Системы управления, связи и безопасности 2. 2017 Systems of Control, Communication and Security
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 75 стом варианте для решения этих задач могут быть использованы трехточечные методы наведения [10], учитывающие динамику взаимного перемещения пунк- та управления, наводимого ЛА и цели. Методы наведения повышенной скрытности базируются на тех же прин- ципах, что и при наведении на воздушные цели. Наиболее рациональным явля- ется использование методов пассивной локации, как при однопозиционном, так и многопозиционном наведении. Спецификой методов наведения на наземные ИРИ, отличающей их от ти- повых методов, является необходимость наведения на движущиеся излучатели, размещаемые не только на кораблях, но и на мобильных наземных РЛС, рабо- тающих в движении. Особенностью использования методов многопозиционно- го наведения является возможность применения полуактивных режимов рабо- ты, при которых первичным источником информации являются сигналы под- света, излучаемые АК РЛДН и отражаемые целью. Такой способ актуален при управлении высокоточными средствами по- ражения, использующими синтезирование апертуры антенны. В перспективе полуактивный режим может быть использован и при маловысотном полете. Большие информационные возможности АК РЛДН и наличие протоколов обмена информацией с большинством сопрягаемых наземных ПУ предопреде- ляет их использование в качестве базовых элементов единой сетевой системы управления авиаций на необорудованном театре военных действий (ТВД). В составе такой сети, кроме своих обычных задач, АК РЛДН должны обеспечи- вать наземные и корабельные системы ПВО целеуказаниями по загоризонтным целям. Перспективными режимами АК РЛДН являются режимы совместной работы не только с наводимыми ЛА, но и с космическими, наземными и кора- бельными РЛС в полуактивных и пассивных режимах [3]. Практическое решение задач информационного сопряжения продемон- стрировали АК РЛДН в ходе операции ВКС России в Сирии. АК РЛДН А-50 действуя с авиабазы «Хмеймим» обеспечивал обнаружение наземных ИРИ, наведение на наземные цели самолетов фронтовой авиации, а также информа- ционную поддержку пусков высокоточного оружия (ВТО) из акватории Среди- земного моря корабельной группировкой России. Система командного наведения АК РЛДН и его роль при организации одиночных и групповых действий авиации Система командного радиоуправления – это совокупность функциональ- но связанных подсистем (устройств), предназначенных для наведения ЛА по командам, формируемым на пункте управления и передаваемым на борт управ- ляемого объекта с помощью радиолинии [11]. Система наведения истребителей с АК РЛДН представляет собой одну из наиболее сложных разновидностей систем командного радиоуправления (КРУ). В современных АК РЛДН командное наведение выполняет следующие функ- ции [1]. Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 76 1. Дежурство истребителей в воздухе. 2. Наведение истребителей на все типы воздушных целей из положения дежурства на аэродроме и в воздухе. 3. Проводка истребителей по маршруту при их действиях по наземным (морским) целям. 4. Проводка истребителей по маршруту для расчистки воздушного про- странства и блокирования аэродромов противника. 5. Вывод на назначенный рубеж для последующего сопровождения са- молетов других родов авиации. 6. Вывод самолетов к топливозаправщику. 7. Привод на аэродром посадки. 8. Организация приема/передачи управления. Решение всех функциональных задач системы командного наведения обеспечивается в процессе совместной работы информационно-управляющих систем АК РЛДН и управляемых самолетов. В общем случае, в АК РЛДН используются следующие режимы наведе- ния [3]: - командное наведение; - командное наведение с координатной поддержкой; - полуавтономные действия. Командное наведение самолетом осуществляется путем выдачи на его борт команд наведения и целеуказания, сформированных на ПУ, при наличии на нем регулярной информации о целях и самолете. Командное наведение с координатной поддержкой наряду с командами наведения и целеуказания предусматривает периодическую передачу на борт самолета информации о координатах цели, что позволяет в любой момент пе- рейти к таким способам выхода в боевое соприкосновение, как бортовое наве- дение или бортовой поиск. Последние иногда рассматриваются как разновид- ности обобщенного способа выхода в боевое соприкосновение, называемого бортовым управлением и используемого при полуавтономных действиях ис- требителей. Режим полуавтономных