CC BY
88УДК 623.624.2 ГРНТИ 78.25.41
СПОСОБ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ СТАЦИОНАРНОГО ОБЪЕКТА ОТ ВЫСОКОТОЧНОГО ОРУЖИЯ
A.А. ДОНЦОВ, доктор технических наук, доцент
ВУНЦВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
B.В. КАЛАЧЕВ
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Ю.Л. КОЗИРАЦКИЙ, доктор технических наук, профессор
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Е.А. ЛЕВШИН, кандидат технических наук, доцент
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
В статье предложен способ радиоэлектронной защиты масштабного стационарного объекта от высокоточного оружия на основе контроля эффективности деструктивных воздействий преднамеренных помех на радиоэлектронную систему наведения. С использованием методов преобразования ориентированных графов состояний и переходных характеристик процессов разведки, воздействия и контроля эффективности радиоэлектронного поражения системы наведения высокоточного боеприпаса разработана модель способа радиоэлектронной защиты с различными внутренними взаимосвязями, позволяющая обосновать требования к параметрам перспективных средств радиоэлектронной борьбы.
Ключевые слова: радиоэлектронная защита, высокоточный боеприпас, разведка, контроль, воздействие.
the stationary object radio electronic protection technique against high-precision weapons
A.A. DONTSOV, Doctor of Technical sciences, Associate Professor MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
V.V. KALACHEV
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) YU.L. KOZIRATSKIY, Doctor of Technical sciences, Professor MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) E.A. LEVSHIN, Candidate of Technical sciences, Associate Professor MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
The article suggests a large-scale stationary object radioelectronic protection technique from high-precision weapons based on monitoring the deliberate interference destructive effects effectiveness on the radio-electronic guidance system. The model of the radioelectronic protection technique with various internal relationships, which allows to justify the requirements for the parameters of advanced electronic warfare systems was developed using methods converting oriented state graphs and transient characteristics of processes of the intelligence, impact and monitoring the radioelectronic destruction effectiveness of the high-precision ammunition guidance system.
Keywords: radioelectronic protection, high-precision ammunition, intelligence, control, impact.
Введение. По взглядам военного руководства США и других стран НАТО [1] высокоточное оружие (ВТО) будет широко применяться во всех видах боевых действий. Многообразие классов
и типов ВТО, высокие боевые характеристики и наличие его во всех войсковых структурах позволяет противнику планировать широкое применение этого оружия в различных видах войн и вооруженных конфликтов.
Важное место среди всего многообразия типов ВТО занимают высокоточные боеприпасы (ВТБ) с оптико-электронными системами и средствами (ОЭС) разведки, прицеливания и наведения, применяемые как по наземным, так и воздушным целям. Одним из основных способов борьбы с этими ВТБ является радиоэлектронная защита (РЭЗ) своих войск и объектов путем снижения эффективности функционирования ОЭС противника за счет воздействия на них преднамеренными оптическими помехами [2]. Применение этих помех в военной сфере представляет одну из форм радиоэлектронной борьбы (РЭБ) [3].
Актуальность. В настоящее время с использованием существующей и разрабатываемой техники РЭБ возможно обеспечить защиту только особо важных малоразмерных стационарных объектов. При этом не решаются задачи РЭЗ масштабных (пространственно-протяженных, расположенных на больших площадях и пространственно-распределенных, расположенных в непосредственной близости друг от друга) объектов, которые достаточно широко представлены в номенклатуре стационарных объектов, подлежащих защите от ВТБ.
Использование традиционных способов РЭЗ [1] масштабных военных и гражданских стационарных объектов может повлечь за собой его перенацеливание на соседние элементы или другие объекты, что не только не снижает степень нанесенного ущерба, но в ряде случаев может и увеличить его. Кроме того, важность сохранения функциональной целостности такого рода объектов определяет необходимость обеспечения высокой эффективности РЭЗ от поражения ВТБ особо важных его элементов [4]. Это требование может быть достигнуто при реализации способа РЭЗ стационарного объекта от ВТБ на основе контроля эффективности деструктивного воздействия преднамеренных помех на ОЭС [5].
Цель работы - разработка способа радиоэлектронной защиты стационарного объекта от ВТБ, при котором обеспечивается сохранение функциональной целостности масштабных пространственно-протяженных и пространственно-распределенных объектов.
