Контрольная работа: Теоретические основы радиоэлектронной разведки

Очевидно, что чем больше различия сигналов, тем меньше достоверность разведданных, тем выше вероятность принятия ошибочного решения об образе РЭС. Уменьшить эти различия можно только согласованием пространственно-временных и частотных характеристик средства разведки с параметрами разведываемого РЭС.

Следует отметить, что возможности радио- и РТР в некоторых случаях ограничены, так как переносчиком информации о разведываемом объекте (РЭС) являются излучаемые им сигналы. В частности, получение данных исключено при выключенном РЭС или его работе в пассивном режиме. Эффективность и достоверность разведки снижаются при принятии противником мер, направленных на скрытие как самих излучений, так и их параметров (применение остронаправленных передающих антенн, снижение уровня боковых лепестков диаграмм направленности антенн, сокращение времени излучения, маскировка излучений ложными излучениями и т. д.).

.5 Станция радиотехнической разведки

Станции РТР должны обеспечивать прием сигналов РЭС в заданных диапазонах частот и направлений, обнаружение сигналов и пеленгацию их источников, анализ и определение параметров принятых сигналов, регистрацию и документирование разведданных [4]. Кроме того, может быть предусмотрена передача полученных сведений на пункт сбора и обработки информации. Указанные функции в станции РТР (рис. 4) выполняют: антенное устройство (АУ), приемное устройство (ПРМУ), пеленгационное устройство (ПУ), устройство анализа параметров сигналов (УАПС), устройство регистрации разведданных (УРД).

Антенное устройство осуществляет пространственную селекцию (разделение) сигналов, излучаемых разведываемыми РЭС. Оно должно обеспечивать прием сигналов в широком диапазоне несущих частот. Для определения направления на источники сигналов (пеленгации РЭС) применяют антенны с узкой диаграммой направленности. Пеленгация нескольких РЭС производится путем одновременного (беспоискового) или последовательного (поискового) пространственного разделения сигналов.

Рис. 4. Обобщенная структурная схема станция радиотехнической разведки

Одновременное разделение возможно при приеме сигналов РЭС с разных направлений на несколько остронаправленных идентичных антенн, диаграммы направленности которых смещены друг относительно друга на ширину основного лепестка одиночной антенны. Суммарная диаграмма направленности всех антенн перекрывает заданный диапазон направлений разведки.

Последовательное разделение сигналов осуществляется одной антенной, принимающей сигналы в пределах основного лепестка ее диаграммы направленности. Прием сигналов нескольких РЭС в заданном диапазоне направлений разведки осуществляется за счет последовательного изменения во времени пространственного положения диаграммы направленности антенны.

Приемное устройство производит прием и селекцию сигналов РЭС по несущей частоте. Частотное разделение сигналов может быть одновременным (беспоисковым) или последовательным (поисковым).

При одновременном разделении сигналы нескольких РЭС, с разными частотами, принимаются независимо несколькими приемными устройствами; их АЧХ разнесены на ширину полосы пропускания одиночного устройства. В этом случае приемное устройство станции разведки называют многоканальным. Приемное устройство одного канала может быть построено, в частности, по схеме приемника прямого усиления.

Последовательное разделение сигналов по частоте производится изменением частоты настройки приемника в заданном диапазоне несущих частот сигналов РЭС. Приемное устройство станции разведки в этом случае одноканальное. Для последовательного разделения могут быть применены супергетеродинные приемники с перестраиваемым по частоте гетеродином и узкополосным УПЧ.

Основными характеристиками приемных устройств станций РТР являются: чувствительность (минимальная мощность разведываемого сигнала, при котором обеспечивается его обнаружение с заданными значениями вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги); перекрываемый диапазон несущих частот разведываемых сигналов; точность измерения параметров принимаемых сигналов; разрешающая способность по измеряемому параметру сигнала.

Пеленгационное устройство определяет направления прихода электромагнитных волн, излучаемых разведываемыми РЭС. Для определения направления (угловых координат) на РЭС применяются амплитудные, фазовые и частотные методы пеленгации. По угловым координатам определяется местоположение РЭС.

Основными характеристиками пеленгационных устройств различного типа являются точность измерения угловых координат РЭС и разрешающая способность по угловым координатам.

Устройство анализа параметров сигналов предназначено для определения временных и спектральных параметров сигналов РЭС.