действий используется для наведения одиночных и групп истребителей в автоматизированных системах управления, при кото- рых задачи поиска, наведения и атаки решаются их бортовыми средствами управления по информации, поступающей от внешних источников. Возможность осуществления полуавтономных действий истребителей обеспечивается их бортовой вычислительной системой, по регулярной и пре- рывистой информации о координатах и параметрах движения целей, передава- емой по командной радиолинии управления с АК РЛДН. В этом режиме летчик может самостоятельно решать задачу управления самолетом для вывода в рай- он обнаружения и атаки воздушного противника. Различают следующие режи- мы полуавтономных действий [3]: - бортовое наведение; - бортовой поиск. Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 77 Следует иметь в виду, что при таких режимах управлении (бортовое наведение, бортовой поиск) команды наведения для истребителя на ПУ не формируются. При бортовом наведении информация координатной поддержки выдается ПУ с темпом, позволяющим истребителю устойчиво выходить в об- ласть атак цели. Бортовое наведение, как правило, используется для действий ударных групп. Бортовой поиск используется при наличии на АК РЛДН разовой преры- вистой, либо априорной информации о цели, по которой нельзя реализовать командное и бортовое наведение. Кроме того, в случае длительного прекраще- ния поступления на борт информации при командном и бортовом наведении истребитель автоматически переключается на бортовой поиск, используя при- нятые ранее и сохраненные координаты. При этом аппаратура истребителя осуществляет экстраполяцию положения цели на текущий момент времени по последним данным координатной поддержки. В случае возобновления переда- чи на борт истребителя соответствующей информации имеется возможность «вернуться» к управлению по командам или по информации, передаваемой че- рез КРУ. Бортовой поиск характерен для действий поисковых групп и реализуется в результате совместного поиска цели бортовыми РЛС группы в боевом поряд- ке, обеспечивающем наибольшую зону просматриваемого пространства и не- обходимое взаимное перекрытие зон обзора РЛС. Обнаружив цель, ведущий группы организует боевые действия группы по ее уничтожению. Групповые действия направлены на решение какой-либо общей боевой задачи группой из нескольких истребителей. Групповые действия обеспечива- ются наличием на борту аппаратуры автоматизированного обмена информаци- ей между самолетами группы и ее отображения на специальных индикаторах. Это позволяет использовать в АК РЛДН один канал наведения для управления группой, передавая команды и информацию о координатах цели и тактической обстановке на борт ведущего группы. В свою очередь, ведущий самостоятельно управляет своей группой, осуществляя координацию действий всех ее экипа- жей. Группа истребителей может вести боевые действия одним из трех спосо- бов [3]: 1) путем командного управления с АК РЛДН; 2) полуавтономно; 3) автономно. Командное управление с АК РЛДН предполагает движение ведущего ис- требителя группы в соответствии с передаваемыми ему командами. Остальные истребители группы, получая и выполняя те же команды или выполняя коман- ды ведущего, выдерживают определенный боевой порядок. Полуавтономные действия состоят в том, что непосредственные команды управления движением истребителей формируются ведущим группы на осно- вании информации, передаваемой с АК РЛДН. Автономные действия группы осуществляются без какого-либо участия пункта наведения, а только по командам ведущего. Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 78 Методы наведения, используемые в АК РЛДН для управления авиацией Рассмотрим более подробно методы наведения, используемые в АК РЛДН для управления истребителями, особенности функционирования систе- мы наведения в различных режимах, принципы построения и особенности функционирования командных радиолиний управления. Методы наведения истребителей с АК РЛДН на воздушные цели должны обеспечивать формирование такой требуемой траектории, наведение по кото- рой обеспечивает вывод ЛА к определенному времени в зону уверенного захва- та цели хотя бы одной из визирных систем (БРЛС, ОЭС, оптическим прицелом и т. д.). В связи с тем, что на этапе дальнего наведения самолет управляется по курсу, высоте и скорости [10], различают и соответствующие методы наведе- ния. Методы наведения по высоте определяют формирование требуемых зна- чений высоты для любого момента времени, обеспечивающих желаемый про- филь полета в вертикальной