается в максимальной степени использовать это предельно возможное скрытие априорных сведений о параметрах сигнала. Противник не должен знать, когда и на какой частоте будет произведено очередное зондирование. Сигнал не должен быть регулярным, а возможно более коротким по длительности. Смена несущей частоты должна осуществляться по случайному для противника закону в максимально широкой полосе частот.

Противодействие новым видам помех должно, в силу сказанного выше, основываться на совершенно новых принципах, главный из которых практическое использование причинно-следственной взаимосвязи. Следствие порождается причиной, и в силу этого не может быть раньше по времени. Применительно к рассматриваемому информационному противоборству излучение РЛС является причиной, а постановка помехи РЛС следствием. Успешность РЭБ для наземных РЛС будет, таким образом, зависеть от того, насколько мы сможем снизить объем априорной информации о параметрах зондирующего излучения РЛС, доступной противнику. По мере продвижения по этому пути повышается помехозащищенность наземных РЛС, и полное скрытие априорной информации от противника приводит к существенному снижению эффективности РЭБ для противника в силу вступления в действие причинно-следственной взаимосвязи.

В дополнение к тому, что современные РЛС наведения ЗУР не обладают скрытностью функционирования из-за наличия боковых лепестков ДНА, положение усугубляется тем, что недопустимо велика длительность зондирующих радиосигналов РЛС (превышает 5 мс). Выбор большой протяженности радиосигналов продиктован не всегда обоснованным стремлением получить максимальный объем информации о цели за одно измерение. Однако за измерение скорости цели (причем определение не полного вектора скорости цели, а всего лишь ее радиальной составляющей, содержащей только лишь сведения о скорости приближения или удаления цели относительно неподвижной наземной РЛС) приходится расплачиваться неоправданным (с точки зрения применения РЛС по ее предназначению) увеличением длительности зондирующего сигнала; причем чем точнее мы хотим измерить радиальную скорость цели, тем протяженнее должен быть зондирующий радиосигнал. На это время мы лишены возможности не только изменять несущую частоту (ухудшая скрытность и облегчая противнику постановку прицельной помехи), но должны обеспечить строгую когерентность излучаемого сигнала для обеспечения последующей корреляционно-фильтровой обработки принятого эхо-сигнала, дающей выигрыш по сравнению с некогерентным накоплением. За столь длительное время противник не только обнаружит наземную РЛС, но и поставит многократную по дальности имитационную помеху с параметрами, соответствующими параметрам сигнала, ожидаемого к приему.

НУЖНА ЛИ СКОРОСТЬ ЦЕЛИ?

Возникает вопрос, а так ли уж необходимо вообще знание скорости цели? Для наведения современных ЗУР, использующих метод пропорционального сближения, знание скорости цели вообще не требуется, тем более ее радиальной составляющей относительно неподвижной наземной РЛС. Да, действительно, требуется знание скорости цели, для высокоточного определения момента подрыва БЧ. Но относительно ЗУР, а не наземной РЛС наведения. И для реализации этого на борту современных ЗУР имеется компактная доплеровская РЛС радиовзрыватель. А в остальных случаях вполне достаточно высокоточного определения координат цели, а скорость можно получать не путем измерения, а путем вычисления определяя ее как первую производную координат. При таком подходе полностью отпадают проблемы обнаружения и сопровождения барражеров либо целей, совершающих маневр с переходом через параметр.

Отдельного упоминания заслуживает обнаружение и сопровождение РЛС низколетящих целей (НЛЦ) на фоне принимаемого переотраженного от подстилающей поверхности и местных предметов излучения. Мощность переотраженного от земли излучения намного превышает мощность полезного сигнала, поэтому до настоящего времени успешное решение задачи селекции полезного сигнала на фоне переотраженного (а также пассивных помех) осуществлялось в доплеровских РЛС путем частотной селекции принимаемого сигнала. Доступные в настоящее время цифровые вычислительные средства большой производительности позволяют и без частотной селекции вскрывать наличие неподвижных объектов в каждом элементе разрешаемого объема и исключать их из дальнейшей обработки.

Однако при работе по низколетящим целям цифровая обработка некогерентных сигналов позволяет не только достичь уровня решения задач доплеровскими РЛС, но и превзойти его. Так, качественно новым результатом является возможность существенного улучшения наблюдения низколетящих целей при использовании одиночных короткоимпульсных сигналов. Наблюдение НЛЦ осложнено интерференцией сигналов отраженного от цели и ее "образа", возникающего за счет переотражения землей отраженного от цели сигнала. При использовании коротких одиночных радиоимпульсов сигналы будут разрешаться во времени, наблюдение его от НЛЦ будет существенно улучшено за счет исключения интерференции отраженных сигналов.

В этой связи становится очевидным нецелесообразность использования сложных сигналов (широкобазовых с внутриимпульсной модуляцией) для обеспечения помехозащищенности РЛС. Действительно, они имеют более широкий спектр по сравнению с немодулированными сигналами, для их использования необходимо либо увеличивать полосу пропускания приемного устройства, либо увеличивать без необходимости время зондирования, что нежелательно, поскольку для повышения скрытности и помехоустойчивости необходимо сокращать время излучения.

Предвидим возражения, касающиеся применения коротких одиночных зондирующих сигналов. Большая длительность зондирующего сигнала обусловлена не только стремлением измерить радиальную скорость цели, но и обеспечить энергетику зондирующего сигнала при ограничении его пиковой мощности. Нельзя безнаказанно беспредельно увеличивать пиковую мощность излучения. Однако ничто не мешает заменить когерентную пачку радиоимпульсов совокупностью зондирующих радиоимпульсов, каждый из которых отличается от предыдущего не только несущей частотой, но и временной задержкой начала его излучения и даже длительностью. Совокупность коротких одиночных зондирующих радиоимпульсов обеспечит постоянство потенциала РЛС. Изменение структуры и параметров излучаемого радиосигнала от зондирования к зондированию по случайному для противника закону обеспечит не только помехоустойчивость, но и скрытность РЛС ЗРВ.

НОВЫЙ ПУТЬ

В силу вышесказанного предлагается в качестве нового направления повышения помехоустойчивости РЛС военного предназначения произвести постепенный отказ от использования доплеровских РЛС, как не удовлетворяющих современным требованиям по помехозащищенности. В качестве зондирующих сигналов необходимо использовать как можно более короткие одиночные радиоимпульсы без внутриимпульсной модуляции. При этом несущую частоту радиоимпульсов необходимо изменять от импульса к импульсу, в как можно более широких пределах, по случайному для противника закону. По мере реализации этих требований будет увеличиваться разрыв в пользу РЛС ЗРВ между реализуемой помехозащищенностью РЛС и возможностями противника по реализации противодействия в силу того, что все большую роль будет играть и выступит в качестве решающего фактора причинно-следственная взаимосвязь, предопределяющая успех РЛС ЗРВ в радиоэлектронной войне.

Прогноз в радиоэлектронной борьбе благоприятен для наземных РЛС ЗРВ: при максимально возможной реализации указанных выше требований в максимальной степени реализуются возможности обеспечения помехозащищенности наземных радиолокационных средств, радиоэлектронная борьба обречена на успех наземных РЛС ЗРВ. Проигрыш некогерентной обработки перед когерентной в условиях флюктуационных помех окупится повышением скрытности функционирования РЛС и помехоустойчивости в условиях применения помех новых видов, поэтому этот путь единственный реальный путь обеспечения помехозащищенности радиолокационных информационных систем ЗРВ в условиях современной информационной войны.