Основными характеристиками анализатора являются: количество измеряемых параметров сигналов, диапазон значений измеряемых параметров, точность измерения каждого параметра и разрешающая способность по каждому параметру. Для измерения значений параметров сигналов применяются различные методы и устройства. Некоторые из них будут рассмотрены ниже.

Устройство регистрации разведданных служит для автоматической регистрации параметров принятых сигналов в виде, удобном для анализа и документирования.

. Способы определения местоположения источников электромагнитного излучения

.1 Геометрические параметры положения источников электромагнитного излучения

Для определения положения источника электромагнитного излучения (ЭМИ) с помощью РЭС [4] измеряют некоторую совокупность геометрических параметров (величин). Геометрические параметры характеризуют положение источника относительно одной или нескольких фиксированных точек - точек с известными координатами. В частности, с помощью РЭС, работающих в пассивном режиме, - средств радио- и РТР, локации, наведения ракет на источник ЭМИ - определяются пеленг φи источника (рис. 5) из фиксированной точки О и разность дальностей (расстояний) D1-D2 от источника до двух фиксированных разнесенных точек (О1 и О2 на рис. 6).

Под пеленгом φи понимают угол между заданным (выбранным) направлением и направлением на объект - источник ЭМИ (рис. 5). В качестве заданного направления могут быть направление меридиана (географического, магнитного) или продольная ось летательного аппарата (самолета, ракеты).

Измерение геометрических величин позволяет определить линии положения на плоскости и поверхности положения в пространстве. Линией (поверхностью) положения называют геометрическое место точек, для которого геометрическая величина, определяющая возможное положение объекта (источника ЭМИ), имеет постоянное значение.

Если измеряемой геометрической величиной является пеленг, то линия положения - прямая, проходящая через точки О и И (рис. 5), а поверхность положения - плоскость. Различным значениям пеленгов на плоскости соответствует семейство радиальных прямых, а в пространстве - семейство плоскостей, проходящих через точку О.

Если измеряемой геометрической величиной является разность расстояний, то линия положения представляет собой гиперболу, проходящую через точку И. Точки О1 и О2 - фокусы этой гиперболы (рис. 6). Поверхность положения в этом случае - гиперболоид вращения. Различным значениям разности расстояний соответствует семейство софокусных гипербол на плоскости или гиперболоидов вращения в пространстве с фокусами в точках О1 и О2.

Линии и поверхности положения определяют бесконечное множество возможных положений источника излучения. Для исключения неоднозначности необходимо иметь как минимум две линии положения на плоскости и три поверхности положения в пространстве.

В основу определения геометрических параметров положения источников ЭМИ радиотехническими методами положены закономерности распространения электромагнитных волн. В свободном пространстве и в однородных средах электромагнитные волны распространяются прямолинейно и с конечной постоянной скоростью. Учет этих закономерностей позволяет измерить геометрические величины по результатам измерения параметров принимаемого ЭМИ.

Направление на источник ЭМИ в пространстве характеризуется двумя углами во взаимно-перпендикулярных плоскостях: углом азимута φаз (угол между выбранным направлением и направлением на источник ЭМИ в горизонтальной плоскости) и углом места (наклона) φум (угол между выбранным направлением и направлением на источник ЭМИ в вертикальной плоскости). Так как траектория распространения электромагнитных волн прямолинейна, то измерение с помощью РЭС углов φаз и φум дает возможность определять направления на источники ЭМИ.

Постоянство скорости распространения электромагнитных волн позволяет решать задачи по измерению разности дальностей от точки расположения источника ЭМИ до фиксированных точек пространства. Измерение разности дальностей сводится к измерению временных интервалов - разности времен распространения излучения от их источника до точек расположения приемных устройств РЭС.

В зависимости от вида измеряемой геометрической величины, следовательно, и от вида линий положения измерители параметров положения источников ЭМИ подразделяются на угломерные (пеленгаторные) и разностно-дальномерные. Указанные измерители способны выдавать информацию о параметрах положения источника при приеме как модулированных, так и немодулированных, в том числе и шумоподобных, излучений. Иными словами, могут быть приняты излучения не только РЭС связи, локации, наведения, но и излучения передатчиков радиопомех, тепловые излучения объектов. Данные об угловых координатах и разности дальностей содержатся в амплитудных, фазовых, временных или статистических в том числе взаимокорреляционных соотношениях сигналов разведываемых РЭС и объектов.

.2 Амплитудные методы пеленгации источников ЭМИ

Пеленг источника ЭМИ измеряется при приеме сигнала в одном пункте. В зависимости от вида параметра сигнала, используемого для определения пеленга, методы пеленгации подразделяются на амплитудные и фазовые. Рассмотрим кратко сущность каждого из них [4].

