Способ защиты объектов техники морского и сухопутного базирования

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ сигнала передатчика РЛС, проводят анализ полученных данных пеленгования вычислительным устройством и формируют на основе анализа локационные сигналы координат положения объекта по отношению к базовой линии РЛС, при достижении объектом этой зоны (базовой линии) РЛС подают команды на выброс расходуемого объема помех (дипольных отражателей) в направлении базы и формируют форму объема помех в виде вертикального столба (цилиндра) в рамках первой зоны Френеля, высоту столба помех в первый момент формирования объема устанавливают с учетом скорости оседания помех во времени и обеспечения необходимой длительности затенения сигнала прямого сигнала передатчика РЛС. Таким образом, способ защиты объектов морского и сухопутного базирования при установке облака дипольных помех (ДО), позволяет обеспечить снижение объема средств защиты при требуемом уровне радиолокационной маскировки объекта от бистатической РЛС за счет формирования МЗ в виде столба помех над базовой линией РЛС, при котором используется эффект осаждения помех (седиментация) и формирование требуемых размеров диаметра цилиндра (столба) помех.(72) Рутгайзер Олег Зиновьевич Куликов Андрей Александрович(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ТЕХНИКИ МОРСКОГО И СУХОПУТНОГО БАЗИРОВАНИЯ(57) Полезная модель относится к способам защиты подвижных объектов, преимущественно надводных объектов и может быть использовано против систем бистатической радиолокации средств обороны(РЛС). Способ защиты подвижных объектов техники морского и сухопутного базирования, включает запуск устройства защиты объектов техники морского и сухопутного базирования с полезной нагрузкой в виде дипольных помех и рассеивание полезной нагрузки в атмосфере с образованием маскирующей завесы,действующей в радиолокационном диапазоне длин волн электромагнитного излучения, для маскировки объекта от бистатической РЛС дополнительно включают на объекте пассивное пеленгование Полезная модель относится к способам защиты подвижных объектов, преимущественно надводных объектов и может быть использовано против систем бистатической радиолокации средств обороны(РЛС). Дипольные отражатели для защиты объектов от РЛС в большом количестве выбрасываются или выстреливаются объектом в воздушное пространство, они рассеиваются в пространстве в различных вариантах по курсу движения объекта. Единичный заряд имеет определнную эффективную поверхность рассеяния (ЭПР). Для постановки заградительных помех,пачки выстреливаются количеством, обеспечивающим ЭПР больше, чем у маскируемого объекта. При этом сигнал от облака помех фиксируется РЛС обороны и превышает мощность сигнала от цели. Дипольные отражатели (ДО) мало действенны против РЛС,имеющих длину волны, значительно превышающую длину ДО. Этот недостаток преодолевается смешиванием в одном заряде ДО различной длины. Постановка облака пассивных помех позволяет повысить степень радиолокационной маскировки объекта и, тем самым, повысить эффективность мер противодействия РЛС. При обороне объектов используют однопозиционные и бистатические(многопозиционные) РЛС. Для однопозиционных РЛС эффективность действия облака помех известна, и зависит от нескольких факторов эффективной поверхности рассеяния объекта, вида и объема поставленных пассивных дипольных отражателей (ДО), от типа радиолокационных станций обороны, организации противодействия средствам РЛС. Существуют различные способы организации противодействия средствам РЛС с помощью дипольных отражателей для однопозиционных РЛС. Отличие между этими способами состоит и в том, что создаются разные прицельное по направлению размещение облака помех относительно направления на приемную позицию РЛС (по фронту луча РЛС, радиальный выброс помех в разные стороны). Помехи перемещаются в атмосфере в соответствии с траекторией объекта. Со временем слой локального образования естественно просветляется либо сносится воздушными потоками в месте оптимального положения относительно объекта. В ходе изменения характеристик дипольной завесы наблюдается хаотическое снижение отражателей,при седиментации дипольной завесы наблюдается хаотическое снижение отражателей со скоростью 1 м/с. При этом амплитуда сигнала, отраженного как отдельным диполем, так и всей их совокупностью, меняется по случайному закону и зависит главным образом от пространственной ориентации дипольной завесы. Известен способ, который заключается в последовательном радиальном выбросе из устройства, по ходу движения объекта, полезной нагрузки ДО, упакованной в модули. Учитывая большую скорость движения объекта по траектории,полезная нагрузка, выброшенная модулями из 2 головной части устройства и рассеянная в атмосфере, формируется в виде ленточной маскирующей завесы МЗ (в диаметре порядка 20 м),вытянутой в направлении угрозы РЛС (Патент США 5.445.078 от 12.07.1994 г., кл.6 42 В 12/36 (102/505),опубликовано 29.08.1995 г.). Недостатками