Методика обоснования тактико-технических требований к информационно-измерительной системе реального времени в интересах функционирования в условиях сложной фоно-целевой обстановки

В статье представлены особенности контроля ближнего космоса информационно-измерительной системой реального времени в условиях формирования многочисленной орбитальной группировки объектов. Показано, что в целях снижения влияния негативных факторов для функционирования информационно-измерительной системы в сложной фоно-целевой обстановке, необходима целенаправленная работа по обоснованию тактико-технических характеристик.

Ключевые слова: информационно-измерительная система реального времени, тактико-технические характеристики, космический аппарат.

По оценкам военных специалистов, основой победы в современной войне является массированное использование высокоточного оружия, успешное применение которого обеспечивается его интеграцией с системами информационно-космического обеспечения, решающими задачи связи и информационного обмена [1]. В интересах решения этих задач в настоящее время формируется многочисленная орбитальная группировка космических аппаратов (КА), возможность маневра которых, а также увеличение совокупного количества космических объектов, в том числе космического «мусора» (отработавших ступеней ракетоносителей и КА, исчерпавших ресурс функционирования) — это факторы, усложняющие фоно-целевую обстановку (ФЦО) в ближнем космосе, и, в перспективе, затрудняющие классификацию объектов наблюдения (ОН) информационно-измерительными системами (ИИС) реального времени (РВ).

Совершенствование средств выведения КА, усложнение ФЦО приводит к ужесточению требований к результативности ИИС РВ. Для поддержания соответствия показателей результативности выполнения задачи ИИС заданным значениям, необходимо осуществлять целенаправленный выбор параметров и характеристик ИИС с учетом определенных ограничений, например, таких как минимальное время выдачи типовых сообщений, требований по точности определения координат и т. д.

Цель работы — показать необходимость целенаправленного выбора параметров и характеристик ИИС РВ с учетом определенных ограничений в интересах функционирования в условиях сложной фоно-целевой обстановки.

Методика обоснования тактико-технических требований к информационно-измерительной системе реального времени в интересах функционирования в условиях сложной фоно-целевой обстановки.

1 этап. Выбор целевого объекта, исходных данных, его характеристик, в том числе геометрических, материала корпуса и т. д.

2 этап. Выбор и расчет тактико-технических характеристик ИИС (ширина диаграммы направленности, разрешающая способность по угловым координатам, дальности и частоте, дальность действия, коэффициент усиления антенны, полоса пропускания) и показателя результативности функционирования.

3 этап. Проведение моделирования с помощью имитационной модели ИИС РВ. Расчет выбранного показателя результативности для каждого значения тактических и технических характеристик (ТТХ).

4 этап. Выбор наиболее подходящих (в соответствии с выбранным показателем результативности функционирования) ТТХ на основе данных моделирования.

Ширина диаграммы направленности антенны (ширина луча) ΔΘ на направлении нормали в определенном сечении рассчитывается как отношение длины волны к линейному размеру раскрыва антенны в этом сечении:

(1)

Величина ΔΘ является характеристикой РЛС, определяющей ее возможности по угловому разрешению (в радианах) при приеме по направлению нормали к полотну антенны сигналов двух равновеликих (по величине ЭПР) целей.

В общем случае угловая разрешающая способность определяется обратной величиной числа длин волн, содержа8щихся в проекции размера антенны на плоскость, перпендикулярную направлению прихода сигнала [2].

Угловое разрешение улучшается за счет использования антенны на прием и передачу примерно в раз. Угловое разрешение может быть существенно улучшено при когерентном приеме в смежных угловых направлениях [3].

Линейное угловое разрешение (угловое кросс-разрешение) как расстояние между двумя целями, находящимися на наклонной дальности D от ИИС, определяется по формуле:

.(2)

(3)

где — скорость света; — полоса пропускания приемника.

Полоса пропускания обычно оценивается как величина, обратно пропорциональная τ — длительности принимаемого приемником одиночного импульса (простого немодулированного или частотно-модулированного, после его сжатия) или длительности пачки когерентно накапливаемых импульсов:

(4)

Формула для расчета может быть переписана в виде:

где — частота несущей.

Для расчетов разрешающей способности ИИС по дальности в случае, когда полоса пропускания локатора неизвестна, используется предельно достижимое значение этого параметра, которое согласно [3], для современных ИИС РВ равняется приблизительно 10 % рабочей полосы локатора. На практике фактическая разрешающая способность по дальности как правило несколько больше (хуже), чем рассчитанное, исходя из значения полосы пропускания локатора.

Разрешающая способность ИИС по частоте (радиальной скорости) определяется величиной, обратной длительности принимаемого сигнала и оценивается величиной . Соответственно, разрешающая способность ИИС по скорости оценивается по формуле

. (6)

При анализе возможностей ИИС важно знать точность измерения локатором координат цели. Точность измерения координат зависит от разрешающей способности по этой координате и отношения сигнал/шум ( snr ), при котором производится измерение. В качестве оценки точности измерения угла (δΘ), дальности (δ R ) или скорости (δ V ) используется мера разрешения ИИС по соответствующей координате (т. е. ΔΘ, ), деленная на величину

,(7)

,(8)

.(9)

Для типичных случаев обнаружения цели, требуемое значение , в соответствии с чем точность измерения локатором координаты примерно в 10 раз больше разрешающей способности ИИС по этой координате. При сопровождении цели с использованием многих измерений, производимых в течение длительного времени, значение становится значительно выше, чем при ее обнаружении, в связи с чем точность измерения координаты при сопровождении примерно в 10 раз выше точности измерения в режиме обнаружения [3].

Одним из важнейших комплексных характеристик ИИС является его потенциал, определяемый как произведение средней мощности локатора на площадь его апертуры. Также потенциал определяет максимальную дальность действия локатора.

В статье проанализирован ряд тактико-технических характеристик информационного-измерительных средств реального времени, рассмотрен вопрос значительного увеличения количества объектов наблюдения в ближнем космосе, усложняющего фоно-целевую обстановку; показано, что для нивелирования данного влияния на средства, необходима целенаправленная работа по обоснованию ТТХ.

Литература:

1. Макаренко С. И. Использование космического пространства в военных целях: современное состояние и перспективы развития систем информационно-космического обеспечения и средств вооружения. Системы управления, связи и безопасности, № 4, 2016.
2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. Изд.2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я. Д. Ширмана. — М.: Радиотехника. 2007. — 512 с.
3. Ненартович Н. Э., Горевич Б. Н. BMDS — система противоракетной обороны США. Анализ и моделирование. — М.: ПАО «НПО «Алмаз», 2020. — 352 с.: ил.