Учебное пособие 870

радиоподавления ГРП средствами радиопомех КВ и УКВ диапазонов определяется как разница между дальностью

наземной волной определяется по формуле (13). Расчет дальности радиоподавления RРП УКВ радиосвязи рассчитывается аналогично, но полученное значение

формулы (14) для этих АСП. Для конкретной оперативнотактической (тактической) и радиоэлектронной обстановки глубина зоны радиоподавления будут определяется конкретными условиями боевого применения частей и подразделений РЭБ. Диапазон подавляемых частот определяется диапазоном частот штатных средств частей и подразделений РЭБ.

3.ВОПРОСЫ К ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ

1.Что такое глубина радиоподавления ГРП средствами

радиопомех КВ и УКВ?

2.Как производится расчет дальности радиоподавления КВ и УКВ радиосвязи наземной волной?

3.Какое построение по уровням имеет комплекс

"Мандат" в зависимости от типов применяемых средств и решаемых задач при боевом применении?

4.Чему равны границы зоны радиоподавления в полосе частот f f0 ≤ F0 ?

5.Как определяется коэффициент подавления по мощности для заданного уровня информационного ущерба

21

ТР ?

6.Как определяются коэффициент расширения спектра при использовании сигналов с ППРЧ?

7.Что такое комплексы радиоэлектронного подавления

икакие параметры они имеют?

8.Какие параметры имеют автоматизированные станции помех КВ диапазона - Р-378А и УКВ диапазона - Р-330Б?

4.ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание № 1. Определить максимальную дальность и глубину радиоподавления линии при известном расположении приемников и передатчиков от первого РЭС1 и второго РЭС2, работающих в КВ и УКВдиапазонах при воздействии шумовой помехи от АСП, расположеной между корреспондентами и оценить помехозашишенность линии радиосвязи.

Методические указания по выполнению первого задания

При выполнении задания необходимо воспользоваться данными и рассчитать максимальную дальность связи между работающими РЭС при воздействии на них помех от активных станций. Параметры станции РЭС1 имеют значения РПС =1.0 кВт, GПС = 102 с центральными частотами от 3 МГц

до 100 МГц с шагом изменения через 1 МГц для КВдиапазона и 2 МГц – для УКВдиапазона. Антенна РЭС1 имеет высоту h1 =6 м и антенна РЭС2 - h2 =8 м. Учитывая (13) можно записать отношение мошностей помехи и сиrнала при РЭП системе передачи информации:

22

при этом коэффициенты потерь в свободном пространстве можно не учитывать, положив aП (Rmax , f0) =1 и

aС (Rmax , f0)=1,

Рис. 5. Схема создания помех системе передачи информации для сухопутных средств связи

а значенияRCB - расстояние между РЭС1 и РЭС2, РПП , GПП -

мощность и коэффициент усиления антенны АСП, РПС ,GПС -

мощность и коэффициент усиления передатчика сигнала РЭС1, FПР -полоса пропускания приемника РЭС2, fП - ширина спектра помехи в пределах полосы пропускания приемника РЭС2, П - как и ранее коэффициент, учитывающий различие поляризации помехи и сигнала. Для учета затухания электромагнитного поля на трассах распространения в правую часть соотношения (21) введен множитель

где - удельное ослабление электромагнитного поля на единицу дальности при длине волны излучения . Положив в (21) минимальное KП =2.3, FПР =1 МГц для УКВ диапазона и

учетом удельного ослабления электромагнитного поля на единицу дальности и RCВ 2RРП :

При заданных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы РЭС2 и постановщика помех уравнение (22) позволяет определить зоны подавления РЭС2 помехами /2/. Действительно, из (22) следует, что

Если энерrетический потенциал станции помех невелик при< 1. зона подавления РЭС передачи информации - это

rде RС П - расстояние между передатчиками сиrнала и помехи,

при этом RCB = 90 км, а полагаем равным 1. Центр круговой зоны подавления при < 1 смешен на RП по направлению базовой линии, соединяющей передатчики сигнала и помех в сторону от передатчика сиrнала. Если > 1, тоrда энергетический потенциал передатчика помех превосходит мощность передатчика подавляемой РЭС2 связи, зона подавления занимает всю плоскость, за исключением окружности радиуса

с центром, смещенным относительно точки расположения передатчика подавляемой радиолинии в сторону, противоположную направлению на передатчик радиопомех на RП / . При = 1 граница зоны подавления будет проходить

24

посередине между передатчиками радиопомех и радиосвязи. Определить глубину радиоподавления и зоны подавления для КВ- и УКВ-диапазонов с учетом удельного ослабления электромагнитного поля радиолинии. Расчеты выполнить по программе 3.mcd.

