PreprintPDF Available

Ключевые направления развития радиолокационной техники

Authors:
  • Central Scientific Research Insitute of Armaments and Military Equipment of Armed Forces of Ukraine
Preprints and early-stage research may not have been peer reviewed yet.

Abstract

Важной составляющей процесса оборонного планирования является разработка долгосрочных аспектов (LTA) развития возможностей войск, в том числе вооружения и военной техники (ВВТ). В феврале 2020 г. Организация НАТО по вопросам науки и технологий (STO) обнародовала программный документ, в котором идентифицированы прорывные технологии на период до 2040 г. Этот документ призван стать отправной точкой для очередного этапа уточнения LTA в отношении развития ВВТ. Опираясь на методологию, заложенную в основу указанных подходов, автором определены ключевые направления развития радиолокационной техники ПВО и соответствующих технологий на долгосрочную перспективу.
УДК 621.391
КЛЮЧЕВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
В.И. Слюсар, д.т.н., проф.
Центральный научно-исследовательский институт вооружения и военной техники
Вооруженных Сил Украины
Важной составляющей процесса оборонного планирования является разработка
долгосрочных аспектов (LTA) развития возможностей войск, в том числе вооружения и
военной техники (ВВТ). В феврале 2020 г. Организация НАТО по вопросам науки и
технологий (STO) обнародовала программный документ, в котором идентифицированы
прорывные технологии на период до 2040 г. Этот документ призван стать отправной точкой
для очередного этапа уточнения LTA в отношении развития ВВТ. Опираясь на методологию,
заложенную в основу указанных подходов, автором определены ключевые направления
развития радиолокационной техники ПВО и соответствующих технологий на долгосрочную
перспективу. Исходным пунктом при этом стала идентификация перспективных угроз и
прогнозных сценариев применения средств воздушного нападения, что позволило выделить
в качестве главного тренда в развитии техники ПВО создание многофункциональных
радиолокационных станций (РЛС) различного класса. Примером такого рода может быть
РЛС GM200 MM/C от компании Thales, способная обеспечить решение задач борьбы с
БПЛА, уничтожения мин и артиллерийских боеприпасов в полете (миссия Counter- Rocket,
Artillery, Mortar (C-RAM)). Вместе с тем, перечень объектов поражения в режиме C-RAM
следует расширить на планирующие бомбы и ракеты, запускаемые с БПЛА, барражирующие
боеприпасы (loitering munitions), воздушные минные поля, а также гиперзвуковые ракеты.
В числе технологий РЛС, существенных для обнаружения перспективных целей,
основной акцент должен быть сделан на передовых антенных архитектурах. Прежде всего,
речь идет о невращающихся антенных системах на основе многопанельных цифровых
антенных решёток (ЦАР)[1], которые позволяют:
избежать допплеровского смещения частоты, обусловленного вращением антенны,
обнаруживать цели с минимальной скоростью движения и отслеживать
высокоманевренные цели;
получить высокую скорость сканирования пространства и чрезвычайно высокий темп
обновления сопровождаемых трасс,
обеспечить независимую скорость сканирования для коротких форм сигнала и сигналов
со сравнительно большой продолжительностью во времени;
формировать выделенные лучи и их пучки при непрерывном сканировании;
реализовать полусферическое покрытие, без мертвых зон (“конусов тишины”, cone of
silence), характерных для традиционных радаров;
совместить обнаружения целей с их классификацией на основе искусственного
интеллекта для распознавания мини-БПЛА, птиц и т.п.;
получить максимально возможный динамический диапазон для эффективного
подавления помех, достичь прецизионной радиоэлектронной защиты.
В сфере радиочастотных технологий основное внимание уделяется:
возможности достижения высокой плотности мощности передатчиков благодаря
применению галлий-нитридных транзисторов с алмазной подложкой;
радиочастотным ASIC, системам на кристалле и радарам на чипе;
внедрению радиофотонных технологий для реализации широкополосных
радиоканалов, которые обеспечивают большую эффективность действия в условиях помех и
повышенную точность измерения параметров сигналов;
снижению фазовых шумов для эффективной радиоэлектронной защиты, обеспечения
обнаружения малоразмерных целей и уменьшения ложных тревог;
существенному сокращению времени переключения аналоговых ключей (модуляторов)
для достижения чрезвычайно короткой минимальной дальности действия импульсных
допплеровских радаров,
применению в одной антенне непрерывного и импульсного излучений для
допплеровской селекции целей и интеграции радарно-коммуникационных сервисов;
использованию подрешёток и множества распределенных приемников/экстракторов
сигналов для улучшения фазового шума.
Относительно цифровой обработки сигналов сохранится интерес к:
технологиям Massive MIMO (множественный вход – множественный выход);
разработке специальных банков допплеровских фильтров для улучшения обнаружения
целей, движущихся с малой скоростью;
автоматической адаптации формы сигналов (оптимизация продолжительности, времени
задержки) и лучей сопровождения целей;
обработке сигналов с растяжением (stretch processing);
фильтрации сигналов, отраженных от ветровых электрогенераторов и обнаружению
сигналов, отраженных от винтов БПЛА, на основе анализа микродопплеровских сигнатур;
поиску улучшенных алгоритмов сопровождения трасс (использование взаимодействия
нескольких моделей движения целей (Interacting Multiple Model), отслеживание
множественных гипотез при сопровождении (Multiple Hypothesis Tracker), опосредованное
сопровождение элементов групповых целей методом “ближайший в мире сосед” (Global