данного способа является снижение эффективности за счет незначительных размеров МЗ во фронтальной плоскости, не позволяющей достигать существенного перекрытия сектора визирования и значительного количества помех при постановке МЗ. Известно устройство турбореактивный снаряд радиолокационных помех, где предлагаемая схема реализация способа защиты объекта с использованием устройства обеспечивает значительный разброс помех (ДО) в пространстве как вперед по траектории полета снаряда, так и в радиальном направлении. Одновременное срабатывание механизма рассеивания модулей обеспечивает практически почти мгновенное образование облака с большой эффективной площадью рассеяния. В дальнейшем происходит его пассивное увеличение (Патент РФ 2249784, МПК 42 В 12/70, опубликовано 10.04.2005 г.) При использовании предложенных способов постановки помех расход помех достигает больших значений и объемов,из-за значительных протяженности участков постановки помех (ДО) и ширины зоны защиты, сопровождающих объект,при этом хаотическое снижение отражателей дипольной завесы во времени (седиментация) существенно влияет на расположение облака помех и ее эффективность. Известны бистатические РЛС. Бистатическая РЛС включает разнесенные в пространстве передающую позицию и приемную позицию и позволяет контролировать в области базовой линии(линии соединяющей две позиции РЛС) малозаметные объекты за счет значительного увеличения ЭПР объекта вблизи базовой линии. При бистатической радиолокации обе антенны подняты на высоту,обеспечивающую прямую радиовидимость,и направлены встречно. Диаграмма направленности передающей антенны обеспечивает облучение всей зоны существования просветного эффекта. Приемная антенна формирует диаграмму направленности в области существования просветного эффекта. Обнаружение объекта и траектория его перемещения осуществляется путем измерения и анализа доплеровских частот, возникающих в приемном устройстве в просветной зоне при интерференции эхосигналов от подвижного объекта и прямого сигнала передатчика, оценке радиальной скорости объекта и определение положения объекта. Значение доплеровской частоты обращается в ноль для эхосигналов от объекта, находящегося на базовой линии(Теоретические основы радиолокации/Ширман Я.Д.,Голиков В.Н.,Бусыгин И.Н. и др. Под ред. Я.Д. Ширмана - М. Сов.радио, 1970. с.317). Вдоль этой линии на приемную позицию воздействует прямой сигнал передатчика, который на 3-5 порядков (30-50 дБ) превосходит эхо-сигнал от объекта. Вблизи этой линии могут находиться облучаемые передающей антенной местные предметы, источники эхосигналов от поверхности, которые формируют мощную пассивную помеху (фон) в приемном устройстве. Это приводит к нарушению или даже к срыву обнаружения объектов. Мощная пассивная помеха (фон) от морской поверхности нарушает обнаружение и сопровождение объектов не только вблизи базовой линии, но и во всей зоне существования просветного эффекта. Для устранения отрицательного влияния прямого сигнала передатчика и мощной пассивной помехи(фон) обычно используется режекция доплеровских сигналов на нулевой частоте и в некоторой ее окрестности (измерения доплеровских сигналов в этой области не принимаются во внимание). Защита объектов с использованием помех (ДО) от бистатической РЛС затруднена, поскольку значительно труднее создать прицельные по направлению помехи, так как приемная позиция может быть размещена в большом диапазоне углов относительно передающей позиции и направление размещения помех (ДО) на неизлучающую приемную позицию часто неизвестно. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является способ защиты объектов техники морского и сухопутного базирования, позволяющий управлять формой элементов облака,геометрическими размерами облака помех и направления их применения. В атмосфере формируются элементы облака, фронтально развернутые в направлении атакующего объекта(Патент РФ 2371665 С 2, опубл.27.10.2009 г.). Недостатком этого способа размещения облака помех (ДО) является низкая эффективность его применения при установке облака дипольных помех для бистатических просветных РЛ из-за трудности формирования прицельных по направлению облаков помехи, что требует дополнительного увеличения размеров облака помех и тем самым уменьшает эффективность действия помех. Задачей полезной модели является разработка способа защиты объектов морского и сухопутного базирования при установке облака дипольных помех(ДО), позволяющего обеспечить снижение объема средств защиты при требуемом уровне радиолокационной маскировки объекта от бистатической РЛС. Технический результат от использования полезной модели заключается в существенном снижении расхода средств защиты при фиксированных значениях уровня защиты объекта от бистатических РЛС. Для достижения технического результата, способ защиты подвижных объектов техники морского и сухопутного базирования, включающий запуск устройства защиты объектов техники морского и сухопутного базирования с полезной нагрузкой