Задание № 2. Определить отношение мощностей помехи и сигнала при РЭП системы передачи информации с учетом удельного ослабление электромагнитного поля на единицу дальности на трассе при длине волны излучения .

Методические указания по выполнению второго задания

При выполнении задания учесть, что соотношение мощностей помехи и сигнала при РЭП системы передачи информации с учетом удельного ослабление электромагнитного поля на единицу дальности на трассе при длине волны излучения определяется выражением (24)

Взяв различные значения /2/ при разных условиях распространения радиоволн (солнечная погода, дождь, туман), определить из формулы значение KП ,считая

передатчика помех необходимую для подавления системы передачи информации при известном расположении приемников и передатчиков от первого РЭС1 и второго РЭС2, работающих в КВ и УКВдиапазонах при воздействии шумовой помехи от АСП.

Методические указания по выполнению третьего задания

25

При выполнении задания рассчитать наименьшую мощность передатчика помех между работающими РЭС1 и РЭС2 при воздействии на них помех от активных станций (рис. 5). Параметры станции РЭС1 имеют значения РПС =5 кВт, GПС =

102 с центральными частотами от 3 МГц до 100 МГц с шагом изменения через 1 МГц для КВдиапазона и 2 МГц – для

можно найти наименьшую мощность передатчика помех необходимую для подавления системы передачи информации

При заданных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы РЭС2 и постановщика помех уравнение (23) позволяет определить наименьшую мощность передатчика помех между работающими РЭС1 и РЭС2.

Задание № 4. Определить минимальную мощность полезного сигнала на входе абонентскоrо радиоприемника РЭС2 системы передачи информации

Методические указания по выполнению четвертого задания

При выполнении задания воспользоваться формулой (12) учесть что коэффициенты усиления антенн передатчика радиосигнала в направлении на приемник GПС = 103 , мощность РПС =5 кВт, с центральными частотами от 30 МГц

26

до 100 МГц с шагом изменения через 2 МГц, антенна РЭС1 имеет высоту h1 =9 м и антенна РЭС2 - h2 =12 м, мощность помехи на входе приемника РЭС2 РПвх 1 102 Вт и fП = 2 МГц, П =0.8 можно найти минимальную мощность полезного сигнала на входе при подавлении системы передачи информации при известном расположении приемников и передатчиков RCB =100 км, и RРП max =10 км ,

=0.905значение коэффициента для сухих (мокрых) трасс. В соответствии с алгоритмом расчета определить мощность полезного сигнала на входе абонентского радиоприемника по программе 3-2. mcd.

Задание № 5. Определить помехоустойчивость линии радиосвязи и выделение полезного сигнала на входе радиоприемника РЭС2 системы передачи информации

Методические указания по выполнению пятого задания

Под помехоустойчивостью РЭС понимается способность выполнять задачу при действии помех, создаваемых при организации РЭП /2/. Таким образом, помехоустойчивость - это способность РЭС противостоять вредному влиянию поиех. Часто анализ помехоустойчивости осуществляют независимо от причины появления помехи на входе РЭС. Поскольку помехоустойчивость зависит от ряда случайных причин, то количественной мерой ее может быть вероятность Рн нарушения функционирования РЭС (невыполнениеe заданной задачи) при воздействии помех). Вероятность Рн можно определить как вероятность того, что фактическое значение отношения сигнал/шум на выходе приемника РЭС станет меньше некоторого критического такого q. (для данноrо вида помехи), при котором функuионирование РЭС нарушается. Помехоустойчивость РЭС зависит от сочетания большоrо числа факторов: вида (формы) помехи, ее

27

интенсивности, формы полезноrо сиrнала, структуры приемника, антенны, применяемых способов борьбы с помехами и т. д.

