РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА РТВ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
Радиолокационная техника РТВ представляет собой сложную совокупность (систему) образцов РЛС. Эта система сложилась исторически и развивается на протяжении десятилетий, подчиняясь определенным закономерностям. Сложность системы радиоэлектронной техники РТВ обусловлено:
· Разнообразием классов, типов, технических решений и элементарной базы радиоэлектронных средств (РЭС) одновременно и совместно находящихся в эксплуатации;
· Территориальным распределением и разнообразными климатическими условиями эксплуатации;
· Необходимостью многоуровневого информационного обмена т сопряжения РЭТ РТВ с разнообразными потребителями информации;
· Большим суммарным расходом ресурсов (людских, энергии, топлива, материальных и денежных средств) на эксплуатацию и поддержания боевой готовности РЭТ;
· Постоянным обновлением типажа РЭТ, совершенствованием парка РЭТ по частям (элементам), необходимостью обеспечения совместимости (совместная эффективная работа) РЭТ разных типов и поколений.
Таким образом, под радиолокационной системой понимают развернутую на местности группировку РТВ, между элементами которой существуют функциональные связи для сбора, обработки и выдачи радиолокационной информации (РЛИ), предназначенной для оценки воздушной обстановки и обеспечения боевых действий Войск ВВС и ПВО (зенитных ракетных войск и авиации).
В целом, система- это совокупность элементов, закономерно связанных друг с другом в единое целое, которое обладает свойствами отсутствующими у элементов, его образующих.
Основные признаки системы: структура, иерархия в организации, наличие подсистем (элементов), закономерная связь между образующими её подсистемами, наличие входа и выхода, ориентированность в пространстве- охват определенной части физического пространства в соответствии с целевым назначением.
Разнообразие и сложность функционирования систем требует особого подхода к их изучению и проектированию. Особый интерес представляют большие системы. Точных количественных оценок это понятие не имеет. Однако качественно система может быть отнесена к разряду больших систем, если обладает следующими признаками (свойствами):
· Имеет сложную структуру и состоит из ряда взаимосвязанных подсистем;
· Характеризуется сложными процессами взаимодействия, которые имеют не только детерминированный, но и вероятностный характер;
· Имеет ясно выраженное целевое назначение;
· Характеризуется многоэтапностью жизненного цикла (разработка, изготовление, испытание, эксплуатация, модернизация).
И так, прежде всего, к большим системам можно отнести систему ПСО (рис. 1.1.)
| Радиолокационная система |
| Системы ЗРВ, ИА |
| СВН в полёте |
| Система управления |
Рис. 1.1. Система ПСО
Из рис.1.1. видно, что большую систему по функциональному признаку можно разделить на следующие составные части: Исполнительную, информационную и управляющую.
Исполнительная часть (системы ЗРВ и ИА) располагает некоторыми возможностями или ресурсами, которые расходуются в соответствии с целевым назначением системы.
Информационная часть (радиолокационная система) доставляет в систему управления и непосредственно в исполнительную подсистему всю информацию о состоянии внешней среды (СВН) и результатах взаимодействия с ней.
Управляющая часть перерабатывает информацию, поступающую от информационной и исполнительной части и распределяет возможности и ресурсы информационной и исполнительной части в соответствии с полученной информацией.
В свою очередь радиолокационная система также может рассматриваться как большая система:
· Имеет четкое целевое назначение- разведка и оценка воздушной обстановки и обеспечение боевых действий системы более высокого порядка- системы ПСО (ЗРВ и ИА);
· Имеет сложную структуру - в состав входит большое количество РЭТ различного назначения;
· Характеризуется сложными процессами функционирования (обнаружение цели на фоне помех, определение их текущих координат, обмен информацией между системами управления, ЗРВ и ИА см. Рис.1.1.);
· Имеет иерархическую структуру, т.е. является подсистемой системы ПСО и сама состоит из подсистем:
1. Радиоэлектронная техника- СРЛ, КСА;
2. Радиоэлектронные устройства (передающие, приемные, защиты от помех, антенно-волноводные и т.д. );
3. Функциональные узлы (звенья)- генераторы, усилители, фильтры и т.д.;
4. Схемные элементы (микросхемы, транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды и т.п.).
· Кроме того, радиолокационная система обладает свойствами, которые отсутствуют у образующих её элементов: отдельных СРЛ, КСА.
Радиолокационная система позволяет решать задачи, которые не в состоянии решить отдельные элементы РЭТ:
· Радиолокационная система практически не имеет ограничений по дальности, т.к. её элементы могут быть развернуты на большой территории;
· Радиолокационная система может адаптироваться к изменениям воздушной обстановки;
· Радиолокационная система обеспечивает получение значительно большего объема информации чем отдельные элементы РЭТ;
· Возможности обмена информацией между элементами радиолокационной системы обеспечивают её более высокую надежность и помехоустойчивость.