Рассматриваемый способ радиоэлектронной защиты базируется на выполнении задач разведки, воздействия и контроля эффективности подавления системы наведения ВТБ при защите масштабного стационарного объекта. На рисунке 1 приведена схема сложного многоэтапного взаимодействия процессов, реализующихся в указанном способе.
Рисунок 1 - Схема взаимодействия при реализации способа радиоэлектронной защиты объекта
Способ радиоэлектронной защиты стационарного объекта от ВТБ реализует следующие нижеуказанные взаимоувязанные функции. По разведке:
сбор разведывательной информации на основе приёма и анализа электромагнитного излучения;
определение координатной информации об атакующем ВТБ; обнаружение факта атаки объекта высокоточным боеприпасом.
По воздействию:
формирование деструктивного воздействия в виде универсальной маскирующей помехи; формирование деструктивного воздействия в виде имитирующей помехи; формирование деструктивного воздействия в виде ослепляющей (засветочной) помехи; формирование деструктивного воздействия в виде поражающей помехи. По контролю:
наличие деструктивного воздействия;
определение сигнальных параметров (идентификация атакующего ВТБ и т.п.); определение траекторных параметров (координат точки наведения ВТБ и т.п.); оценка эффективности радиоэлектронного поражения. По управлению:
выбор информационного обеспечения; выбор способа воздействия; выбор варианта контроля.
С учетом вышеуказанных процессов разведки, воздействия и контроля разработан алгоритм реализации способа радиоэлектронной защиты, который приведен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Алгоритм реализации способа радиоэлектронной защиты
На практике при исследовании процессов, связанных с ведением разведки, воздействия и контроля эффективности радиоэлектронного поражения возникает необходимость в определении показателей, отражающих оперативность достижения поставленной цели. Рассматриваемые процессы содержат повторяющиеся действия (цикличность), обусловленные случайным характером достижения целей при одиночных действиях. Поэтому при определении показателей необходимо учитывать, как динамические, так и статические, связанные с уровнем достижения цели, характеристики.
В этом случае динамические характеристики процессов разведки, воздействия и контроля можно представить в виде плотности вероятности времени, затрачиваемого на одно действие (цикл), а статические характеристики в виде вероятности достижения цели за один цикл.
Указанная пара характеристик определяет вероятностную характеристику перехода из состояния Сг в состояние С]. Это означает, что выбор направления процесса г ^ j с вероятностью Р] обуславливает задержку его в состоянии г на время % которое является случайной величиной, подчиненной закону распределения Недостижение поставленной цели будет происходить с вероятностью Р]1=1-Р], и с этой вероятностью процесс возвращается в некоторое исходное состояние. Время возвращения также будет являться случайной величиной с некоторой плотностью вероятности [6].
На основе использования методов преобразования ориентированных графов состояний и характеристик переходов, динамику протекания процессов разведки, воздействий и контроля эффективности радиоэлектронного поражения системы наведения ВТБ при защите стационарного объекта, можно представить с использованием физических состояний, приведенных в таблице 1, в виде графа, показанного на рисунке 3.
Выполнение задачи разведки (обнаружен факт атаки) Выполнение задачи воздействия (наличие воздействия помехи) Выполнение задачи контроля (защита эффективна)
да нет да нет да нет
сх сэ с5
сб
с4
с2
Рисунок 3 - Граф состояний, описывающий процесс разведки, воздействия и контроля
В таблице 1 и на рисунке 3 приняты следующие обозначения:
Со - исходное состояние, начато выполнение задачи разведки (возврат к началу выполнения задачи разведки при не обнаружении факта атаки или при успешном выполнении задачи контроля эффективности радиоэлектронного поражения системы наведения ВТБ при защите стационарного объекта);
С1 - задача разведки выполнена (обнаружен факт атаки), начато выполнение задачи воздействия (возврат к началу выполнения задачи воздействия при отсутствии деструктивного воздействия /-го типа или при неэффективном радиоэлектронном поражении системы наведения ВТБ на основе данных контроля);
С2 - не обнаружен факт атаки, возврат к началу выполнения задачи разведки;
Сз - задача воздействия выполнена (наличие воздействия помехи), начато выполнение задачи контроля;
С4 - отсутствует деструктивное воздействие /-го типа, возврат к началу выполнения задачи воздействия /+7-го типа;
С5 - задача контроля выполнена (наблюдается эффективное радиоэлектронное поражение системы наведения ВТБ при защите стационарного объекта), возврат в исходное положение к началу выполнение задачи разведки;
Сб - не эффективное радиоэлектронное поражение системы наведения ВТБ на основе данных контроля, возврат к началу выполнения задачи воздействия /+7-го типа;
Р/ - вероятность перехода из состояния С/ в состояние С/
- плотность вероятности распределения времени при переходе из состояния / в
состояние
Граф отображает сложную цикличность функционирования системы разведки, воздействия и контроля, при функционировании которой присутствует один «медленный» цикл контроля, один вложенный в него «быстрый» цикл воздействия и один внешний «быстрый» цикл разведки.