Помехоустойчивость РЭС зависит от отношения сигнал/шум, которое иначе можно назвать энергитичеким потенциалом радиотехнического канала утечки информации, и связано с выражением мощностей сигнала и шума следующим образом:

т.е. данное соотношение по мощности q в базу сигнала B раз меньше энергетического потенциала. При этом Q- энергия сигнала

I / 2

Qs2(t)dt,

T /2

аPС - мощность сигнала, постоянная на интервале

наблюдения Т, тогда Q PCT , S0 - спетральная плотность помехи, B f T - база сигнала. Зная параметры РЭС1 и РЭС2, а также параметры станции помех АСП, можно определить соотношение сигнал/шум на входе разведывательного приемника РЭС2

Если задана дальность R= RCВ до точки расположения разведывательного приемника, то можно найти q как показатель энергетической скрытности. При этом TШ - шумовая температура, k – постоянная Больцмана. При использовании особенностей метода широкополосной передачи рассмотрим формулу Шеннона для пропускной способности канала:

C= W log2 (1 +Рс/Рш) ≈ 1,44W(Рс/Рш),

rде С - пропускная способность, бит/с; W- ширина полосы

28

канала, Гц; Рс / Рш - отношение сигнал/ шум. Выполнить расчеты по программе 3-3. mcd. Определить какой из двух сложных ЛЧМ - сигналов, представленных в программе и излучаемый РЭС1, обеспечивает большую помехозащищенность и для какой базы ЛЧМ - сигнала эта помехозащищенность не сохраняется. Построить рассмотренные ЛЧМ - сигналы и найти их частотные и фазовые характеристики.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАДАНИЯМ

1. От чего зависит затухание электромагнитного поля на трассах распространения?

2.Как определяется что соотношение мощностей помехи и сигнала при РЭП в системе передачи информации?

3.Oт чего зависит при известных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы и постановщика для зоны подавления РЭС помехами?

4.Как определяется наименьшая мощность передатчика помех. необходимая для подавления системы передачи информации?

5.При каком условии энергетический потенциал передатчика помех превосходит мощность передатчика подавляемой для РЭС связи?

6.Что такое зона подавления РЭС передачи информации?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Куприянов А.И. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы: Учеб, пособие / А.И. Куприянов, А.В. Сахаров. М.: Вузовская книrа. 2007.-356 с.

2.Радзиевский В.Г. Обработка сверхширокополосных

29

сигналов и помех/ В.Г. Радзиевский, П.А.. Трифонов. М.: Радиотехника, 2009.- 288 с.

3.Куприянов А.И. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте./ А.И. Куприянов, А.В. Сахаров. М.: Вузовская книrа, 2003.- 528 с.

4.Перунов Ю.М. Радиоэлектронное подавление каналов систем управления оружием / Ю.М. Перунов, К.И. Фомичев, Л.М. Юдин. - М.: Радиотехника, 2003.- 415 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРИ РАДИОЭЛЕКТРОННОМ ПРОТИВОДЕЙСТВИИ

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1.1. Цель работы Исследовать количественные характеристики меры

скрытности информации при воздействии активных шумовых помех применяемых в КВ, УКВ диапазонах радиоэлектронных систем. Определить условные вероятности ошибочных и правильных в зависимости от спектральной мощности помехи полосы частот и времени анализа.

Освоить методику расчета энерrетического потенциала, который является важнейшей характеристикой средств (станций) создания активных помех (САП).

1.2. Общая характеристика работы

Основным содержанием практической работы является исследование количественных характеристик меры скрытности информации при воздействии активных шумовых

30

помех применяемых в КВ, УКВ диапазонах радиоэлектронных систем. Рассматриваются вопросы определения условных вероятностей ошибочных и правильных решений в зависимости от спектральной мощности помехи, полосы частот и времени анализа. Исследуются особенности расчета энерrетического потенциала станций радиоподавления.

В процессе работы необходимо соблюдать общие правила по технике безопасности при работе с электроустановками с напряжением до 1000 В.

2. ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание № 1. Изучить количественные характеристики меры скрытности информации при воздействии активных шумовых помех применяемых в КВ, УКВ диапазонах радиоэлектронных систем

Методические указания по выполнению второго задания

При проработке материала учесть данные приведенные в /1-4/. Целью добывания технической информации по наземным средствам связи является своевременная разработка аппаратуры и методов радиоэлектронной разведки новых систем оружия и средств управления противника в КВ и УКВ диапазонах. Далее важным является меры скрытности информации при воздействии активных шумовых помех применяемых в КВ, УКВ диапазонах радиоэлектронных систем. Условия ведения радиотехнической разведки обычно таковы, что их средствам заранее точно не известно, с каким спгналом придется работать. Поэтому единственным признаком наличия сигнала S(t) в колебании x(t) на входе приемника, может служить то, в какой мере мощность этого колебания превосходит мощность собственного шума

31

приемника средств разведки. Поэтому судить об уровне мощности принятого колебания можно по ее оценке PX0 , сформированной за некоторое время наблюдения Т (или, что то же самое по оценке мощности реализации процесса x(t)), если -T/2 t T/2:

где x(t)=s(t)+n(t), при наличии сигнала и x(t)=s(t) при отсутствии сигнала, n(t)- шум приемника или, возможно внешняя широкополосная помеха со спектральной плотностью S0. Схема приемника, оптимального для обнаружения неизвестного сигнала только по оценке мощности (энергии) наблюдаемого процесса, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема приемника для оптимального обнаружения

В соответствии с этой схемой приемник (ПРМ) фильтрует входное колебание x(t) в полосе частот f . Затем это колебание детектируется квадратичным детектором и интегрируется за время T. Нормированный к T – результат интегрирования-это оценка мощности входного колебания. Оценка PX0 в решающем устройстве (компараторе) срвнивается с заранее выбранным порогом h0 . Если порог

превышен, принимается решение о наличии на входе полезного сигнала и аддитивной смеси с шумом. Поскольку сигнал наблюдается на фоне помехи при обнаружении может

32

совершать случайные ошибки: давать ложную тревогу с вероятностью PЛT или ошибочно не обнаруживать сигнал с вероятностью Pнеоб . Условные вероятности ошибочных решений равны:

случайного процесса, h0 - порог обнаружения, принятый в

соответствии с критерием принимаемых решений. Ф(Х) - интеграл вероятностей.

Q- энергия сигнала

Если мощность сигнала PС постоянна на интервале наблюдения Т, то тогда Q PCT . Фактически PС -это средняя

на интервале от -T/2 до +T/2 мощность с вероятностью сигнала. Энергетическое соотношение сигнал/шум, которое иначе можно назвать энергитичеким потенциалом радиотехнического канала утечки информации, связано с ссотношением мощностей сигнала и шума следующим образом:

т.е. соотношение по мощности q в базу сигнала B раз меньше энергетического потенциала. С учетом соотношения (2) и (3),

33

задающие рабочие характеристики обнаружителя в составе приемников средств радиотехнической разведки, можно представить в более удобном виде для практических расчетов в виде:

соотношение сигнал/шум в полосе УПЧ приемника. Условная вероятность правильного обнаружения сигнала, отожествленная выше с показателем энергетической скрытности равна

В соответствиии (2), (3) и (9) энергетическая скрытность сигнала от средств радиотехнической разведки зависит от соотношения сигнал/iшум

критерия оптимальности, принятого при построении обнаружителя в составе приемника средств разведки. В теории статистических решений и в технике средств обнаружения рассматриваются и используются разные критерии. Все критерии обнаружения исходят из тех или иных предположений об априорных вероятностях появления сигнала. Так в соответствии с критерием идеального наблюдателя априорные вероятности наличия и отсутствия сигнала на входе приемника считаются известными, а

34

пороговый уровень обнаружения выбирается таким, чтобы минимизировалась полная вероятность ошибочного решения.

1 Pправ PОР P(0)PЛT P(1)PПР

где P(0) и P(1)- соответственно априорные вероятности наличия и отсутствия сигнала в смеси с шумом на входе приемника; PЛT и PПР -условные вероятности ошибок типа ложной тревоги и пропуска. В частном случае равных

Критерий идеального наблюдателя минимизирует сумму условных вероятностей ошибок ( наблюдателю безразличны и одинаково опасны пропуски и ложные тревоги). Зависимость вероятности правильного обнаружения сигнала по критерию идеального наблюдателя от соотношения q в полосе разведывательного приемника и от отношения априорных вероятностей P(0)/P(1) представлена в работе /2/.

