Радиолокационный контроль воздушного пространства. Вычислительные сети, теория и практика. Обеспечение электробезопасности при работе с пэвм

18.11.2023Рубрика: Паттайя

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 3(5-6)/1997

О некоторых проблемах контроля за соблюдением порядка использования воздушного пространства

Генерал-полковник В.Ф.МИГУНОВ,

кандидат военных наук

Полковник А.А.ГОРЯЧЕВ

ГОСУДАРСТВУ принадлежит полный и исключительный суверенитет в отношении воздушного пространства над его территорией и территориальными водами. Использование воздушного пространства Российской Федерации регламентируется законами, согласующимися с международными нормами, а также нормативно-правовыми документами Правительства и отдельных ведомств в пределах их компетенции.

Для организации рационального использования воздушного пространства страны, управления воздушным движением, обеспечения безопасности полетов, контроля за соблюдением порядка его использования создана Единая система управления воздушным движением (ЕС УВД). Соединения и части Войск противовоздушной обороны как пользователи воздушного пространства входят в состав объектов управления этой системы и в своей деятельности руководствуются едиными для всех нормативно-правовыми документами. В то же время готовность к отражению внезапного нападения воздушного противника обеспечивается не только непрерывным изучением расчетами командных пунктов Войск ПВО складывающейся обстановки, но и осуществлением контроля за порядком использования воздушного пространства. Правомерен вопрос: нет ли здесь дублирования функций?

Исторически сложилось так, что в нашей стране радиолокационные системы ЕС УВД и Войск ПВО возникли и развивались в большой степени независимо одна от другой. В ряду причин этого - различия в потребностях обороны и народного хозяйства, объемах их финансирования, значительные размеры территории, ведомственная разобщенность.

Данные о воздушной обстановке в системе УВД используются для выработки команд, передаваемых на борт воздушных судов и обеспечивающих их безопасный полет по заранее запланированному маршруту. В системе ПВО они служат для выявления летательных аппаратов, нарушивших государственную границу, управления войсками (силами), предназначенными для уничтожения воздушного противника, наведения средств поражения и радиоэлектронной борьбы на воздушные цели.

Поэтому принципы построения указанных систем, а следовательно, и их возможности значительно различаются. Существенно то, что позиции радиолокационных средств ЕС УВД располагаются вдоль воздушных трасс и в районах аэродромов, создавая поле управления с высотой нижней границы около 3000 м. Радиотехнические подразделения ПВО размещены прежде всего вдоль государственной границы, а нижняя кромка создаваемого ими радиолокационного поля не превышает минимальную высоту полета летательных аппаратов потенциального противника.

Система контроля Войск ПВО за порядком использования воздушного пространства сложилась в 60-е годы. Ее базу составляют радиотехнические войска ПВО, разведывательно-информационные центры (РИЦ) КП соединений, объединений и Центрального командного пункта Войск ПВО. В процессе контроля решаются следующие задачи: обеспечение КП частей, соединений и объединений ПВО данными о воздушной обстановке в их зонах ответственности; своевременное выявление летательных аппаратов, принадлежность которых не установлена, а также иностранных воздушных судов-нарушителей государственной границы; выявление летательных аппаратов, нарушающих порядок использования воздушного пространства; обеспечение безопасности полетов авиации ПВО; содействие органам ЕС УВД в оказании помощи воздушным судам, оказавшимся в форс-мажорных обстоятельствах, а также поисково-спасательным службам.

Слежение за порядком использования воздушного пространства осуществляется на основе радиолокационного и диспетчерского контроля: радиолокационный заключается в сопровождении воздушных судов, установлении их государственной принадлежности и других характеристик с помощью радиолокационных средств; диспетчерский - в определении расчетного местоположения воздушных судов на основе плана (заявок на полеты, расписаний движения) и сообщений о фактических полетах, . поступающих на командные пункты Войск ПВО от органов ЕС УВД и ведомственных пунктов управления в соответствии с требованиями Положения о порядке использования воздушного пространства.

При наличии данных радиолокационного и диспетчерского контроля по воздушному судну производится их отождествление, т.е. устанавливается однозначная связь между информацией, полученной инструментальным способом (координаты, параметры движения, данные радиолокационного опознавания), и сведениями, содержащимися в извещении о полете данного объекта (номер рейса или заявки, бортовой номер, исходный, промежуточные и конечный пункты маршрута и др.). В случае если не удалось отождествить радиолокационную информацию с планово-диспетчерской, то обнаруженное воздушное судно классифицируется как нарушитель порядка использования воздушного пространства, данные о нем немедленно передаются взаимодействующему органу УВД и принимаются адекватные обстановке меры. При отсутствии связи с нарушителем или когда командир воздушного судна не выполняет распоряжения диспетчера, истребители ПВО осуществляют его перехват и сопровождение до назначенного аэродрома.

В числе проблем, оказывающих наиболее сильное влияние на качество функционирования системы контроля, следует в первую очередь назвать недостаточную разработанность нормативно-правовой базы, регламентирующей использование воздушного пространства. Так, неоправданно затянулся процесс определения статуса границы России с Белоруссией, Украиной, Грузией, Азербайджаном и Казахстаном в воздушном пространстве и порядка контроля за ее пересечением. В результате возникшей неопределенности выяснение принадлежности воздушного судна, осуществляющего полет со стороны указанных государств, заканчивается тогда, когда оно находится уже в глубине территории России. При этом в соответствии с действующими инструкциями часть дежурных сил ПВО приводится в готовность №1, включаются в работу дополнительные силы и средства, т.е. неоправданно расходуются материальные ресурсы и создается излишняя психологическая напряженность у лиц боевых расчетов, чреватая самыми серьезными последствиями. Частично данная проблема решается в результате организации совместного боевого дежурства с силами ПВО Белоруссии и Казахстана. Однако полное ее решение возможно только при замене действующего Положения о порядке использования воздушного пространства новым, учитывающим сложившуюся ситуацию.