плоскости. Методы наведения по курсу предопределяют формирование требуемых значений курса, обусловливающих желаемую траекторию наведения в горизон- тальной плоскости. Методы наведения по скорости обусловливают вычисление требуемых значений скорости, гарантирующих выход истребителя в район цели к задан- ному времени. В качестве наиболее простого и надежного метода наведения в горизон- тальной плоскости оправданно использовать метод перехвата, целесообразный во всех случаях, когда нет жестких ограничений на ракурс атаки цели. Метод погони (прямой метод) используется при наведении в заднюю по- лусферу и соответствующих взаимных положениях истребителя и цели или в начале наведения, когда еще отсутствуют устойчивые оценки параметров дви- жения цели. Во всех остальных случаях применяется метод маневра. При методе маневра для истребителей старых типов, как правило, назна- чается атака из задней полусферы. Формирование пространственной траектории самолета обеспечивается соответствующими алгоритмами наведения. При расчете профиля полета ис- пользуются характеристики полета по базовой программе набора высоты, ско- рости и характеристики схода с нее. В расчетные формулы входят путь, время и топливо, необходимые для выполнения рассматриваемого элемента профиля, а также секундные расходы топлива при различных режимах работы двигателей. В алгоритмах также используются характеристики БРЛС истребителя и харак- теристики ракет. Координированное наведение имеет место при одновременном наведении группы истребителей на воздушные, особенно групповые цели. Координация процедур наведения на цель различных групп ЛА должна обеспечить их одно- временный вывод в заданные районы относительно цели на заданные расстоя- Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 79 ния и под заданными углами к траектории движения поражаемых объектов. При этом целесообразно обеспечивать вывод наводимых групп ЛА с различных сторон. Наиболее приемлемым способом координированного наведения счита- ется наведение трех групп истребителей, одна из которых выводится в зону атаки под ракурсом близким к нулю. При выходе истребителя в боевое соприкосновение в режиме бортового наведения на его борт выдается только регулярная координатная поддержка по сопровождаемой цели. Сближение с целью, и последующая атака выполняются истребителем самостоятельно. Управление БПЛА с АК РЛДН Одним из направлений повышения эффективности воздушной разведки, особенно в зонах повышенной опасности, является организация с АК РЛДН управления БПЛА предназначенных для обнаружения и распознавания назем- ных целей [12]. При этом наиболее простым является вариант боевого приме- нения БПЛА, предусматривающий выполнение двух этапов. Этап 1 – взлет и полет БПЛА по маршруту. Маршрут полета формируется на борту БПЛА по введенной перед взлетом информации о маршрутных точках полета. При этом взлет и полет БПЛА осуществляются по определенной про- грамме. Аналогично осуществляется и посадка БПЛА. Этап 2 – боевое применение БПЛА. Когда БПЛА находится в зоне пред- полагаемого боевого применения, управление им берет оператор, находящийся на АК РЛДН. После этого БПЛА могут совершать полет по задаваемой опера- тором программе или находиться под его непосредственным управлением. При использовании ударных БПЛА, предназначенных для уничтожения наземных объектов в зонах повышенной опасности или на больших удалениях от АК РЛДН, скорее всего, будут применяться несколько вариантов управле- ния. При использовании первого варианта ударный БПЛА пускает ракеты «воздух – земля» (или сбрасывает бомбы), автоматически наводящиеся на цели в соответствии с командами целеуказания, поступающими от АК РЛДН. При втором варианте управление запущенными ракетами осуществляет штурман наведения АК РЛДН, используя трехточечный метод, в соответствии с которым линия визирования ракета-цель должна совмещаться с линией визиро- вания БПЛА-цель. Возможен и третий вариант управления БПЛА, при котором он использу- ется в качестве средства поражения (так называемый режим «камикадзе»). Особенности управления группой БПЛА с АК РЛДН Использование групповых средств, как для нападения, так и защиты яв- ляется одной из особенностей ведения современных боевых действий. Следует подчеркнуть, что групповое использование различных видов ЛА, обеспечивая существенные преимущества по сравнению с одиночным применением, вместе Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 80 с тем в значительной мере усложняет процедуру группового управления и ин- формационного обеспечения. Преимуществами группового применения БПЛА являются [3]: 1. Сложность обнаружения, разрешения и оценки количественного со- става и сопровождения для средств противоборствующей стороны, особенно при использовании группы БПЛА в виде «роя». 