Адаптивный метод формирования параметров и действий по защите воздушных судов от переносных зенитных ракетных комплексов

В настоящее время решение задачи защиты воздушных судов от зенитных управляемых ракет (ЗУР) с оптическими головками самонаведения (ОГС) переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК) существенно осложняется многообразием типов ЗУР с различными методами и алгоритмами обработки сигналов и выработки команд управления контуром самонаведения. Значительное распространение получили ЗУР с ОГС с растровыми модуляторами и розеточным сканированием (по западной терминологии – Сon Scan и Rosette Seekers), спектральной селекцией, матричными фотоприемными устройствами (Imagers), в том числе многоспектральные (Spectral Imagers) [1]. Основное направление постоянного совершенствования ОГС – повышение эффективности поражения воздушных судов в условиях противодействия средств радиоэлектронного поражения (РЭПр), обеспечивающих оптико-электронное подавление или функциональное поражение ОГС.

Существенное разнообразие средств поражения привело к увеличению количества и расширению номенклатуры датчиков угроз и средств противодействия, одновременно размещаемых на борту защищаемого воздушного судна. При этом жесткие массогабаритные и энергетические ограничения привели к необходимости комплексирования средств защиты и их интеграции в состав бортового радиоэлектронного оборудования. Cоздана оптикоэлектронная подсистема комплекса радиоэлектронного подавления, включающая информационную подсистему (аппаратуру обнаружения лазерного излучения, ультрафиолетовые и инфракрасные датчики обнаружения пуска и сопровождения атакующих ракет) и исполнительную подсистему (устройства выброса ложных тепловых целей, когерентные и некоге-– 417 – рентные станции активных помех) [2]. Особенность оптико-электронной подсистемы – открытая архитектура и высокие возможности спецвычислителя устройства управления, позволяющего реализовать различные алгоритмы работы комплекса с учетом оценки и анализа степени реальных угроз. При этом весьма актуальна задача формирования эффективных помех в условиях отсутствия информации о типе и параметрах ОГС ЗУР, которая может быть решена в рамках адаптационного подхода и базироваться (с учетом специфики применения ЗУР) на основе прямого способа восстановления неизвестных характеристик объектов подавления [3-6].

Цель работы – разработка адаптивного метода формирования параметров и действий по радиоэлектронному поражению оптических головок самонаведения ЗУР ПЗРК для повышения эффективности защиты воздушных судов.

Предпосылками создания адаптивного метода формирования параметров и действий по РЭПр являются созданные к настоящему времени высокотехнологичные средства информационного обеспечения и средства создания помех с изменяемыми параметрами, управляемые в реальном масштабе времени. В качестве параметров адаптации могут использоваться временные, пространственные, структурные, энергетические и частотные параметры, вклад которых в формирование адаптивного метода РЭПр представлен на рис. 1. Как видим, для формирования адаптивного метода РЭПр используется множество информационных параметров, получаемых с помощью информационных каналов оптико-электронной подсистемы комплекса защиты воздушного судна. С помощью пассивных каналов могут определяться время пуска ЗУР и ее текущие угловые координаты, с помощью активных – дальность до ЗУР, угловые координаты ОГС, структура и параметры отраженного от ОГС сигнала лазерного локатора. Возможность получения информации от пассивных и активных каналов определяют 1-й и 2-й уровни адаптации при формировании метода РЭПр ОГС ЗУР.

На первом уровне адаптации достаточно получение информации только от пассивных каналов. В этом случае происходит программное управление средствами создания помех, реализующих способы создания помех с заданными структурными, временными и пространственными параметрами. Управление энергетическими параметрами в данном случае может осуществляться по результатам контроля эффективности помех на основе текущих наблюдений изменения угловых координат атакующих ЗУР. Программное управление средствами создания помех в данном случае должно базироваться на прогнозных моделях оценки эффективности помех с заданными пространственными, частотными и энергетическими характеристиками в условиях априорной неопределенности о типе и параметрах ОГС. Фактически на первом уровне адаптации формируется набор прицельных по времени и направлению активных и пассивных помех с заранее заданными структурой и частотными характеристиками, позволяющими обеспечить эффективное РЭПр ЗУР с ОГС определенного типа.

При этом адаптация по энергетическому параметру в данном случае подразумевает повышение мощности активного помехового канала при приближении ЗУР к воздушному судну на расстояние, позволяющее осуществить функциональное поражение ее ОГС.

Приоритет угрозы, позволяющий определить первоочередные объекты РЭПр при групповой атаке ЗУР, на первом уровне адаптации будет определяться временем пуска ЗУР и коэффициентом угроз, определяемым выражением

t

К уг1 = j v уг ( t ) dt / п ,                                                                      (1)

Tп где νуг – угловая скорость сопровождения ЗУР, TП – время пуска ЗУР.