С начала 90-х годов условия выполнения задачи контроля за порядком использования воздушного пространства неуклонно ухудшаются. Это обусловлено сокращением численности радиотехнических войск и, как следствие, количества подразделений, причем в первую очередь были расформированы те из них, содержание и обеспечение боевого дежурства которых требовало больших материальных затрат. Но именно эти подразделения, располагавшиеся на морском побережье, на островах, сопках и в горах, имели наибольшую тактическую значимость. Кроме того, недостаточный уровень материального обеспечения привел к тому, что оставшиеся подразделения значительно чаще, чем раньше, теряют боеспособность из-за отсутствия горючего, запасных частей и др. В результате возможности РТВ по осуществлению радиолокационного контроля на малых высотах вдоль границ России значительно снизились.

В последние годы заметно уменьшилось количество аэродромов (посадочных площадок), имеющих прямую связь с ближайшими к ним командными пунктами Войск ПВО. Поэтому сообщения о фактических полетах поступают по обходным каналам связи с большими задержками или не поступают вовсе, что резко снижает достоверность диспетчерского контроля, затрудняет отождествление радиолокационной и планово-диспетчерской информации, не позволяет эффективно использовать средства автоматизации.

Дополнительные проблемы возникли в связи с образованием многочисленных авиапредприятий и появлением авиационной техники в частной собственности отдельных лиц. Известны факты, когда полеты выполняются не только без извещения Войск ПВО, но и без разрешения органов УВД. На региональном уровне существует разобщенность предприятий в вопросах использования воздушного пространства. Коммерционализация деятельности авиапредприятий сказывается даже на представлении ими расписаний движения воздушных судов. Типичной стала ситуация, когда они требуют их оплаты, а войска не располагают средствами для этих целей. Проблема решается путем изготовления неофициальных выписок, которые своевременно не обновляются. Естественно, снижается качество контроля за соблюдением установленного порядка использования воздушного пространства.

Определенное влияние на качество функционирования системы контроля оказали изменения в структуре воздушного движения. В настоящее время наблюдается тенденция роста международных рейсов и полетов вне расписаний, а следовательно, и загруженности соответствующих линий связи. Если учесть, что основным оконечным устройством каналов связи на КП ПВО являются устаревшие телеграфные аппараты, то становится очевидным, почему резко возросло количество ошибок при приеме извещений о планируемых полетах, сообщений о вылетах и др.

Предполагается, что перечисленные проблемы частично будут решены по мере развития Федеральной системы разведки и контроля воздушного пространства, и особенно при переходе к Единой автоматизированной радиолокационной системе (ЕАРЛС). В результате объединения ведомственных радиолокационных систем впервые появится возможность использовать общую информационную модель воздушного движения всеми органами, подключенными к ЕАРЛС в качестве потребителей данных о воздушной обстановке, в том числе командными пунктами Войск ПВО, ПВО Сухопутных войск, ВВС, ВМФ, центрами ЕС УВД, другими ведомственными пунктами управления воздушным движением.

В процессе теоретической проработки вариантов применения ЕАРЛС возник вопрос о целесообразности и в дальнейшем возлагать на Войска ПВО задачу контроля за порядком использования воздушного пространства. Ведь органы ЕС УВД будут иметь ту же информацию о воздушной обстановке, что и расчеты командных пунктов Войск ПВО, и на первый взгляд достаточно контроль осуществлять только силами центров ЕС УВД, которые, имея непосредственную связь с воздушными судами, способны быстрее разобраться в обстановке. В этом случае отпадает необходимость в передаче на командные пункты Войск ПВО большого объема планово-диспетчерской информации и дальнейшем отождествлении ими радиолокационной информации и расчетных данных о местоположении воздушных судов.

Однако Войска ПВО, находясь на страже воздушных рубежей государства, в вопросе выявления воздушных судов - нарушителей государственной границы не могут полагаться исключительно на ЕС УВД. Параллельное решение этой задачи на командных пунктах Войск ПВО и в центрах ЕС УВД сводит к минимуму вероятность ошибки и обеспечивает устойчивость системы контроля при переходе с мирного положения на военное.

Имеется и другой довод в пользу сохранения существующего порядка на длительную перспективу: дисциплинирующее влияние системы контроля Войск ПВО на органы ЕС УВД. Дело в том, что суточный план полетов отслеживается не только зональным центром ЕС УВД, но и расчетом группы контроля соответствующего командного пункта Войск ПВО. Это касается и многих других вопросов, связанных с полетами воздушных судов. Такая организация способствует оперативному выявлению нарушений порядка использования воздушного пространства и их своевременному устранению. Трудно дать количественную оценку влиянию системы контроля Войск ПВО на безопасность полетов, но практика свидетельствует о прямой связи между надежностью контроля и уровнем безопасности.

В процессе реформирования Вооруженных Сил объективно существует опасность разрушения созданных ранее и достаточно отлаженных систем. Проблемы, рассмотренные в статье, весьма специфичны, однако они тесно связаны с такими крупными государственными задачами, как охрана границ и организация воздушного движения, которые будут актуальны и в обозримом будущем. Поэтому сохранение боеспособности радиотехнических войск, составляющих основу Федеральной системы разведки и контроля воздушного пространства, должно быть проблемой не только Войск ПВО, но и других заинтересованных ведомств.