В соответствии с критерием Неймана – Пирсона априорные вероятности наличия или отсутствия сигнала не применяются, а от оптимального приемника требуется, чтобы он минимизировал условную вероятность пропуска сигнала при заданной вероятности ложной тревоги. Критерий обнаружения в такой форме прост и позволяет получить аналитические оценки качества мер и средств обеспечения незаметности. Кроме вероятностной характеристики незаметности РЭС для средств РТ и РТР, которой является вероятность PЭН можно рассматривать в качестве показателя

радионезаметности пороговое отношение сигнал/шум qпор .

Это соотношение мощностей и при этом между qпор и

PЭН существует взаимно однозначная связь: для каждого PЭН ,

определенного из соотношений (2), (5) и (9) можно указать значение qпор

35

Мощность сигнала в полосе применения средств РТ и РТР равна

где Pизл - мощность сигнала, излученного системой, Gизл -

коэффициент усиления передающей антенны этой системы в направлении на приемную антенну средства разведки, GПРМ - коэффициент усиления приемной антенны средства разведки, - коэффициент полезного действия приемного тракта, R- расстояние между источником сигнала и приемником. Очень часто сигнал, принимаемый средством РТ или РТР, излучается не антенной, а каким-либо источником: окнами, дверями или другими технологическими проемами зданий и сооружений, в которых размещены РЭС, неоднородностями фидерных линий и электромагнитных экранов, иными неоднородностями в поверхностях, по которым текут индуцированные токи высокой частоты. Для таких излучателей нельзя ввести коэффициент усиления и удобнее в соотношении (12) пользоваться величиной эквивалентной излучаемой мощности

Мощность шума на входе детектора разведывательного

разведприемника, f - полоса его линейных цепей (ло летектора). Из (12), (13), (14) можно получить формулу для

Если задана дальность R до точки расположения разведывательного приемника, из (15) модно найти q как показатель энергетической скрытности и, соответственно, качества маскировки. Если заданы требования на качество маскировки (PЭН или q), из того же соотношения (15) при

известных параметрах приемника и средства разведки можно определить безопасное расстояние R, на котором объект разведки незаметен, или как радиус зоны, в которой меры по маскировке РЭС достаточны. Мощность сигнала на входе приемника средства РЛР определяются известным соотношением, которое для передачи и приема на одну антенну определяется соотношением

где - эффективная поверхность рассеяния цели.

Исходя из (15) можно найти соотношение сигнал/шум на входе обнаружителя приемника РЛР:

Условием работы обнаружителя в радиолокаторе хорошо соответствует модель сигнала со случайной начальной фазой и флюктуирующей амплитудой. Тогда вероятности ошибок оптимального обнаружителя со случайной начальной фазой и флюктуирующей амплитудой выражаются зависимостями

q0 -пороговое значение для обнаружения соотнощения

сигнал/шум, полученное в соответствии с критерием Неймана – Пирсона как решение уравнения (9) при заданной вероятности ложной тревоги, B fT - база зондирующего

37

сигнала, используемого средством разведки. Расчеты выполнить по программе 4.mcd.

Задание № 2. Изучить определение энергетического потенциала средств РЭП, в заготовку отчета занести основные расчетные соотношения.

Методические указания по выполнению второго задания

При выполнении задания изучить материал /3 с. 102-104; 4, с 332 - 333/ и учесть, что всякая станция активных помех (САП) строится по схеме рис. 2 а и состоит из задаюшеrо reнepaтopa, который формирует помеху нужноrо типа и структуры, передатчика (РПД), усиливаюшеrо мощность помехи до нужноro уровня PП и антенно-фидерной системы (АС). САП

(станций) создания активных помех (САП) любоrо вида

где PП -мощность помехи на выходе РПД,

PП GП ( f )df ,

0

Gа - коэффициент усиления антенной системы; G -

П

спектральная плотность помехи.

38