Статья: Обзор имитирующих помех системам автоматического сопровождения по дальности

Республиканское научно-производственное унитарное предприятие «Центр радиотехники Национальной академии наук Беларуси»

Обзор имитирующих помех системам автоматического сопровождения по дальности

Костромицкий Сергей Михайлович

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент

Национальной академии наук Беларуси

Давыденко Игорь Николаевич

кандидат технических наук, доцент, ученый секретарь

Шумский Пётр Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Аннотация

В статье рассматриваются целевое назначение имитирующих помех системам автоматического сопровождения по дальности и их основные типы. Особое внимание уделяется влиянию помех на помехозащищённость систем автоматического сопровождения по направлению. Затрагивается вопрос комбинирования имитирующих помех системам автоматического сопровождения по дальности и по каналам углового сопровождения.

Ключевые слова: имитирующие помехи системам автоматического сопровождения по дальности, комбинированные имитирующие помехи.

Survey of deception jamming against automatic range -tracking systems

Sergei M. Kostromitsky

DSc (Technical), Professor, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, director, Republican Science-and-Production Unitary Enterprise «Radio Engineering Center of the National Academy of Sciences of Belarus» (Minsk, Belarus).

Igor N. Davydenko

PhD (Technical), Associate Professor, Academic Secretary, Republican Science-and- Production Unitary Enterprise «Radio Engineering Center of the National Academy of Sciences of Belarus» (Minsk, Belarus).

Petr N. Shumski

PhD (Technical), Associate Professor, head researcher, Republican Science-and- Production Unitary Enterprise «Radio Engineering Center of the National Academy of Sciences of Belarus» (Minsk, Belarus).

Abstract

The article discusses the purpose of range deception jamming and their main types. Particular attention is paid to the influence of the considered types of jamming on the jamming immunity of the angle tracking systems. The question of combining of range deception jamming and angle deception jamming is raised.

Key words: Range deception jamming, combined deception jamming.

Введение

Системы автоматического сопровождения по дальности (АСД) решают задачи [1, с. 137]: измерение дальности цели; селекцию цели по дальности. Воздействие помех на систему АСД приводит к: снижению точности измерения дальности; срыву селекции целей (переход на сопровождение ложного сигнала); срыву автоматического сопровождения цели по дальности; переходу на ручное сопровождение по дальности. При радиопротиводействии системам АСД создают либо эффект маскировки, либо имитируют ложную обстановку: [1, с. 137]. Утверждается [2- 4, 15, 16], что основным приёмом индивидуальной защиты является применение имитирующих помех. Это объясняется затратной энергетикой маскирующих сигналов и возможностью самонаведения на их источник.

Действие помех на систему АСД ухудшает помехозащищённость и системы автоматического сопровождения по направлению (АСН): [1, с. 137]. Увеличиваются угловые ошибки; возможны захват ложной цели с энергетическим облегчением создания помехи системе АСН и срыв автоматического сопровождения по угловым координатам. За время поиска система АСН может потерять цель за счёт выхода её за пределы диаграммы направленности антенны РЛС: в этом часто и заключается главный смысл создания помехи каналу АСД [5, с. 452]. Наиболее эффективную защиту обеспечивает срыв сопровождения по угловым координатам [2], после чего требуются единицы - десятки секунд для нового захват цели, так как осуществление захвата по угловым координатам является наиболее сложным.

1. Имитирующие помехи системам АСД

Наиболее распространённым видом имитирующей помехи системе АСД является однократная уводящая по дальности помеха. Она обеспечивает захват стробом дальности подавляемой РЛС помехового сигнала, увод его по дальности и последующее выключение помехи, что приводит к отсутствию в стробе сигнала и цели, и помехи. Принципы создания такой помехи для импульсной РЛС следующие [6, с. 463; 1, с. 138]: а) сигнал РЛС принимается, усиливается с минимальной задержкой, обычно равной 150 нс (для эффективного действия помехи величина этой задержки должна составлять малую часть длительности строба дальности подавляемой РЛС), и излучается, создавая для РЛС мощный сигнал подсвета; б) большая мощность сигнала помехи приводит к уменьшению усиления приёмника РЛС вследствие действия АРУ и происходит подавление истинного сигнала от цели и захват стробом дальности сигнала помехи (начальный цикл увода необходим для создания условий захвата сигнала помехи системй АРУ РЛС и обычно составляет от доли секунды до 0,5 сек); в) положение сигнала помехи формируется с последовательно возрастающей задержкой относительно истинного сигнала цели до максимальной задержки за время, составляющее до 5 сек. Общепринятыми формами увода являются линейная и параболическая формы. Типовое значение максимального времени задержки составляет 10 мкс. Максимальные скорость и ускорение увода по дальности не должны превышать возможности системы АСД: в противном случае следящая система сбросит с автосопровождения сигнал помехи; г) после достижения требуемой величины увода передатчик помех выключается на время, равное около 0,5 сек; д) РЛС переходит в режим повторного поиска по дальности; е) процесс получения помехи при необходимости повторяется. Законы изменения времени задержки уводящей по дальности помехи и отношения амплитуд помехового и отражённого сигналов представлены на рис. 1.