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 1/2007, стр. 28-33

УДК 621.396.96

И.М. АНОШКИН ,

заведующий отделом Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Приводятся принципы построения и оцениваются возможности перспективных многопозиционных радиолокационных систем ПВО, которые позволят вооруженным силам США и их союзников решать качественно новые задачи по скрытному наблюдению и контролю воздушного пространства.

Постоянный рост требований к объему и качеству радиолокационной информации о воздушной и помеховой обстановке, обеспечению высокой защищенности информационных средств от воздействия средств радиоэлектронной борьбы противника вынуждает зарубежных военных специалистов не только искать новые технические решения в создании различных компонентов радиолокационных станций (РЛС), которые являются основными информационными датчиками в системах ПВО, управления воздушным движением и др., но и развивать новые нетрадиционные направления в данной области разработки и создания военной техники .

Одним из таких перспективных направлений является много -позиционная радиолокация. Исследования и разработки, проводимые США и рядом стран НАТО (Великобритании, Франции, ФРГ) в данной области, направлены на повышение информативности, помехозащищенности и живучести радиолокационных средств и систем различного назначения за счет использования в их работе бистатических и многопозиционных режимов работы. Кроме того, это обеспечивает надежное наблюдение за малозаметными воздушными целями (ВЦ), в том числе, крылатыми ракетами и самолетами, изготовленными с использованием технологии «Стелт», действующими в условиях радиоэлектронного и огневого подавления со стороны противника, а также переотражений от подстилающей поверхности и местных предметов. Под многопозиционной радиолокационной системой (МПРС) следует понимать совокупность передающих и приемных пунктов, обеспечивающих создание радиолокационного поля с требуемыми параметрами. Основу МПРС (как ее отдельные ячейки) составляют бистатические РЛС в составе передатчик - приемник, разнесенные в пространстве. Когда передатчики выключены, такая система при наличии соответствующих линий связи между приемными пунктами, может работать в пассивном режиме, определяя координаты объектов, излучающих электромагнитные волны.

Для обеспечения повышенной скрытности работы подобных систем в боевых условиях рассматриваются различные принципы их построения: наземного, воздушного, космического и смешанных вариантов базирования, использующих зондирующее излучение штатных РЛС, постановщиков активных помех противника, а также радиотехнических систем (рис. 1), нетрадиционных для радиолокации (телевизионных и радиовещательных передающих станций, различных систем и средств связи и т.д.). Наиболее интенсивно работы в данном направлении ведутся в США.

Возможность иметь систему радиолокационного поля, совпадающего с полем покрытия, формируемым зонами подсвета телевизионных, радиовещательных передающих станций (РТПС), базовых станций сотовой телефонной связи и т.п., обусловлена тем, что высота их антенных башен может достигать 50...250 м, а формируемая ими всенаправленная зона подсвета прижата к поверхности земли. Простейший пересчет по формуле дальности прямой видимости показывает, что летательные аппараты, летящие на предельно малых высотах, попадают в поле подсвета таких передатчиков, начиная с расстояния 50 - 80 км.

В отличие от совмещенных (моностатических) РЛС, зона обнаружения целей МПРС, кроме энергетического потенциала и условий радиолокационного наблюдения, в значительной степени зависит от геометрии их построения, количества и взаимного положения передающих и приемных пунктов. Понятие «максимальная дальность обнаружения» здесь является величиной, которую нельзя однозначно определить энергетическим потенциалом, как это имеет место для совмещенных РЛС. Максимальная дальность обнаружения ВЦ бистатической РЛС как элементарной ячейки МПРС определяется формой овала Кассини (линий постоянных отношений «сигнал/шум»), которому соответствует семейство изодальностных кривых или линий постоянных суммарных дальностей (эллипсов), определяющих положение цели на овале (рис.2) в соответствии с выражением

Уравнение радиолокации для определения максимальной дальности действия бистатической РЛС имеет вид

где rl,r2 - расстояния от передатчика до цели и от цели до приемника;

Pt - мощность передатчика, Вт;

G t, GT - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

Pmin - предельная чувствительность приемного устройства;

k - постоянная Больцмана;

v1, v2 - коэффициенты потерь при распространении радиоволн на пути от передатчика к цели и от цели к приемнику.

Площадь зоны обнаружения МПРС, состоящей из одного передающего и нескольких приемных пунктов (либо наоборот), может значительно превосходить площадь зоны обнаружения эквивалентной совмещенной РЛС.

Следует отметить, что значение эффективной площади рассеяния (ЭПР) в бистатической РЛС для одной и той же цели отличается от ее ЭПР, измеренной в однопозиционной РЛС. При ее приближении к линии базы (линия «передатчик - приемник») L наблюдается эффект резкого возрастания ЭПР (рис. 3), причем максимальное значение последней наблюдается при нахождении цели на линии базы и определяется по формуле

где А - площадь поперечного сечения объекта, перпендикулярная направлению распространения радиоволн, м;

λ - длина волны, м.

Использование данного эффекта позволяет более эффективно обнаруживать малозаметные цели, в том числе изготовленные с применением технологии «Стелт». Многопозиционная радиолокационная система может быть реализована на основе различных вариантов геометрии ее построения с использованием как мобильных, так и стационарных пунктов приема.

