НА  iv ОБЛАСТНОЙ КОНКУРС НАУЧНЫХ РАБОТ 

    ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

Павлов  Сергей Викторович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ОТ БОЕПРИПАСОВ С  РАДИОВЗРЫВАТЕЛЯМИ  НА ОСНОВЕ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ  ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В СТАНЦИИ ПОМЕХ РАДИОВЗРЫВАТЕЛЯМ

    4 курс физического факультета 

    Кафедры Радиофизика

    .

    Научный руководитель

    Зайцев  А.Н. 
 
 
 
 
 

    Воронеж

    2010

СОДЕРЖАНИЕ

 
 

 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

    АР  – антенная решётка

    ААР – адаптивная антенная решётка

    ААС – адаптивная антенная система

    АС  – антенная система

    ВВК – вектор весовых коэффициентов

    ДН  – диаграмма направленности

    ПВОС  – пространственно временная  обработка сигналов

    ПДУ – пульт дистанционного управления

    РВ - радиовзрыватель

    РЭБ – радиоэлектронная борьба

    РЭО – радиоэлектронная обстановка

    СП  – станция помех

    СПР – станция помех радиовзрываетлям

    УО  – усилитель-ограничитель

    УП  – узел памяти

    УФС – устройство формирования сигнала-помехи

    ФАР – фазированная антенная решётка

    ФВЧ – фильтр высоких частот 

 

ВВЕДЕНИЕ

    В современных условиях общевойсковой  бой характеризуется широким  использованием различного рода средств  поражения, сложностью и высоким  динамизмом действий. Это обусловливает  важность временного фактора при  принятии решения и организации управления силами и средствами. Как следствие, возрастает роль системы связи, как важнейшей составной части системы управления. В условиях современной войны большое внимание уделяется борьбе за информационное превосходство. Поэтому в современном бою все большую значимость приобретает радиоэлектронная борьба (РЭБ) [1, 4].

    В настоящее время радиоэлектронная борьба является одним из важнейших видов обеспечения современных боевых действий, включающий в себя целенаправленное воздействие электромагнитными излучениями на радиоэлектронные объекты в системах управления противника для разрушения циркулирующей в них полезной информации, защиту своих радиоэлектронных систем от воздействия неприятеля, снижение возможностей по разведке и поражению ракетных комплексов, самолетов и кораблей вражеским высокоточным оружием [4].

    В условиях современного общевойскового боя важнейшей является задача защиты личного состава и техники артиллерийских подразделений. Для этого используются станции (СП) помех радиовзрывателям (РВ).

    Настоящая работа посвящена обоснованию предложений  по повышению эффективности СП РВ по показателю дальности действия (площади  обслуживания) на основе реализации методов пространственно-временной обработки сигналов.

    В первом разделе работы рассмотрены основные приципы защиты от боеприпасов с радиовзрывателями, построения и применения станций помех радиовзрывателям, рассмотрены основные харрактеристики станций помех радиовзрываетелей на примере СПР-1.

    Во  втором разделе проанализированы основные способы повышения дальности дейтсвия радиосистем, площади обслуживания одной СП РВ. Рассмотрены методы пространственно-временной обработки и проведена оценка возможности их применения для повышения эффективности СПР.

    В третьем разделе предложены способы  адаптивного обнаружения сигнала, способы оптимизации работы СПР. Разработана аналитическая модель антенной решётки для СПР. Разработан алгоритм работы эмитационной модели, проанализированны полученные результаты, сделаны выводы о приемуществах и недостатках предложенного алгоритма работы.

 

1. РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАЩИТА ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ И ЧАСТЕЙ ОТ БОЕПРИПАСОВ С РАДИОВЗРЫВАТЕЛЯМИ

    1.1. Общая характеристика принципов защиты от боеприпасов с радиовзрывателями

    Известно, что при разрыве снаряда на поверхности большая часть его заряда расходуется на создание воронки и, кроме того, большая часть убойных элементов разлетается под большим углом к поверхности земли, что приводит к резкому снижению эффективности применения снарядов по живой силе, особенно находящейся на открытой местности, в траншеях, окопах, открытых щелях и небронированных объектах. Для повышения эффективности снарядов применяются радиовзрыватели, которые подрывают их на определенной высоте над поверхностью земли. При этом зона поражения убойными элементами значительно увеличивается [2].