В форме передаточных функций модель процесса разведки, воздействия и контроля может быть представлена в виде, показанном на рисунке 4.
Рисунок 4 - Модель процесса разведки, воздействия и контроля в форме передаточных функций
Используя рекомендации, изложенные в [7], общую передаточную функцию для процесса разведки, воздействия и контроля можно представить, как:
н Р„н, (?) Н (*) н31 (*)
л 1-Р3(,н2 (*) Н„ (*) нх (*)• (1>
где Рз5 - вероятность принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите (радиоэлектронном поражении системы наведения ВТБ) на основе контроля деструктивного воздействия /-го типа;
Рб — 1— Р5 - вероятность принятия решения о неэффективной радиоэлектронной защите;
И35 (£) — + £ ' Н36 ( £) — + £ _ интенсивности радиоэлектронного поражения и возврата к началу выполнения задачи воздействия г+1-го типа соответственно;
„/ V Р01И01 (£) Р01Л1 (Л)2 +£)
И (£)— 1 - РюИп (£) Я02 (£) — £2 + £ (Д.1 + Л ) + РДД12 - о6щая пер™ функция
передаточного звена с положительной обратной связью для процесса разведки в форме преобразования Лапласа [7];
Р11 - вероятность правильного обнаружения факта атаки; р02 — 1— р01 - вероятность пропуска факта атаки;
Им ( £)
Л)1 +£
Ио2 ( £ )
+ £
- интенсивности обнаружения факта атаки и возврата к
началу выполнения задачи разведки соответственно;
Р13И13 (£) Р13Л3 (Л4 + £)
И (£)—
- общая передаточная функция
"Р14И13 (£)И14 (£) ^ + £ (Л13 + Л4 ) + Р13Л13Л14
передаточного звена с положительной обратной связью для процесса воздействия; р3 - вероятность наличия деструктивного воздействия г-го типа; р4 — 1 — Р1Ъ - вероятность отсутствия воздействия;
И,3 (£) —И,4 М" Л
интенсивности наличия деструктивного воздействия г-го
Л13 + Л14 + £
типа и возврата к началу выполнения задачи воздействия г+1-го типа соответственно. Тогда, общая передаточная функция будет определяться как:
И,( £) —
х
р01р13Р35Л01Л13Л35 (Л02 + £)(Л14 + £)(Л36 + £) . (£2 + £(Л01 +Л)2 ) + Р01Л01Л02 ) 1
((£2 + £ (Л13 + Л14 ) + Р13Л13Л14 ) ( Л35 + £ ) ( Л36 + £ ) Р13 Р36Л13Л35Л36 ( Л14 + £ ))
(2)
Среднее время для процесса разведки, воздействия и контроля определим как начальный момент 1-го порядка дифференцированием передаточной функции по £ и приравниванием нулю полученной производной:
И (£)
+-
1
+ J___1___1_ +
£ — 0 Л02 Л36 Р01Л01 Р01Л02 111 1
(3)
Р35Л14 Р35Л35 Р35Л36 Р13 Р35Л13 Р13Р35Л14
Э1
и
2
2
Учитывая изменение знака при обратном преобразовании Фурье, а также то, что интенсивности соотносятся со средними временами как Ли = ^г ; Л)2 = ^ ; Л3 = ^г ;
ГТ! 5 ГТ1 5 ^6 ГТ1 ;
Т14 Т35 Т36
воздействия и контроля:
ГТ1 ? УА ГТ1 ? и ГТ1
Т01 Т02 Т13
определим среднее время выполнения задачи разведки,
ГТ1 ГТ1 ГТ1 ГТ1 ГТ7 ГТ1 ГТ7
Т -11 + -31 + -36 + Т13 | _ Т14
Р Р ^ 01 ^ 01
Р Р Р
1 35 1 35 ^ 35
Р Р
13 35
Р Р
13 35
Т — Т =
02 ^36
(4)
_01 + Р02Т02 + _3 + Р14Т14 + Р13 (Т35 + Р36_36 )
01
Р Р
13 35
где Т01 - среднее время выполнения задачи разведки (обнаружения факта атаки); Т02 - среднее