в виде дипольных помех и рассеивание полезной нагрузки в атмосфере с образованием маскирующей завесы,действующей в радиолокационном диапазоне длин волн электромагнитного излучения,согласно полезной модели, для маскировки объекта от бистатической РЛС дополнительно включают на объекте пассивное пеленгование сигнала передатчика РЛС, проводят анализ полученных данных пеленгования вычислительным устройством и формируют на основе анализа локационные сигналы координат положения объекта по отношению к базовой линии РЛС, при достижении объектом этой зоны (базовой линии) РЛС подают команды на выброс расходуемого объема помех(дипольных отражателей) в направлении базы и формируют форму объема помех в виде вертикального столба (цилиндра) в рамках первой зоны Френеля, высоту столба помех в первый момент формирования объема устанавливают с учетом скорости оседания помех во времени и обеспечения необходимой длительности затенения сигнала прямого сигнала передатчика РЛС. Технический результат обеспечивается за счет затенения (уменьшения амплитуды) прямого сигнала передатчика облаком помех в виде вертикального столба помех (ДО), которое формируется перекрытием ( зон) первой зоны Френеля радиолокационной системы и поддержании на должном уровне параметров плотности облака при постоянном пополнении плотности за счет естественного оседания помех(ДО) в фиксированной зоне при наличии и отсутствии самого объекта в этой зоне. На фиг.1 показана схема использования предлагаемого способа. На схеме обозначены 1 - положение катера 2 - траектория перемещения объекта до и после базовой линии РЛС 3 - передатчик бистатической РЛС 4 - приемник бистатической РЛС 5 - граница первой зоны Френеля 6 - столб цилиндр фрагмента облака помех. В исходном положении объект находится на определенном расстоянии от базовой линии (фиг.1). На объекте включена пассивная пеленгация передатчика РЛС, которая определяет координаты положения объекта по отношению к базовой линии РЛС и первой зоне Френеля, момент и направление пуска устройства, при получении сигнала о приближении к базовой линии РЛС. Предлагаемый способ защиты объектов морского и сухопутного базирования объектов реализуется следующим образом. Большинство акваторий (бухт,заливов, проливов) портов, а также и пространств вокруг буровых установок и мест хранения углеводородов, которые применяют РЛС для контроля обнаружения кораблей,имеют ограниченные размеры ширины входов в бухты. Размеры входов в бухты не превышают единиц километров (минимальная ширина пролива Босфор составляет 700 м). Размеры объектов (кораблей) типа, например, быстроходных катеров составляют над уровнем поверхности воды несколько метров,скорости перемещения объекта несколько десятков километров в час (36 км/час или 10 м/с). В этих условиях для бистатической РЛС,установленной на входе в бухту, обнаружение объекта и траектория его перемещения осуществляется путем измерения и анализа доплеровских частот, возникающих в приемном устройстве при движении объекта в просветной зоне РЛС, оценке радиальной скорости объекта и определение положения объекта. Мощность сигнала при интерференции двух сигналов, при разных путях распространения сигналов будет соответствовать следующей зависимости(//.//430551/ А. Голубев, Интерференционные тайны природы // Наука и жизнь 1 - 2008 г. - С. 26-31). где- результирующая мощность радиосигнала,1-мощность прямого сигнала от передатчика,2-мощность рассеянного сигнала от объекта,ИНТ - интерференционная функция, - разность хода прохождения сигналов, - изменение разности хода сигналов, - длина волны сигнала, - степень когерентности, - разность фаз. В выражении(1) составляющая может рассматриваться как интерференционная функция,которая характеризует влияние двулучевого распространения сигналов на результирующий сигнал и зависит от произведения двух сигналов. При этом определение траекторных параметров цели производится путем выделения детектированием из суммарного сигнала(суммируются прямой сигнал передатчика и сигнала вторичного излучения объекта) интерференционного сигнала биению. В рассмотренных выше способах защиты объекта за счет помех (ДО) от РЛС в соответствии с формулой (1) происходит ослабление рассеянного сигнала от объекта 2 за счет его экранирования помехами (ДО) при постоянной величине прямого сигнала. При этом при изменении доплеровской частоты уменьшается сигнал интерференции и мощность доплеровской частоты при детектировании. При наличии фона этого же спектра от, например, участка взволнованной водной поверхности уменьшается отношение сигнал/шум и увеличивается ошибка определения всех характеристик траектории. В предлагаемом способе, в отличие от представленных аналогов способов организации защиты объекта с помощью ДО, понижают не амплитуду рассеянного сигнала от объекта 2, а прямого сигнала 1, при этом, в соответствии с формулой 1, существенно уменьшается один сомножитель и произведение ИНТ, а, значит,снижается амплитуда результирующего сигнала интерференции и амплитуда