Концепция МПРС разрабатывается в США с начала 1950-х годов в интересах их использования для решения различных задач, прежде всего контроля воздушно-космического пространства. Проводимые работы носили в основном теоретический, а в отдельных случаях экспериментальный характер. Интерес к многопозиционным радиолокационным системам вновь возник в конце 1990-х годов с появлением высокопроизводительных компьютеров и средств обработки сложных сигналов (радиолокационных, помеховых, сигналов радиотелевизионных передающих станций, радиосигналов станций мобильной связи и пр.), способных обеспечить обработку больших объемов радиолокационной информации для достижения приемлемых точностных характеристик подобных систем . Кроме того, появление космической радионавигационной системы GPS (Global Position System) позволяет производить точную топопривязку и жесткую временную синхронизацию элементов МПРС, что является необходимым условием при корреляционной обработке сигналов в подобных системах. Радиолокационные характеристики сигналов, излучаемых телевизионными (ТВ) и частотно-модулированными (ЧМ) радиовещательными передающими станциями с радиотелефонными станциями сотовой GSM связи приведены в таблице 1.

Основной характеристикой радиосигналов с точки зрения их использования в радиолокационных системах является их функция неопределенности (времячастотная функция рассогласования или так называемое «тело неопределенности»), которая определяет разрешающую способность по времени запаздывания (дальности) и частоте Доплера (радиальной скорости). В общем случае она описывается следующим выражением

На рис. 4 - 5 приведены функции неопределенности телевизионных сигналов изображения и звукового сопровождения, УКВ ЧМ радиосигналов и сигналов цифрового широкополосного аудиовещания.

Как следует из анализа приведенных зависимостей, функция неопределенности ТВ сигнала изображения носит многопиковый характер, обусловленный его кадровой и строчной периодичностью. Непрерывный характер ТВ сигнала позволяет осуществлять частотную селекцию эхо-сигналов с высокой точностью, однако наличие в нем периодичности кадров приводит к появлению мешающих составляющих в его функции рассогласования, следующих через 50 Гц. Изменение средней яркости передаваемого ТВ изображения приводит к изменению средней мощности излучения и изменению уровня главного и боковых пиков его времячастотной функции рассогласования. Важным достоинством ТВ сигнала звукового сопровождения и частотно-модулированных сигналов УКВ радиовещания является однопиковый характер их тел неопределенности, что облегчает разрешение эхо-сигналов как по времени запаздывания, так и по частоте Доплера. Однако их нестационарность по ширине спектра оказывает сильное влияние на форму и ширину центрального пика функций неопределенности.

Подобные сигналы в традиционном понимании не предназначены для решения задач радиолокации, так как не обеспечивают требуемую разрешающую способность и точность определения координат целей. Однако совместная обработка в реальном масштабе времени сигналов, излучаемых различными разнотипными средствами, отраженных от ВЦ и одновременно принимаемых в нескольких пунктах приема, позволяет обеспечить требуемые точностные характеристики системы в целом. Для этого предусматривается использование новых адаптивных алгоритмов цифровой обработки радиолокационной информации и применение высокопроизводительных вычислительных средств нового поколения.

Особенностью МПРС с внешними передатчиками подсвета целей является наличие мощных прямых (проникающих) сигналов передатчиков, уровень которых может на 40 - 90 дБ превышать уровень сигналов, отраженных от целей. Для снижения мешающего влияния проникающих сигналов передатчиков и переотражений от подстилающей поверхности и местных предметов с целью расширения зоны обнаружения необходимо применять специальные меры: пространственную режекцию мешающих сигналов, методы автокомпенсации с частотно-селективной обратной связью на высокой и промежуточной частоте, подавление на видеочастоте и др.

Несмотря на то, что работы в данном направлении проводились на протяжении достаточно продолжительного периода, только в последнее время после появления относительно недорогих сверхскоростных цифровых процессоров, позволяющих обрабатывать большие объемы информации, впервые появилась реальная возможность создания экспериментальных образцов, отвечающих современным тактико-техническим требованиям.

Специалистами американской фирмы «Локхид Мартин» на протяжении последних пятнадцати лет проводится разработка перспективной трехкоординатной радиолокационной системы обнаружения и сопровождения воздушных целей на основе многопозиционных принципов построения, которая получила наименование «Сайлент Сентри» (Silent Sentry) .

Она обладает принципиально новыми возможностями по скрытному наблюдению за воздушной обстановкой. В составе системы отсутствуют собственные передающие устройства, что обусловливает возможность работы в пассивном режиме и не позволяет противнику определять местонахождение ее элементов средствами радиотехнической разведки. Скрытному применению МПРС «Сайлент Сентри» способствует также отсутствие в составе ее приемных пунктов вращающихся элементов и антенн с механическим сканированием диаграммы направленности антенны. В качестве основных источников, обеспечивающих формирование зондирующих сигналов и подсвет целей, используются непрерывные сигналы с амплитудной и частотной модуляцией, излучаемые телевизионными и радиовещательными ультракоротковолновыми передающими станциями, а также сигналы других радиотехнических средств, расположенных в зоне действия системы, в том числе РЛС ПВО и управления воздушным движением, радиомаяков, средств навигации, связи и др. Принципы боевого применения системы «Сайлент Сентри» представлены на рис. 6.