Дополнительная информация о возможных параметрах однократной уводящей по дальности помехи приводится в [7, с. 9]. Диапазон изменения максимального времени задержки составляет 1.10 мкс и предполагается квадратичный закон увода. Максимальная скорость увода составляет 1.5 мкс/с. Продолжительность цикла увода составляет 1.10 сек. В соответствии с [10, с. 391] максимальное время задержки составляет 3.15 мкс, минимальное время задержки составляет 0,15.0,25 мкс. В соответствии с [8, с. 354] максимальное ускорение увода для бортовых носителей помехи составляет не более 30 м/с², а максимальное время задержки превышает величину, соответствующую 4-м элементам разрешения по дальности.

Способы реализации уводящей по дальности помехи приведены в [6, с. 464; 1, с. 138, 156] и предполагают использование устройств запоминания частоты. Для импульсно-доплеровских РЛС устройство запоминания частоты должно быть когерентным и характеризоваться точностью наведения по частоте не хуже1 кГц [6, с. 478; 13, с. 218; 14, с. 191]. Революционной технологией, позволяющей создавать уводящие по дальности помехи импульсно-доплеровским РЛС, является технолгия DRFM (digital radio-frequency memory): [10, с. 402; 8, с. 297]. Подробно преимущества технологии DRFM при подавлении импульсно-доплеровских РЛС рассмотрены в [14, с. 125, 317-355]. В соответствии с [1, с. 172] за счёт использовании технологии DRFM возможны следующие типовые значения параметров уводящей по дальности помехи: длительность записываемого радиоимпульса: 0,1...27 мкс; длительность интервала времени, когда задержка минимальна: 0,5.5 с; длительность цикла увода: 0,5.20 с; величина максимальной задержки задержки: 1.30 мкс; начальная задержка: 60 нс; дискретность изменения задержки: 40 нс; типовой закон изменения задержки: параболический. В когерентных РЛС с малой скважностью процесс автоматического сопровождения по дальности значительно более сложный из-за неоднозначности измерения дальности и некоторое время постановка уводящих помех по дальности таким РЛС считалась технически невозможной [12, с. 218; 13, с. 191]. В последнее время постановка уводящих помех по дальности таким РЛС стала возможной за счёт использования режима работы системы DRFM - pipelining mode [14, с. 355].

Рис. 1. Законы изменения приращения времени задержки и отношения амплитуд помехового и отражённого сигнала однократной уводящей помехи

К перспективным видам имитирующих помех системам АСД относят увод строба дальности на ложную цель (помеха типа Hold Out Hook) [1, с. 402]. Отмечается [6, с. 473], что помеха обеспечивает перенацеливание строба дальности подавляемой РЛС на помеховый сигнал и не позволяет ему переходить в режим поиска, при котором возможен повторный перезахват и последующее сопровождение сигнала цели. Подробное описание помехи приводится в [8, с. 354]. При использовании уводящей по дальности помехи в момент времени, когда уводящая помеха достаточно удалилась по дальности от истинной цели (то есть величина увода превышает разрешающую способность подавляемой РЛС по дальности), к имитирующему сигналу могут дополнительно применяться уводящие помехи по угловым координатам. Однако если увод по дальности не состоялся и следящие стробы по дальности остались следить за истинной отметкой от цели, то увод по угловым координатам не состоится. Так как для станции помех нет способа определить, произошёл увод по дальности или нет, то существует необходимость повторного увода по дальности с положения истинной отметки от цели. Повторный увод по дальности инициируется с момента времени, когда первая уводящая помеха по дальности удалилась от истинной отметки на дальность ^оГ, превышающую величину удвоенной разрешающей способности подавляемой РЛС по дальности Аг: о Г > 2Дг. Во время первой попытки увода, когда достигается максимальная величина увода, станция помех продолжает формировать помеховый импульс с фиксированной максимальной величиной увода. Следовательно, станция помех излучает два помеховых импульса на каждый принятый импульс подавляемой РЛС. Зафиксированный помеховый импульс обозначается, как «hook target» или «hold-out target». Помеха получила название «hook or hold-out target» [8, с. 354] или «Hold Out Hook: HO&H» [9]. Временная структура помехи типа Hold Out Hook приведена на рис. 2 для одного периода повторения зондирующего сигнала.

Рис. 2. Временная структура уводящей помехи по дальности типа Hold Out Hook

Закон увода по дальности для первого и второго циклов увода для помехи типа Hold Out Hook приведён на рис. 3.