доплеровской частоты при детектировании, что приводит при наличии 4 фона этого же спектра от, например, участка взволнованной водной поверхности к уменьшению отношение сигнал/шум и увеличению ошибки определения всех характеристик траектории,одновременно уменьшается расход помех ДО. Уменьшение прямого сигнала 1 можно характеризовать значением перекрытия помехами ДО зон Френеля этого сигнала. Зоны Френеля бистатической РЛС имеют объемную зону обнаружения - вытянутый эллипсоид вращения,диаметр которого зависит от рабочей частоты излучения передатчика и расстояния между передатчиком и приемником. Поперечные размеры зоны обнаружения включаютзон. Основная доля энергии передается внутри первой зоны Френеля,радиус которой равен 1. Экранирование этой зоны Френеля ДО приводит к ослаблению напряженности поля в зависимости от величины перекрытия сигнала 1. Радиус максимальной первой зоны Френеля 1 для середины расстояния между передатчиком и приемником равен 10, 25,(2) где- длина волны сигнала для частоты , - длина пролета. При перекрытии всей первой зоны Френеля за счет дипольных помех (сферическая помеха) ослабление сигнала составит более 23 дБ. (// Оценка пригодности радиолиний вне помещений ж. Системы безопасности 5, 2010, с. 138-141,М.С.Елькин, //бот беспроводных систем ОПС на открытых интервалах вне помещений, ж. Системы безопасности 1,2011, М.С.Елькин). Пример. Примем следующую характеристику движения объекта ширина пролива 1000 м, скорость движения объекта 10 м/с, требуемое расстояние от базовой линии подавления прямого сигнала до конца перемещения объекта в бухте 11000 м,скорость осаждения помех (ДО) 01 м/с,расстояния между берегами бухты 1000 м,коэффициент подавления прямого сигнала Л Кпп 10(20 дб), частота сигнала передатчика РЛС 2,4 ГГц (0,12 м). Определим необходимые размеры облака помех для ослабления прямого сигнала в 10 раз. Радиус зоны 1 составит 1 10,120,2510004,394,5 м,диаметр первой зоны 19 м. Таким образом, облако помех для ослабления прямого сигнала РЛС должно иметь диаметр 9 м. Время перемещения объекта в зоне защиты при скорости объекта 10 м/с составит 100. За это время столб помех за счет снижения отражателей(осаждения помех) при 0 1 м/с уменьшится на 100 м. Следовательно, высота столба облака помех должна быть равна 100 м. Объем столбаоблака ДО для предлагаемого способа составит(1)21006300 м 3. Объем 1 облака ДО для известных способов при одинаковой степени подавления сигнала составит 1(1)21000 м 63000 м 3, т.е. требуемый объем 1 облака ДО для известных способов в 10 раз больше, чем для предлагаемого способа. Реализовать способ защиты подвижных объектов морского и сухопутного базирования можно с использованием известных методов расчета необходимого объема дипольных отражателей, а также при получении и использовании характеристик местности, в которой установлена бистатическая РЛС (ширина пролива, размеры акватории, частота радиосигнала и т.д.). Таким образом, способ защиты объектов морского и сухопутного базирования при установке облака дипольных помех (ДО), позволяет обеспечить снижение объема средств защиты при требуемом уровне радиолокационной маскировки объекта от бистатической РЛС за счет формирования МЗ в виде столба помех над базовой линией РЛС, при котором используется эффект осаждения помех (седиментация) и формирование требуемых размеров диаметра цилиндра (столба) помех. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Способ защиты подвижных объектов техники морского и сухопутного базирования, включающий запуск устройства защиты объектов морского и сухопутного базирования с полезной нагрузкой в виде дипольных помех и рассеивание полезной нагрузки в атмосфере с образованием маскирующей завесы (М 3), действующей в радиолокационном диапазоне длин волн электромагнитного излучения,отличающийся тем, что для маскировки объекта от бистатической РЛС дополнительно включают на объекте пассивное пеленгование сигнала передатчика РЛС, проводят анализ полученных данных пеленгования вычислительным устройством и формируют на основе анализа локационные сигналы координат положения объекта по отношению к базовой линии РЛС, при достижении объектом зоны базовой линии РЛС подают команды на выброс расходуемого объема помех (дипольных отражателей) и формируют маскирующую завесу(М 3) в виде вертикального столба (цилиндра) помех в рамках диаметра близкимзонам Френеля,высоту столба (цилиндра) помех в первый момент формирования объема устанавливают с учетом скорости оседания помех во времени и обеспечения необходимой длительности затенения сигнала прямого сигнала передатчика РЛС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр вертикального столба (цилиндра) помех формируют в рамках диаметра первой зоны Френеля. 3. Способ по п.п.1 и 2 отличающийся тем, что высоту столба (цилиндра) помех в первый момент формирования объема устанавливают с учетом скорости оседания помех во времени и обеспечения необходимой длительности затенения сигнала прямого сигнала передатчика РЛС.