По мнению разработчиков, система позволит одновременно сопровождать большое число ВЦ, количество которых будет ограничиваться только возможностями устройств обработки радиолокационной информации. При этом пропускная способность системы «Сайлент Сентри» (по сравнению с традиционными радиолокационными средствами, у которых данный показатель в значительной степени зависит от параметров антенной системы РЛС и устройств обработки сигналов) не будет ограничена параметрами антенных систем и приемных устройств. Кроме того, по сравнению с обычными РЛС, обеспечивающими дальность обнаружения низколетящих целей до 40 - 50 км, система «Сайлент Сентри» позволит их обнаруживать и сопровождать на дальностях до 220 км как за счет более высокого уровня мощности сигналов, излучаемых передающими устройствами телевизионных и радиовещательных станций (десятки киловатт в непрерывном режиме), так и за счет размещения их антенных устройств на специальных вышках (до 300 м и более) и естественных возвышенностях (холмах и горах) для обеспечения максимально возможных зон уверенного приема телевизионных и радиопередач. Их диаграмма направленности прижата к поверхности земли, что также способствует повышению возможностей системы по обнаружению низколетящих целей.

Первый экспериментальный образец мобильного приемного модуля системы, в состав которого входят четыре контейнера с однотипными блоками вычислительных средств (размерами 0,5X0,5X0,5 м каждый) и антенная система (размерами 9X2,5 м), был создан в конце 1998 года. В случае их серийного производства стоимость одного приемного модуля системы будет составлять в зависимости от состава используемых средств от 3 до 5 млн. долл.

Создан также стационарный вариант приемного модуля системы «Сайлент Сентри», характеристики которого приведены в табл. 2. В нем используется антенное устройство с фазированной антенной решеткой (ФАР) увеличенных размеров по сравнению с мобильным вариантом, а также вычислительные средства, обеспечивающие производительность в два раза выше, чем у мобильного варианта. Антенная система смонтирована на боковой поверхности здания, плоская ФАР которой направлена в сторону международного аэропорта им. Дж.Вашингтона в г. Балтимор (на удалении около 50 км от передающего пункта).

В состав отдельного приемного модуля стационарного типа системы «Сайлент Сентри» входят:

антенная система с ФАР (линейной или плоской) целевого канала, обеспечивающая прием сигналов, отраженных от целей;

антенны «опорных» каналов, обеспечивающие прием прямых (опорных) сигналов передатчиков подсвета целей;

приемное устройство с большим динамическим диапазоном и системами подавления мешающих сигналов передатчиков подсвета целей;

аналогово-цифровой преобразователь радиолокационных сигналов;

высокопроизводительный цифровой процессор обработки радиолокационной информации производства фирмы «Силикон Графике», обеспечивающий выдачу данных в реальном масштабе времени не менее чем о 200 воздушных целях;

устройства отображения воздушной обстановки;

процессор анализа фоново-целевой обстановки, обеспечивающий оптимизацию выбора в каждый конкретный момент работы тех или иных типов сигналов зондирующего излучения и передатчиков подсвета целей, находящихся в зоне действия системы, для получения максимального отношения «сигнал/шум» на выходе устройства обработки радиолокационной информации;

средства регистрации, записи и хранения информации;

тренажно-имитационная аппаратура;

средства автономного энергоснабжения.

В состав приемной ФАР входят несколько подрешеток, разработанных на основе существующих типов коммерческих антенных систем различного диапазона и назначения. В качестве экспериментальных образцов в нее дополнительно включены обычные приемные телевизионные антенные устройства. Одно приемное полотно ФАР способно обеспечить зону обзора в азимутальном секторе до 105 град, и в угломес-тном секторе до 50 град., а наиболее эффективный уровень приема отраженных от целей сигналов обеспечивается в азимутальном секторе до 60 град. Для обеспечения перекрытия круговой зоны обзора по азимуту возможно использование несколько полотен ФАР.

Внешний вид антенных систем, приемного устройства и экрана устройства отображения обстановки стационарного и мобильного вариантов приемного модуля системы «Сайлент Сентри» приведен на рисунке 7. Испытания системы в реальных условиях были проведены в марте 1999 г. (Форт Стюарт, шт. Джорджия). При этом обеспечивалось наблюдение (обнаружение, сопровождение, определение пространственных координат, скорости и ускорения) в пассивном режиме за различными аэродинамическими и баллистическими целями.

Основная задача дальнейших работ по созданию системы «Сайлент Сентри» в настоящее время связана с улучшением ее возможностей, в частности, введением в режим распознавания целей. Данная задача частично решается в уже созданных образцах, однако не в реальном масштабе времени. Кроме того, прорабатывается вариант системы, в котором в качестве передатчиков подсвета целей предполагается использовать бортовые РЛС самолетов дальнего радиолокационного обнаружения и управления.

В Великобритании работы в области многопозиционных радиолокационных систем подобного назначения велись с конца 1980-х годов. Были разработаны и развернуты различные экспериментальные образцы бистатических радиолокационных систем, приемные модули которых дислоцировались в районе лондонского аэропорта «Хитроу» (рис. 8). В качестве передатчиков подсвета целей использовались штатные средства радиотелевизионных передающих станций и РЛС управления воздушным движением. Кроме того, были разработаны экспериментальные образцы доплеровских РЛС переднего рассеяния, использующие эффект возрастания ЭПР целей при их приближении к линии базы бистатической системы с телевизионным подсветом. Исследования в области создания МПРС с использованием радиотелевизионных передающих станций в качестве источников облучения ВЦ проводились в исследовательском институте Министерства обороны Норвегии, о чем сообщалось на сессии ведущих норвежских институтов и фирм-разработчиков по перспективным проектам создания и развития новой радиоэлектронной военной техники и технологий в июне 2000 г.