Радиолокационная система, в свою очередь, также состоит из подсистемы радиолокационного поля и информационно-управляющей подсистемы (см. рис. 1.2).
| Внешняя среда (воздушная и РЭ обстановка) |
| Подсистема РЛ поля Активная радиолокация Пассивная локация САЗО |
| Информационно-управляющая подсистема |
Рис. 1.2. Радиолокационная система
Информационно-управляющая подсистема выполняет функции сбора, обработки и выдачи радиолокационной информации потребителям. Она выполнена в виде сети взаимосвязанных командных пунктов и разведывательно-информационных центров соединений ПВО, оснащаемых комплексами средств автоматизации.
Информационно-управляющая подсистема обеспечивает объединение отдельных отчетов координат целей в трассы (вторичная обработка), отождествление и объединение радиолокационной информации от различных источников (третичная обработка), управление работой подсистемы радиолокационного поля и потоком радиолокационной информации.
Подсистема радиолокационного поля взаимодействует с внешней средой (воздушной и радиоэлектронной (помеховой) обстановкой) используя известные типы радиолокаций: активную эхо-локацию, пассивную локацию источников радиоизлучений (помех) и активную локацию с активным ответом (САЗО для увеличения дальности локации своих истребителей).
Элементы подсистемы радиолокационного поля работают, как правило, в режиме последовательного обзора пространства и добывают первичную радиолокационную информацию в виде дискретных отсчетов координат и признаков, целей с привязкой их во времени в пределах своих зон обнаружения.
Зоной обнаружения целей РЛС, развернутой на конкретной позиции, является та часть воздушного пространства, в пределах которой обеспечивается получение радиолокационной информации о целях определенного класса с показателями качества не хуже заданных. Совокупность зон обнаружения Ωi , включенных РЛС группировки (группировок) РТВ образует радиолокационное поле Ωрлп активной радиолокации
Где Ωi – i-я зона обнаружения (i=1,2,3…).
Данная формула соответствует простому объединению зон обнаружения РЛС. При этом девая часть иногда может быть больше правой за счет информационного или сигнального взаимодействия РЛС группировки (системный эффект). Некоторые области пространства могут принадлежать одновременно нескольким зонам обнаружения РЛС. В этих областях создается многократное РЛП с кратностью S=2;3… .
Радиолокационное поле Ωрлп имеет, как правило, сложную конфигурацию. Его характеризуют набором сечений для заданных высот полета целей над уровнем моря, а на малых высотах – над огибающей рельефа местности. Упрощенное представление о радиолокационном поле дают его параметры: границы (рубежи) поля на заданной высоте, верхняя Нмакс и нижняя Нмин высоты кромок сплошного РЛП.
Учитывая летно-тактические характеристики СВН, предъявляются следующие требования к границам сплошного РЛП по высоте Нмин≤50м, Нмакс≈(30…40)км и более.
Выполнение второго условия можно обеспечить, используя мощные, высокопотенциальные РЛС, а для снижения Нмин требуется или увеличить плотность группировки РТВ, или осуществить подъем РЛС (антенн) на вышки, господствующие высоты, использовать летательные аппараты, в том числе, космического базирования.
Радиолокационная система РТВ складывалась исторически и остается в пределах обозримого будущего в основном как система наземного базирования.
Радиолокационное поле, создаваемое средствами радиолокации различного назначения, работающими на различных принципах, многофункционально, сложно по своей структуре и обеспечивает достаточно устойчивое добывание радиолокационной информации о воздушной обстановке для обеспечения войск в любых условиях.
Основная функция «идеальной» радиолокационной системы – максимально полное, безошибочное отображение и прогнозирование трасс воздушных объектов, и определение их признаков (принадлежность, класс и др.) в реальном масштабе времени. Соответственно основными показателями качества радиолокационной системы могут служить:
· полнота отображения воздушной обстановки (μ);
· достоверность отображения (α);
· точность отображения трасс (σxy).
С помощью данных показателей качества оценивается эффективность радиолокационной системы. Моделируя на ЭВМ процесс функционирования радиолокационной системы при отражении удара СВН, можно рассчитать математические ожидания числа отображаемых трасс 
, числа ложных трасс 
и среднеквадратические ошибки σxy определения координат целей.