В таком случае наибольшую угрозу при одновременной атаке будет представлять ЗУР с наименьшим значением К уг .

Второй, более высокий, уровень адаптации предусматривает получение информации от пассивных и активных каналов. При этом активные каналы используются для определения дальности до атакующей ЗУР, что позволяет реализовать эшелонированное создание помех и адаптивное управление их временными и энергетическими параметрами, а также для уточнения угловых координат ОГС. Дополнительно определяются структура и частотные параметры отраженного от ОГС зондирующего сигнала, позволяющие реализовать адаптивные способы создания помех ЗУР с ОГС различных типов и контролировать эффективность помех по результатам текущих не только траекторных, но и сигнальных измерений.

Рис. 1. Структура адаптивного метода радиоэлектронного поражения

Приоритет угрозы на втором уровне адаптации целесообразно определять минимальным значением коэффициента, равного отношению текущей дальности до атакующей ЗУР D(t) к дальности ее пуска D п = D ( T h ) :

D ( t )

К уг2 "  X

.

Проведем гипотетическую оценку влияния используемых информационных параметров на 1-м и 2-м уровнях адаптации на эффективность решения задачи защиты воздушного судна от ЗУР с ОГС различных типов. Вероятность непоражения воздушного судна в результате N a атак ЗУР определяется выражением

N а

^р нп = П (1 ^- P i ), i = 1

i где Pп – вероятность поражения воздушного судна при i-й атаке.

i

Вероятность Р п обусловлена вероятностью применения ЗУР с j -м типом ОГС P j и вероятностью непоражения воздушного судна ЗУР с j -тым типом ОГС в результате i -й атаки P _н ^ij _п (в том числе и в условиях помех):

N pi= z pj (i - pin),                                                         (4)

j = 1

где N _Т – число типов ОГС ЗУР.

При реализации адаптивных методов РЭПр P _н ^ij _п равна iiij ij ^нп j

P,=й.(PU Pn,+(1 -P-О P^).                      ет где Pоiбн – вероятность обнаружения пуска ЗУР при i-й атаке; Pнiав – вероятность наведения активного канала противодействия при i-й атаке; Pнjп1 – вероятность непоражения воздушного судна ЗУР с ОГС j-го типа при применении когерентных или некогерентных источников помех; Pнjп2 – вероятность непоражения воздушного судна ЗУР с ОГС j-го типа при применении расходуемых средств создания помех.

С учетом влияния расходуемых средств создания помех на функционирование пассивных информационных каналов [7, 8] при i -й атаке для 1-го уровня адаптации, когда используется программное применение всего набора расходуемых средств создания помех, вероятности обнаружения и наведения канала противодействия:

л

^Р обн(нав) = ^{(1 - а (} i ^- 1) / п ) ^Р обн(нав) ,                                           (6)

где Р _об_н(_нав) — вероятность обнаружения пуска ЗУР до применения расходуемых средств создания помех; а – сектор обзора пассивного информационного канала, «закрытый» излучением расходуемых помеховых источников.

С помощью выражений (3)-(6) проведена оценка вклада в приращение вероятности непоражения воздушного судна W предложенного адаптивного метода создания помех второго, более высокого уровня, за базовый принят первый уровень адаптации. Расчеты проведены при следующих значениях исходных данных: N Т = 4; ^р 0 бн = 0,9; ^р 0а в = 0,95; ^а = ^п/6; P = 1/ N _г;

– 420 –

Рис. 2. Зависимости приращения вероятности непоражения воздушного судна от числа атак ЗУР

P _нп1 = 0,8; P _{н п 2} = 0,7. На рис. 2 представлены зависимости приращения вероятности непораже-ния защищаемого воздушного судна W от числа атак ЗУР, рассчитанные в предположении возможного увеличения на 2-м уровне адаптации вероятностей P _н ^j _п1 и P _н ^j _п2 на 5, 10 и 15 % (кривые 1, 2 и 3 соответственно).

Анализ графиков рис. 2 показывает, что увеличение числа параметров адаптации позволяет повысить вероятность непоражения воздушного судна в дуэльной ситуации на 10…15 % при парных пусках ЗУР – на 30…50 % и при атаке трех ЗУР – на 90…130 %.

Таким образом, достигнутый к настоящему времени уровень развития средств информационного обеспечения комплексов защиты воздушных судов позволяет обеспечить формирование адаптивного метода радиоэлектронного поражения оптических головок самонаведения современных ЗУР ПЗРК с принципиально различными методами и алгоритмами обработки сигналов и выработки команд управления контуром самонаведения.

Адаптивное управление временными, пространственными, энергетическими, структурными и частотными параметрами помех позволит существенно, в 1,5…2 раза, повысить эффективность защиты воздушных судов при одновременных атаках нескольких ЗУР с различными типами оптических головок самонаведения.