В качестве источников сигналов, зондирующих воздушное пространство, также могут использоваться базовые станции мобильной сотовой связи дециметрового диапазона длин волн. Работы в этом направлении по созданию собственных версий пассивных радиолокационных систем проводят специалисты немецкой компании «Сименс», британских фирм Roke Manor Research и BAE Systems, французского космического агентства ONERA .

Определять местоположение ВЦ планируется путем вычисления разности фаз сигналов, излучаемых несколькими базовыми станциями, координаты которых известны с высокой точностью. При этом основной технической проблемой является обеспечение синхронизации таких измерений в пределах нескольких наносекунд. Решить ее предполагается, применив технологии высокостабильных эталонов времени (атомных часов, установленных на борту космических аппаратов), разработанные при создании космической радионавигационной системы «Навстар».

Такие системы будут иметь высокий уровень живучести, так как при их функционировании отсутствуют какие-либо признаки использования базовых станций телефонной мобильной связи в качестве передатчиков РЛС. Если же противник каким-либо образом сможет установить этот факт, он будет вынужден уничтожить все передатчики телефонной сети, что представляется маловероятным, учитывая современный масштаб их развертывания. Выявление и уничтожение самих приемных устройств таких радиолокационных систем с помощью технических средств практически невозможно, так как во время своего функционирования они используют сигналы стандартной мобильной телефонной сети. Применение постановщиков помех, по мнению разработчиков, окажется также неэффективным в связи с тем, что в работе рассматриваемых вариантов МПРС возможен режим, в котором устройства РЭП сами окажутся дополнительными источниками подсветки воздушных целей.

В октябре 2003 г. компания Roke Manor Research в ходе военных учений на полигоне Salisbury Plain продемонстрировала руководству британского Министерства обороны вариант пассивной радиолокационной системы Celldar (сокращение от Cellular phone radar). Стоимость демонстрационного прототипа, состоящего из двух обычных параболических антенн, двух мобильных телефонов (выполнявших роль «сот») и ПК с аналого-цифровым преобразователем, составила немногим более 3 тыс. долл. Как полагают зарубежные специалисты, военное ведомство любой страны, обладающей развитой инфраструктурой мобильной телефонной связи, способно создать подоб
ные радиолокационные системы. При этом передатчики телефонной сети могут использоваться без ведома их операторов. Расширить возможности систем подобных Celldar удастся за счет вспомогательных средств, таких, к примеру, как акустические датчики.

Таким образом, создание и принятие на вооружение многопозиционных радиолокационных систем типа «Сайлент Сентри» или Celldar позволит вооруженным силам США и их союзников решать качественно новые задачи по скрытному наблюдению и контролю воздушного пространства в зонах возможных вооруженных конфликтов в отдельных регионах мира. Кроме того, они могут привлекаться для решения задач управления воздушным движением, борьбы с распространением наркотиков и др.

Как показывает опыт войн последнего 15-летия, традиционные системы ПВО обладают низкой помехоустойчивостью и живучестью, прежде всего от воздействия высокоточного оружия. Поэтому недостатки средств активной радиолокации должны быть максимально нейтрализованы дополнительными средствами - пассивными средствами разведки целей на малых и предельно малых высотах. Разработка многопозиционных радиолокационных систем, использующих внешнее излучение различных радиотехнических средств, достаточно активно проводилась в СССР, особенно в последние годы его существования. В настоящее время в ряде стран СНГ продолжаются теоретические и экспериментальные исследования по созданию МПРС. Следует отметить, что аналогичные работы в данной области радиолокации проводятся и отечественными специалистами. В частности, была создана и прошла успешные испытания экспериментальная бистатическая РЛС «Поле» , где в качестве передатчиков подсвета целей используются радиотелевизионные передающие станции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Jane"s Defense Equipment (Электронная библиотека вооружений стран мира), 2006 - 2007.

3. H. D. Griffiths. Bistatic and Multistatic Radar. - University College London, Dept. Electronic and Electrical Engineering. Torrington Place, London WC1E 7JE, UK.

4. Jonathan Bamak, Dr. Gregory Baker, Ann Marie Cunningham, Lorraine Martin. Silent Sentry™ Passive Surveillance // Aviation Week&Space Technology. - June 7, 1999. - P.12.

5. Редким доступа: http://www.roke.co/. uk/sensors/stealth/celldar.asp.

6. Каршакевич Д. Феномен радара «Поле» // Армия. - 2005 - № 1. - С. 32 - 33.

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

BC / NW 2015 № 2 (27): 13 . 2

КОНТРОЛЬ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА ЧЕРЕЗ КОСМОС

Климов Ф.Н., Кочев М. Ю., Гарькин Е.В., Луньков А.П.

Высокоточные средства воздушного нападения, такие как крылатые ракеты и беспилотные ударные самолёты, в процессе своего совершенствования стали обладать большой дальностью от 1500 до 5000 километров. Малозаметность таких целей во время полёта требует их обнаружения и идентификации на траектории разгона. Зафиксировать такую цель на большом расстоянии возможно, либо загоризонтными радиолокационными станциями (ЗГ РЛС), либо с помощью локационных или оптических систем спутникового базирования.

Ударные беспилотные самолёты и крылатые ракеты летают чаще всего со скоростями близкими к скоростям пассажирских воздушных судов, следовательно, нападение такими средствами может быть замаскировано под обычное воздушное движение. Это ставит перед системами контроля воздушного пространства задачу выявления и идентификации таких средств нападения от момента пуска и на максимальной дальности от рубежей эффективного поражения их средствами ВКС. Для решения данной задачи необходимо применять все имеющиеся и разрабатываемые системы контроля и наблюдения за воздушным пространством, в том числе загоризонтные РЛС и спутниковые группировки.