2. Возможность организации совместной обработки информации в груп- пе, обеспечивающей повышение информативности и живучести. 3. Расширение объема и площади информационно-управляющего покры- тия. Факторы, характеризующие сложность группового применения БПЛА [3]: 1. Появление еще одного более высокого иерархического уровня управ- ления, обеспечивающего реализацию целевого назначения группы. 2. Сложность управления информационными потоками внутри группы. 3. Сложность формулирования коллективного интереса, который долж- ны реализовать системы управления и информационного обеспечения каждого участника группы. 4. Сложность ранжирования целей в группе по степени важности. 5. Сложность целераспределения как в группах наведения, так и защиты. При этом сложность, характерная для одной и противостоящих групп, ав- томатически становится преимуществом для другой стороны. Общая проблема группового применения средств нападения и защиты – высокие требования к производительности вычислителей, рассчитывающих ал- горитмы траекторного управления и их информационного обеспечения. Эти требования обусловлены значительным увеличением размерности обобщенного вектора состояния группы, что вследствие «проклятия размерности» приводит к неадекватно большему возрастанию размерности решения задачи синтеза управления и фильтрации [13]. Разработка принципиально нового математического аппарата оптимиза- ции высокоразмерных систем, обеспечивающего синтез управляющих сигналов в рамках разумных требований к вычислительной производительности, весьма проблематична. Более рациональным оказывается подход, основанный на ис- пользовании разновидностей классической теории оптимизации для декомпо- зированных обобщенных моделей состояния [3]. Наиболее простым вариантом такой декомпозиции является разбиение обобщенного вектора состояния группы на подвекторы, определяющие состоя- ние отдельного элемента группы с учетом состояния других элементов. Этот подход дает возможность перейти от одновременного управления всей группой к последовательному во времени управлению отдельными элементами, с уче- том состояния других участников группы [3]. Еще один подход основан на переходе к иерархическому управлению от- дельными элементами – лидерами, которые, в свою очередь, управляют лиде- рами групп более низкого уровня и т. д. Системы управления, связи и безопасности №2. 2017 Systems of Control, Communication and Security sccs.intelgr.com URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf 81 Таким образом, способами управления группами БПЛА могут быть [14]: - централизованное управление, при котором все команды, передавае- мые на БПЛА, формируются на ПУ (наземном или воздушным). - децентрализованное управление, при котором индивидуальные коман- ды для каждого БПЛА формируются внутри группы, обеспечивая до- стижение общей цели. - управление ведущими, при котором на ПУ формируются команды управления отдельными ведущими БПЛА (ведущими групп), каждый из которых, в свою очередь, управляет несколькими ведомыми БПЛА. Отличительной особенностью групповых действий БПЛА является то, что при обеспечении заданной пространственной конфигурации группы управ- ление конкретным БПЛА (его позицией) зависит не только от его собственного состояния, но и от пространственного положения других БПЛА группы. В свя- зи с этим, важное значение имеет решение задачи построения заданной про- странственной конфигурации группы БЛА за заданное (минимальное) вре- мя [15]. Многовариантность описания процедур траекторного управления конфи- гурацией группы БПЛА приводит к чрезвычайному разнообразию используе- мых методов синтеза законов управления. Выбор метода синтеза управления группами БПЛА обусловлен как формой описания математической модели от- дельных элементов, так и классом управлений, получаемых в процессе синтеза. Анализ различных подходов к синтезу управления [16, 17] показал, что весьма перспективным направлением в решении задачи построения требуемой тополо- гии группы БПЛА является использование математического аппарата концеп- ции обратных задач динамики [17], который позволяет сформировать достаточ- но простые законы управления для широкого класса моделей состояния, вклю- чая и нелинейные, что характерно для описания пространственных эволюций БПЛА. |