    Радиовзрыватель представляет собой радиотелемеханическую  систему, предназначенную для выработки  разовой команды на подрыв боевого  заряда, которым снабжен артиллерийский или другой боеприпас. Радиовзрыватели  выполняются так, чтобы момент взрыва был наиболее выгодным для поражения цели. В случае ненаправленного боевого заряда, применяемого для поражения открыто расположенных объектов и личного состава, момент взрыва должен соответствовать моменту достижения снарядом некоторой дальности, не превышающей поражающего действия боевого заряда. В этом случае в процессе сближения снаряда с объектом поражения РВ должен контролировать дальность между снарядом и целью.

    Все радиовзрыватели по месту формирования команды подрыва можно различать по некоторым признакам: диапазон частот, вид модуляции зондирующего сигнала, принцип построения, объект установки. Источник радиоизлучения, в параметрах радиосигнала которого заложена информация о дальности до объекта, может находиться как на борту снаряда, так и на пункте управления или даже на самой цели.

    В артиллерийских снарядах и минах  применяются РВ, которые имеют  свой источник радиоизлучения. Такие  РВ называют активными. В момент достижения параметров радиосигнала, по которому контролируется дальность до цели пороговой величины (как правило, это уровень сигнала, отраженного от объекта поражения или земной поверхности, может быть время задерхки отраженного сигнала), решающее устройство РВ выдает команду на исполнительное устройство – электрокоординатор [2].

    Проведенный анализ факторов, существенных для РП РВ позволил сформулировать ряд требований к техническим решениям, которые положены в основу принципов построения станции помех. Основными из них являются:

• минимизация времени обслуживания одного РВ;
• минимизация времени поиска радиоизлучений радиовзрывателей;
• обеспечение условий накопления «ложного» сигнала на РВ;
• обеспечение энергетических условий РП РВ;

    Минимизация времени поиска радиоизлучений и обслуживания РВ определяется следующим образом. На входе подсистемы разведки станции помех будет присутствовать поток радиоизлучений РВ артиллерийских снарядов, применяемых по прикрываемому объекту. При этом эти РВ работают на разных частотах в широком диапазоне частот. Создание им помех одновременно во всем диапазоне проблематично в силу необходимости значительных энергетических затрат, поэтому возникает задача обслуживания каждого РВ за время его полета от точки введения до высоты безопасного подрыва. Таким образом, станция помех должна работать циклически

                          , (1.1)

где – длительность цикла обслуживания; – время, необходимое на обнаружение сигнала, – время измерения основных параметров сигнала; – время настройки радиопередатчика; – время излучения помехи.

    В то же время должна быть обеспечена максимальная пропускная способность станции помех по обслуживанию всех РВ за ограниченное время. Такая задача может быть решена при минимизации времени обслуживания одного РВ за счет реализации ретранслированной ответной преднамеренной помехи. Подобное решение исключает временные затраты на измерение параметров сигнала и настройку передатчика. Для формирования ретранслированной помехи необходимо настроить радиоприемное устройство на частоту радиоизлучения РВ, реализовать накопление (запоминание) радиоизлучения и его излучение.

    Для решения этой задачи на вооружении имеется автоматическая станция активных помех СПР-1 (1Л21) [2, 3], применительно к которой далее рассмотрены принципы построения СП РВ артиллерийских боеприпасов типа. Реализация ретранслированной помехи предполагает создание на входе РВ ложной информации о значении доплеровской частоты, при которой осуществляется подрыв снаряда, то есть необходимо обеспечить излучение сигнала (помехи) на частоте, сдвинутой на относительно частоты сигнала РВ.

                                  , (1.2)

где – частота излучения передатчика с учетом доплеровского сдвига, соответствующая безопасной высоте подрыва РВ; fc – частота сигнала РВ.

    Как и в любой станции помех, в станции помех радиовзрывателям необходимо наличие 3-х основных подсистем [3]:

    -подсистемы радиоразведки (обнаружения сигнала РВ);

    -подсистемы подавления (РП);

    -подсистемы управления.

    Основными задачами подсистемы обнаружения являются:

    -прием сигналов РВ;

    -выделение из входного потока радиоизлучений РВ на входе антенны (в режиме приема), излучение обслуживаемого РВ;

    -определение рабочей частоты РВ, необходимой для формирования ответной помехи и настройки подсистемы подавления.