Запуск крылатой ракеты или ударного беспилотного самолёта может быть осуществлён из торпедного аппарата сторожевого катера, с внешней подвески самолёта или с пусковой установки замаскированной под стандартный морской контейнер, расположенный на гражданском сухогрузе, автомобильном прицепе, железнодорожной платформе. Спутники системы предупреждения о ракетном нападении уже сегодня фиксируют и отслеживают координаты запусков беспилотных самолётов или крылатых ракет в горах и в океане по факелу двигателя на участке разгона. Следовательно, спутникам системы предупреждения о ракетном нападении необходимо отслеживать не только территорию вероятного противника, но и акваторию океанов и материков глобально.

Размещение радиолокационных систем на спутниках, для контроля воздушно-космического пространства сопряжено сегодня с трудностями технологического и финансового характера. Но в современных условиях такая новая технология как вещательное автоматическое зависимое наблюдение (АЗН-В) может быть использована для контроля воздушного пространства через спутники. Информацию с коммерческих воздушных судов по системе АЗН-В можно собирать с помощью спутников, разместив на их борту приёмники, работающие на частотах АЗН-В и ретрансляторы полученной информации на наземные центры контроля воздушного пространства. Таким образом, есть возможность создать глобальное поле электронного наблюдения за воздушным пространством планеты. Спутниковые группировки могут стать источниками полётной информации о воздушных судах на достаточно больших территориях.

Информация о воздушном пространстве, приходящая от приёмников системы АЗН-В расположенных на спутниках, даёт возможность контролировать воздушные суда над океанами и в складках местности горных массивов континентов. Эта информация позволит нам выделять средства воздушного нападения из потока коммерческих воздушных судов с последующей их идентификацией.

Идентификационная информация АЗН-В о коммерческих воздушных судах, поступающая через спутники, создаст возможность снизить риски терактов и диверсий в наше время. Кроме того такая информация даст возможность обнаруживать аварийные воздушные суда и места авиационных катастроф в океане вдали от берегов.

Оценим возможность применения различных спутниковых систем для приёма полётной информации самолётов по системе АЗН-В и ретрансляции данной информации на наземные комплексы контроля воздушного пространства. Современные воздушные суда передают полётную информацию по системе АЗН-В с помощью бортовых транспондеров мощностью 20 Вт на частоте 1090 МГц.

Система АЗН-В работает на частотах, которые свободно проникают через ионосферу Земли. Передатчики системы АЗН-В, расположенные на борту воздушных судов имеют ограниченную мощность, следовательно, приёмники, расположенные на борту спутников должны иметь достаточную чувствительность.

Используя энергетический расчёт спутниковой линии связи Самолёт-Спутник, мы можем оценить максимальную дальность, на которой возможен приём информации спутником с воздушных судов. Особенность используемой спутниковой линии это ограничения на массу, габаритные размеры и энергопотребление, как бортового транспондера самолёта, так и бортового ретранслятора спутника.

Для определения максимальной дальности, на которой возможен приём спутником АЗН-В сообщений, воспользуемся известным уравнением для линии спутниковых систем связи на участке земля – ИСЗ:

где

– эффективная мощность сигнала на выходе передатчика ;

– эффективная мощность сигнала на входе приемника;

– коэффициент усиления передающей антенны;

– наклонная дальность от КА до приёмной ЗС;

–длина волны на линии «ВНИЗ»

волны на линии «Вниз»;

– эффективная площадь апертуры передающей антенны;

– коэффициент передачи волноводного тракта между передатчиком и антенной КА;

– КПД волноводного тракта между приёмником и антенной ЗС;

Преобразуя формулу – находим наклонную дальность, на которой возможен приём спутником полётной информации:

d = .

Подставляем в формулу параметры соответствующие стандартному бортовому транспондеру и приёмному стволу спутника. Как показывают расчёты, максимальная дальность передачи на линии самолёт-спутник равна 2256 км. Такая наклонная дальность передачи на линии самолёт-спутник возможна только при работе через низкоорбитальные группировки спутников. При этом, мы используем стандартное бортовое оборудование воздушных судов, не усложняя требования к коммерческим летательным аппаратам.

Наземная станция приёма информации имеет значительно меньшие ограничения по массе и габаритам чем бортовая аппаратура спутников и самолётов. Такая стация может быть оснащена более чувствительными приёмными устройствами и антеннами с высоким коэффициентом усиления. Следовательно, дальность связи на линии спутник-земля зависит только от условий прямой видимости спутника.

Используя данные орбит спутниковых группировок, мы можем оценить максимальную наклонную дальность связи между спутником и наземной станцией приёма по формуле:

где Н–высота орбиты спутника;

– радиус Земной поверхности.

Результаты расчётов максимальной наклонной дальности для точек на различных географических широтах представлены в таблице 1.