В основу амплитудного метода пеленгации положена зависимость амплитуды принимаемых сигналов источника ЭМИ от геометрического параметра положения - пеленга источника. Для получения указанной зависимости в устройствах пеленгации применяются антенны с четко выраженной направленностью приема. Известны три разновидности амплитудного метода:

·        метод максимума;

·        метод минимума;

·        метод сравнения.

В устройствах, работающих по методу максимума, радиопеленгаторы имеют остронаправленную антенну. Диаграмма направленности F(φ) подобной антенны в одной плоскости изображена на рис. 7.

Пеленг на источник ЭМИ определяется путем изменения пространственного положения ДНА и измерения углового положения ее максимума относительно заданного направления. При изменении положения ДНА амплитуда принимаемого сигнала повторяет ее форму. Фиксируется пеленг в тот момент времени, когда амплитуда сигнала на выходе приемника радиопеленгатора достигает максимального значения. Амплитуда сигнала будет максимальной при совпадении направления максимума ДНА с направлением на источник ЭМИ. На рис. 7 обозначены: φА - угол между заданным направлением и направлением максимума ДНА; φи - угол между заданным направлением и направлением на источник ЭМИ; φ - угол между направлением максимума ДНА и направлением на источник ЭМИ.

Достоинство метода максимума - большая дальность действия радиопеленгатора (пеленгация осуществляется по максимальному значению амплитуды принимаемого сигнала). Основной недостаток - низкая точность определения пеленга источника. Указанный недостаток обусловлен низкой угловой чувствительностью радиопеленгатора, характеризующей его способность реагировать на малые отклонения направления максимума ДНА F(φ) от направления на источник ЭМИ. Для получения высокой точности пеленгования необходимо применять антенны с узкими диаграммами направленности.

Метод минимума предполагает применение антенны с двухлепестковой диаграммой направленности (рис. 8), имеющей ярко выраженный минимум приема.

При изменении пространственного положения ДНА фиксируется такое ее положение, при котором амплитуда сигнала на выходе радиопеленгатора принимает минимальное значение. При этом отклонение направления минимума ДНА от заданного направления равно пеленгу φи источника ЭМИ.

Достоинством метода минимума (по сравнению с методом максимума) является более высокая точность измерения пеленга, обусловленная высокой угловой чувствительностью радиопеленгатора. Его основной недостаток - небольшая дальность действия. Этот недостаток объясняется тем, что определение пеленга производится по минимальному значению амплитуды принимаемого сигнала.

Упрощенная структурная схема амплитудного радиопеленгатора, работающего по методу максимума или минимума, представлена на рис. 9.

Для реализации метода сравнения необходима антенная система радиопеленгатора с двумя узкими диаграммами направленности F1(φ + φ0) и F2(φ - φ0), смещенными одна относительно другой на некоторый угол 2φ0 (рис. 10).

Рис. 9. Упрощенная структурная схема амплитудного пеленгатора (метод максимума и минимума)

Рис. 10. Сущность равносигнального метода пеленгации

Пеленг источника ЭМИ в этом случае определяется путем сравнения сигналов на выходе радиопеленгатора, принимаемых лепестками F1(φ + φ0) и F2(φ - φ0) ДНА.

При равенстве амплитуд сравниваемых сигналов точно фиксируется направление на цель по положению опорного направления антенны в этот момент. При смещении цели относительно опорного направления вырабатывается сигнал рассогласования, амплитуда которого указывает величину, а полярность (знак) - сторону смещения. Метод сравнения широко применяется в следящих измерителях направления.

Для исключения влияния неизвестной интенсивности принимаемого сигнала на сигнал рассогласования производится нормировка, обычно выполняемая с помощью схемы автоматической регулировки усиления (АРУ). Благодаря АРУ коэффициент усиления приемника изменяется обратно пропорционально интенсивности принимаемого сигнала и сигнал рассогласования становится однозначной функцией смещения цели относительно равносигнального направления.

.3 Фазовый метод пеленгации источников ЭМИ

Фазовый метод пеленгации [4] основан на зависимости разности фаз сигналов, принимаемых антеннами А1 и А2, от направления прихода электромагнитных волн, излучаемых источником (рис. 11,а). Антенны А1 и А2 имеют идентичные диаграммы направленности и разнесены в пространстве на некоторое расстояние d, называемое базой.