время возврата к началу выполнения задачи разведки; Т13 - среднее время выполнения задачи
воздействия (создания и контроля наличия деструктивного воздействия /-го типа); Т14 - среднее
время возврата к началу выполнения задачи воздействия /+1-го типа; Т35 - среднее время
выполнения задачи контроля (принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите);
_36 - среднее время возврата к началу выполнения задачи воздействия ¡+1-го типа после
принятия решения о неэффективной радиоэлектронной защите.
Соответственно, дисперсия среднего времени разведки, воздействия и контроля будет определяться выражением:
й2Н (л) ( Н (^)
йл2
л = 0.
(5)
Учитывая выражения (3) и (4), получим:
(Т +Т )2 — 2Р Т Т — Р2Т2 2(Т — Т )(Т — Т )+Р Т
\-*01~-*02/ 01 01 02 ^01^02 ^у-14 ^35 Д 14 ^36 / ^ ^ 35^3
(г1 =
Р2 Р
01 35
■ +
+
Т14 (Т14 — 2Т35 — 2Т36 ) + (Т35 +Т36 )2 + (Т13 +Т14 )
Р2
35
п2 п2
13 35
2РЪ6Т2 — 2Р36 (Т13 + Т14) (Т35 + Т36) + 2Т14 (Т13 + Т14)
Р Р
13 35
На рисунке 5 приведены графики зависимости среднего времени разведки, воздействия и контроля от вероятности принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите (радиоэлектронном поражении системы наведения ВТБ) на основе контроля деструктивного
2
Е
Е
воздействия /-го типа для следующих исходных данных:
: Р01 = 0,8, Рз = 0,9, Т01 = 0,5
43
01
Т02 = 0,5 с, Т3 = 2 с, Т4 = 0,5 с, Т36 = 1 с и Т35 = 1, 2 и 4
13
14
36
-35
с соответственно.
60
50
40
30
20
10
тъ5 =1 С/
Т =4 35 ^ С
Т35=2С/
■ • |
0.2
0.4
0.6
0.8
■ 35
Рисунок 5 - Графики зависимости среднего времени разведки, воздействия и контроля от вероятности принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите
Графики зависимости дисперсии среднего времени разведки, воздействия и контроля от вероятности принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите на основе данных контроля деструктивного воздействия /-го типа приведены на рисунке 6.
о*
600 500 400 300 200 100 0
• • 1 • •
1 • • •
Т„=2сА\ \ • • •
т =4с (у -»35 ^
к ^^ •
Ъ =1с ......И ■■■■■„...... 1 ^^^^^ 1
02
04
06
03
1
■ 35
Рисунок 6 - Графики зависимости дисперсии среднего времени разведки, воздействия и контроля от вероятности принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите
Анализ графиков, представленных на рисунках 5 и 6, позволяет сделать вывод о том, что величина среднего времени разведки, воздействия и контроля при значениях вероятности
принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите Р35 >0,7 и фиксированных вероятностях правильного обнаружения факта атаки Р, наличия деструктивного воздействия /- го типа Р3 определяется средним временем выполнения задачи контроля Т35. При
с
уменьшении вероятности P35 до и ниже 0,6 - среднее время принятия решения об эффективной
радиоэлектронной защите резко возрастает. Графики на рисунке 6 показывают аналогичную рисунку 5 картину резкого возрастания дисперсии при малых значениях вероятности принятия
решения об эффективной радиоэлектронной защите P35 на основе контроля деструктивного воздействия /-го типа на систему наведения ВТБ.