		Орбком	Иридиум	Гонец	Глобалстар	Сигнал
Высота орбиты, км				1400	1414	1500
Радиус Земли северный полюс, км	6356,86	2994,51	3244,24	4445,13	4469,52	4617,42
Радиус Земли северный полярный круг, км	6365,53	2996,45	3246,33	4447,86	4472,26	4620,24
Радиус Земли 80°, км	6360,56	2995,34	3245,13	4446,30	4470,69	4618,62
Радиус Земли 70°, км	6364,15	2996,14	3245,99	4447,43	4471,82	4619,79
Радиус Земли 60°, км	6367,53	2996,90	3246,81	4448,49	4472,89	4620,89
Радиус Земли 50°, км	6370,57	2997,58	3247,54	4449,45	4473,85	4621,87
Радиус Земли 40°, км	6383,87	3000,55	3250,73	4453,63	4478,06	4626,19
Радиус Земли 30°, км	6375,34	2998,64	3248,68	4450,95	4475,36	4623,42
Радиус Земли 20°, км	6376,91	2998,99	3249,06	4451,44	4475,86	4623,93
Радиус Земли 10°, км	6377,87	2999,21	3249,29	4451,75	4476,16	4624,24
Радиус Земли экватор, км	6378,2	2999,28	3249,37	4451,85	4476,26	4624,35

Максимальная дальность передачи на линии самолёт-спутник меньше чем максимальная наклонная дальность на линии спутник-земля у спутниковых систем Орбком, Иридиум и Гонец. Наиболее близка максимальная наклонная дальность данные к рассчитанной максимальной дальности передачи данных у спутниковой системы Орбком.

Расчёты показывают, что возможно создать систему наблюдения за воздушным пространством, использующую спутниковую ретрансляцию АЗН-В сообщений с воздушных судов на наземные центры обобщения полётной информации. Такая система наблюдения позволит увеличить дальность контролируемого пространства с наземного пункта до 4500 километров без использования межспутниковой связи, что обеспечит увеличение зоны контроля воздушного пространства. При использовании каналов межспутниковой связи мы сможем контролировать воздушное пространство глобально.

Рис.1 «Контроль воздушного пространства с помощью спутников»

Рис.2 «Контроль воздушного пространства с межспутниковой связью»

Предлагаемый метод контроля воздушного пространства позволяет:

Расширить зону действия системы контроля воздушного пространства, в том числе на акваторию океанов и территорию горных массивов до 4500 км от приёмной наземной стации;

При использовании межспутниковой системы связи, контролировать воздушное пространство Земли возможно глобально;

Получать полётную информацию от воздушных судов независимо от зарубежных систем наблюдения воздушного пространства;

Селектировать воздушные объекты, отслеживаемые ЗГ РЛС по степени их опасности на дальних рубежах обнаружения.

Литература:

1. Федосов Е.А. «Полвека в авиации». М: Дрофа, 2004.

2. «Спутниковая связь и вещание. Справочник. Под редакцией Л.Я.Кантора». М: Радио и связь, 1988.

3. Андреев В.И. «Приказ Федеральной службы воздушного транспорта РФ от 14 октября 1999г. № 80 «О создании и внедрении системы радиовещательного автоматического зависимого наблюдения в гражданской авиации России».

4. Трасковский А. «Авиационная миссия Москвы: базовый принцип безопасного управления». «Авиапанорама». 2008. №4.

настоящих Федеральных правил

144. Контроль за соблюдением требований настоящих Федеральных правил осуществляется Федеральным агентством воздушного транспорта, органами обслуживания воздушного движения (управления полетами) в установленных для них зонах и районах.

Контроль за использованием воздушного пространства Российской Федерации в части выявления воздушных судов - нарушителей порядка использования воздушного пространства (далее - воздушные суда-нарушители) и воздушных судов - нарушителей правил пересечения государственной границы Российской Федерации осуществляется Министерством обороны Российской Федерации.

145. В случае если органом обслуживания воздушного движения (управления полетами) выявляется нарушение порядка использования воздушного пространства Российской Федерации, информация об указанном нарушении немедленно доводится до сведения органа противовоздушной обороны и командира воздушного судна, если с ним установлена радиосвязь.

146. Органы противовоздушной обороны обеспечивают радиолокационный контроль воздушного пространства и представляют соответствующим центрам Единой системы данные о движении воздушных судов и других материальных объектов:

а) угрожающих незаконным пересечением или незаконно пересекающих государственную границу Российской Федерации;

б) являющихся неопознанными;

в) нарушающих порядок использования воздушного пространства Российской Федерации (до момента прекращения нарушения);

г) передающих сигнал "Бедствие";

д) выполняющих полеты литеров "A" и "K";

е) выполняющих полеты для проведения поисково-спасательных работ.

147. К нарушениям порядка использования воздушного пространства Российской Федерации относятся:

а) использование воздушного пространства без разрешения соответствующего центра Единой системы при разрешительном порядке использования воздушного пространства, за исключением случаев, указанных в пункте 114 настоящих Федеральных правил;

б) несоблюдение условий, доведенных центром Единой системы в разрешении на использование воздушного пространства;

в) невыполнение команд органов обслуживания воздушного движения (управления полетами) и команд дежурного воздушного судна Вооруженных Сил Российской Федерации;

г) несоблюдение порядка использования воздушного пространства приграничной полосы;

д) несоблюдение установленных временного и местного режимов, а также кратковременных ограничений;

е) полет группы воздушных судов в количестве, превышающем количество, указанное в плане полета воздушного судна;

ж) использование воздушного пространства запретной зоны, зоны ограничения полетов без разрешения;

з) посадка воздушного судна на незапланированный (незаявленный) аэродром (площадку), кроме случаев вынужденной посадки, а также случаев, согласованных с органом обслуживания воздушного движения (управления полетами);

и) несоблюдение экипажем воздушного судна правил вертикального и горизонтального эшелонирования (за исключением случаев возникновения на борту воздушного судна аварийной ситуации, требующей немедленного изменения профиля и режима полета);