Подробное описание второго подхода к формированию данного вида помехи приводится в [6, с. 473]. При этом подходе один из помеховых импульсов изначально зафиксирован на максимальной задержке и имеет значительный перевес по амплитуде над вторым помеховым импульсом, который осуществляет классический увод по дальности. Также сообщается, что метод приведёт к увеличению радиолокационной заметности цели. В результате РЛС будет способна сопровождать цель по угловым координатам и успешно осуществлять наведение ракеты. Поэтому метод рекомендуется применять в сочетании с помехами системам АСН. Описание помехи, приведённое в [6, с. 473], почти дословно повторяется в [1, с. 142]. Однако для повышения надёжности перенацеливания мощность уводящей помехи может программно снижаться при приближении к местоположению импульса с фиксированной ложной дальностью.

Как указывается в [10, с. 438], эффективность уводящих помех по дальности снижается из-за применения способа сопровождения цели по дальности по переднему фронту импульса. Также снижается эффективность помехи типа «шумовой накрывающий импульс» из- за применения поимпульсной перестройки частоты. Объединение помех типа «шумовой накрывающий импульс» и однократной уводящей помехи по дальности увеличивает их эффективность в условиях применения мер защиты: «шумовой накрывающий импульс» не позволяет сопровождать цель по переднему фронту импульса, а уводящая помеха по дальности нечувствительна к перестройке частоты зондирующего сигнала. Объединение этих двух методов может привести к срыву сопровождения, который невозможен при раздельном применении методов. Отмечается [10, p. 439], что так как уводящая помеха по дальности действует одновременно с шумовой помехой, при их формировании возникает техническая проблема развязки двух излучающих передатчиков. Если эту проблему не решить, то данный вид помехи может применяться только против радиолокатора с фиксированной несущей частотой и с фиксированной частотой повторения зондирующего сигнала. С точки зрения тактики применения данного вида помех, указывается [8, p. 356], что после увода по дальности на величину, равную удвоенной разрешающей способности по дальности подавляемой РЛС, желательно «шумовой накрывающий импульс» выключать и начинать применение уводящей помехи по угловым координатам для уводящего по дальности импульса.

Рис. 3. Законы увода по дальности и отношения амплитуд помехового и отражённого сигнала помехи типа Hold Out Hook

Помеха типа «непрерывная помеха по дальности» упоминается в [6, с. 459]. Помеха предназначена для противодействия импульсным РЛС и заключается в излучении непрерывного помехового сигнала, получаемого с устройства запоминания частоты с уровнем мощности, соответсвующим уровню мощности сигнала, отражённого от корпуса носителя аппаратуры помехоподавления. Излучение помехи осуществляется до момента приёма следующего радиолокационного импульса, после чего процесс повторяется. Целью помехи является заполнение межимпульсных интервалов радиолокационной последовательности непрерывным помеховым сигналом на рабочей частоте РЛС, амплитуда которого равна амплитуде отражённого сигнал. При этом на индикаторе дальности РЛС должна быть изображена непрерывная горизонтальная линия от одного зондирующего импульса до другого, затрудняя обнаружение цели по дальности. Временная структура отражённого, помехового и принятого сигналов приведена на рис. 4. Данный тип помехи требует знания точных значений ЭПР атакующего самолёта и ограничен случаями минимального изменения ЭПР (лобовая атака на РЛС противника).

Рис. 4. Временная структура помеха типа «непрерывная помеха по дальности» (m (t) - отражённый сигнал; h (t) - сигнал помехи)

имитирующая помеха автоматическое сопровождение

О возможности управления мощностью помехового сигнала указывается в описании работы станции помех типа AN/ALQ-161 в [11, с. 37]. Сообщается, что регулировка амплитуды сигнала помехи применяется для определения величины задающей мощности, необходимой для обеспечения маскировки самолёта. Зная направление и частоту радиолокационного импульса, можно определить уровень радиолокационного сигнала, отражённого самолётом, который принимается РЛС. Данные об ЭПР защищаемого самолёта собраны при измерениях на испытательном полигоне и хранятся в памяти ЦВМ станции

AN/ALQ-161. По амплитуде принятого импульсного сигнала РЛС, коэффициентам усиления приёмной и передающей антенн ЦВМ может рассчитать амплитуду помехового сигнала, которая заводится в контур управления мощностью передатчика помехи.

Внешний вид помехи на экранах индикаторов «дальность-азимут» импульсной РЛС приведён на рис. 5.

Рис. 5. Внешний вид помехи типа «непрерывная помеха по дальности» на экранах индикаторов «дальность-азимут» импульсной РЛС

Возможность постановки помехи указанного типа для импульсно-доплеровских РЛС в применении к постановщику помехи типа AN/ALQ-161 рассматривается в [1, с. 81]. Помеха тяжела в формировании, однако следует ожидать, что она является энергетически более выгодной, чем шумовая маскирующая помеха, которая должна значительно превышать по мощности отражённый сигнал для его эффекивной маскировки.