Выводы. Предложенный в работе способ радиоэлектронной защиты, основанный на обнаружении факта атаки, создании и контроле наличия и эффективности деструктивного воздействия преднамеренных помех, обеспечивает защиту масштабных пространственно-протяженных и пространственно-распределенных объектов от высокоточного оружия. На основании представления процессов разведки, воздействия и контроля в виде ориентированных графов состояния, отражающих цикличность каждого, и описания этих процессов в виде прямых интегрально-дифференциальных уравнений, разработана модель способа радиоэлектронной защиты как совокупности сложных многоэтапных процессов с различными структурами и внутренними взаимосвязями. Использование положительной обратной связи обеспечивает учет цикличности и его влияние на достижение поставленных эффектов. Полученные количественные зависимости среднего времени разведки, воздействия и контроля от вероятности принятия решения об эффективной радиоэлектронной защите позволяют обосновать требования к параметрам перспективных средств радиоэлектронной борьбы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Козирацкий Ю.Л., Юхно П.М. Синтез оптических помех // Радиотехника. 2000. № 8. С. 4-11.
2. Коротченко Е.Г. К вопросу о защите войск от высокоточного оружия в операциях // Военная мысль. 1986. № 1. С. 19-25.
3. Ласточкин Ю.И., Козирацкий Ю.Л., Донсков Ю.Е., Морареску А.Л. Боевое применение войск радиоэлектронной борьбы как составная часть оперативного искусства объединения Сухопутных войск // Военная мысль. 2017. № 9. С. 18-25.
4. Донсков Ю.Е., Татарчуков В.А., Загорудько А.В. Защита тактических формирований в операции: методический аспект // Военная мысль. 2006. № 4. С. 42-46.
5. Современная радиоэлектронная борьба. Вопросы методологии / под редакцией В.Г. Радзиевского. М.: Радиотехника, 2006. 424 с.
6. Модели информационного конфликта средств поиска и обнаружения: Монография / под редакцией Ю.Л. Козирацкого. М.: Радиотехника, 2013. 232 с.
7. Модели пространственного и частотного поиска: Монография / под редакцией Ю.Л. Козирацкого. М.: Радиотехника, 2013. 344 с.
REFERENCES
1. Kozirackij Yu.L., Yuhno P.M. Sintez opticheskih pomeh // Radiotehnika. 2000. № 8. pp. 4-11.
2. Korotchenko E.G. K voprosu o zaschite vojsk ot vysokotochnogo oruzhiya v operaciyah // Voennaya mysl'. 1986. № 1. pp. 19-25.
3. Lastochkin Yu.I., Kozirackij Yu.L., Donskov Yu.E., Moraresku A.L. Boevoe primenenie vojsk radioelektronnoj bor'by kak sostavnaya chast' operativnogo iskusstva ob'edineniya Suhoputnyh vojsk // Voennaya mysl'. 2017. № 9. pp. 18-25.
4. Donskov Yu.E., Tatarchukov V.A., Zagorud'ko A.V. Zaschita takticheskih formirovanij v operacii: metodicheskij aspekt // Voennaya mysl'. 2006. № 4. pp. 42-46.
5. Sovremennaya radio'elektronnaya bor'ba. Voprosy metodologii / pod red. V.G. Radzievskogo. M.: Radiotehnika, 2006. 424 p.
6. Modeli informacionnogo konflikta sredstv poiska i obnaruzheniya: Monografiya / pod red. Yu.L. Kozirackogo. M.: Radiotehnika, 2013. 232 p.
7. Modeli prostranstvennogo i chastotnogo poiska: Monografiya / pod red. Yu.L. Kozirackogo. M.: Radiotehnika, 2013. 344 p.
© Донцов А. А., Калачев В.В., Козирацкий Ю.Л., Левшин Е.А., 2020
Донцов Александр Александрович, доктор технических наук, доцент, профессор 203 кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А.
Калачев Виктор Владимирович, начальник 5 факультета, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А.
Козирацкий Юрий Леонтьевич, доктор технических наук, профессор, профессор 51 кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А.
Левшин Евгений Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника 91 кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