Nearest Neighbor), отслеживание цели до ее обнаружения; распределённое сопровождение
(Fusion tracker) с помощью сочетания данных видеокамер, станций радиотехнической
разведки, нескольких активных радаров);
расширенной оценке параметров целей после взятия на сопровождение на основе
нейроморфной нечеткой логики, искусственного интеллекта и машинного обучения.
Большие ожидания на рынке встраиваемой компьютерной техники связаны с принятым
в 2020 г. стандартом SOSA, который должен заполнить нишу, пустующую после отмены в
2019 г. стандарта НАТО на шину VME для сухопутных платформ (STANAG 4455). Такое
масштабирование закладывает основы для доминирования VPX-подходов в военной технике
ещё в течение 10 - 15 лет, тем более, что встраиваемые VPX-модули совместимы с
цифровыми архитектурами транспортных средств NGVA (НАТО), VICTORY (США).
В многофункциональных (MultiMission) РЛС упомянутые задачи борьбы с БПЛА (C-
UAV) должны решаться одновременно с другими заданиями:
обзор наземной и надводной поверхностей для противодействия наземным
роботизированным платформам (Counter-UGV) и надводным безэкипажным аппаратам
(Counter-USV);
локализация огневых средств (Weapon Location) с точностью 1- 6 м для решения задач
C-RAM совместно с артиллерийскими подразделениями и обеспечение их метеоданными
(скорость и направление ветра на разных высотах), в том числе с оценкой скорости ветра по
изменениям траекторий и точек падения боеприпасов;
комбинация общего обзора воздушного пространства с управлением огнём (интеграция
ведения объёмного поиска и сопровождения трасс, наведение лазерных средств поражения);
реализация всех указанных функций в движении (On-The-Move, OTM) для повышения
живучести и уклонения от атак БПЛА,
интеграция с акустической и панорамной оптоэлектронной разведкой.
При этом под отсутствием многорежимности в РЛС следует подразумевать
коммутацию нескольких режимов во времени, без наличия их одновременной реализации.
Среди внедренных и важных на перспективу технических решений необходимо указать
так называемые 3D-дисплеи, отображающие траектории полета целей в пространстве в
трехмерном виде, на фоне цифровой 3D-карты местности высокого разрешения.
Заслуживают внимания перспективные методы передачи данных протоколы DDS-TSN,
MQTT-SN, - обеспечивающие жесткую синхронизацию в реальном масштабе времени при
работе РЛС в многопозиционном режиме. В целом, в качестве прорывных направлений, в
которых будет разворачиваться прогресс радиолокационной техники, следует отметить,
искусственный интеллект, большие данные, автономность и квантовые технологии.
1. Слюсар В.И. Цифровые антенные решетки: будущее радиолокации. //Электроника:
наука, технология, бизнес. – 2001. - № 3. – С. 42 - 46.
Chapter
In this article, we present the result of the research concerning the development of a method for analytical calculation of the dynamic characteristics of digital adaptive filters with parallel-serial weight summation of signals for one of the variants of a multi-stage adaptive interference compensator with block orthogonalization of compensation channel signals. The article also presents the results of a research of the degree of coincidence of the results of theoretical calculation and statistical modeling of the adaptive compensator (filter) for interference suppression. Each stage of the adaptive filter with parallel-sequential weight summation consists of modules, which are a scheme of a single-channel adaptive compensator. The complex envelope of the signal from the output of the digital antenna array (DAA) is goes to the main channel of the adaptive filter. Compensation channels are formed on the basis of the antenna elements of the main channel. Equidistant antenna array with a distance between the array elements equal to 0.5 wavelength is selected as the DAA. The method consists in obtaining recurrent relations, according to which the transmission coefficients of the modules placed in the first stage (row) of the structural scheme of the adaptive filter with parallel-sequential weight summation of signals are first calculated. Then, the transmission coefficients of the modules placed in the second stage (row) of the structural scheme are calculated, etc. The calculated values of the transmission coefficients of all modules of the structural scheme of the adaptive filter with parallel-sequential weight summation are used to calculate the interference power at the output of the filter, depending on the parameters of the interference correlation matrix. Also, statistical simulation modeling and theoretical calculation of dynamic characteristics of an adaptive filter with parallel-sequential weight summation of signals was performed. The results of modeling and analytical calculation of interference power at the output of the adaptive filter with parallel-sequential weight summation show a satisfactory coincidence of dynamic characteristics under the action of two, three and four sources of interference on a 5-channel adaptive filter. The modeling can be reproduced many times for different interference situations. The drawback of this method is that it is developed for a single variant of the known scheme of a multistage adaptive noise compensator with block orthogonalization of signals. The use of the method will allow at the design stage of the structure and characteristics of adaptive filters with parallel-sequential weight summation to choose its parameters without the use of statistical modeling.
ResearchGate has not been able to resolve any references for this publication.