Показатели
где М0 – число моделируемых трасс, характеризуют ожидаемые полноту, достоверность и точность отображения трасс для заданной модели удара. Варьируя варианты группировки РТВ и модели ударов СВН, можно обосновать предпочтительный вариант построения, требования к тактико-техническим характеристикам СРЛ и КСА, оценить ожидаемую эффективность радиолокационной системы.
Многомерный критерий качества {μ,α,σxy} нагляден. Требования к его составляющим достаточно просто обосновывается: μ≥0,9; α≤0,1; σxy≈102-103 м. он применим для анализа результатов испытаний или моделирования при известных вариантах обстановки. Однако с его помощью трудно выработать рекомендации по совершенствованию радиолокационной системы, если показатели неудовлетворительны, нет уверенности в представительности оценок эффективности для произвольных условий обстановки.
Приемы усреднения показателей качества по пространству и множеству целей не всегда обоснованы. Многомерный критерий неудобен также для восприятия при оценке состояния радиолокационной системы и организации управления ею.
Поэтому при разработке, принятия на вооружение новых радиолокационных средств и организации их эксплуатации возникает проблема оценки их эффективности. Эффективность любых технических систем, в том числе радиолокационных, определяется их назначением, а также результатами использования по назначению и затратами на создание и эксплуатацию. Чтобы судить об эффективности применения радиолокационной системы, необходим критерий или численный показатель ее оценки. При решении оптимизационных задач, когда показатель (критерий) эффективности зависит от нескольких аргументов, его называют целевой функцией.
На практике находят применение различные критерии оценки эффективности:
где W – результат использования средства по назначению;
C – затраты на его создание и эксплуатацию;
W0 – результат применения средства в случае, когда стоящие перед ним задачи выполняются полностью.
и 
В принципе возможны и другие формы критериев оценки эффективности применения технических средств.[1]
При оценке эффективности применения образцов вооружения и военной техники в качестве показателя W обычно используется математическое ожидание нанесенного или предотвращенного ущерба. Очевидно, что для средств ПВО предпочтителен второй вариант. Основным методом определения численного значения показателя W является статистическое моделирование соответствующих боевых действий на ЭВМ. Показатель С оценивается путем проведения экономических расчетов.
Выбор критерия оценки эффективности большой системы представляет собой сложную и ответственную задачу. Используя положения системного анализа, выбор критерия эффективности применения радиолокационной системы следует производить на основании анализа боевых действий системы ПВО, в качестве подсистемы которой она является. При этом эффективность применения радиолокационной системы определяется тем вкладом, который она вносит в общую эффективность системы ПВО.
Особенность радиолокационной системы состоит в том, что она давно создана, функционирует и требует развития. Поэтому применение к ней принципа системного подхода предполагает обоснование наиболее рациональных путей ее развития:
· обновление образцов РЭТ;
· совершенствование структуры (группировки) подразделений РТВ;
· совершенствование внутрисистемных и межсистемных (с другими средствами ПВО) связей.
Указанные три направления развития тесно взаимосвязаны. Возможны различные сочетания расширенного (экстенсивного) и качественно нового (интенсивного) развития. Особенно динамично в радиолокационной системе должна развиваться РЭТ, пополняться новыми образцами СРЛ и КСА каждые 3-4 года и, в результате, существенно менять свой облик за 10-15 лет, чтобы соответствовать динамике развития СВН. Отсюда следует, что постоянное целенаправленное совершенствование РЭТ – объективно необходимое условие и основное содержание процесса развития большой радиолокационной системы РТВ.
Важнейшей стороной этого процесса является совместимость новых образцов РЭТ с существующим парком. Если учесть, что на разработку, испытания, серийное производство новых образцов РЭТ уходит 5-10 лет, а приемлемый жизненный цикл образца РЭТ до 20 лет, то в РТВ неизбежна эксплуатация РЭТ старого и нового парков совместно.
Следовательно, стратегия развития большой радиолокационной системы и подготовки военных инженеров для ее эксплуатации должна учитывать большой временной интервал (20 лет и более) и решать следующие задачи:
1. Обоснование классов РЭТ, назначения, облика, тактико-технических характеристик каждого класса, количественного состава классов и взаимодействия РЭТ разных классов.
2. Анализ вариантов и выбор основных технических решений для РЭТ разных классов.
3. Военно-экономический анализ целесообразности разработки и внедрения конкретных образцов РЭТ по критерию «эффективность-стоимость».
4. Выявление качественно новых путей построения РЭТ, обеспечивающих интенсивное развитие радиолокационной системы.
Заметим, что технические возможности совершенствования СРЛ и КСА могут быть практически неограниченными. Однако анализ военной и экономической целесообразности существенно ограничивает реальную свободу выбора, особенно с учетом «инерционности» действующей радиолокационной системы.