Объекты радиоэлектронной (РЭ) защиты

Объекты радиоэлектронной (РЭ) защиты

Информация – совокупность сведений:

· об объектах, субъектах, явлениях, событиях, процессах, представленных в виде сообщений, т.е. совокупности некоторых знаков и символов;

· о наличии или отсутствии объектов в том или ином участке пространства наблюдения;

· о координатах и параметрах движения объектов;

· о геометрических, физических свойствах наблюдаемых объектов.

Радиоэлектронная информационная система (РЭИС) – организованная совокупность устройств, предназначенных для извлечения, передачи, защиты и разрушения информации с использованием радиоволн.

Основные типы РЭИС:

· радиосистемы передачи информации (РСПИ);

· радиолокационные системы (РЛС);

· радионавигационные системы (РНС);

· радиосистемы разрушения информации (РСРИ);

· системы радиоэлектронной разведки (РЭР).

РСПИ (рис. 1.1) – осуществляют транспортировку сообщений из одной точки пространства в другую с использованием радиоволн.

 

 

К получателю информации

 

 

Рис. 1.1. Структура РСПИ

РЛС (рис 1.2) – осуществляет извлечение информации о наличии объектов в пространстве наблюдения, их координатах, параметрах движения (скорость, ускорение), о физических характеристиках и свойствах объекта.

 

Рис. 1.2. Структура РЛС

 

РНС (рис. 1.3) – осуществляют извлечение информации о

собственных координатах движения объекта относительно

радионавигационных точек, координаты и параметры которых известны.

 

 

Радиосистемы разрушения информации (рис. 1.4) – осуществляют излучение радиопомех или имитирующих радиосигналов с целью нарушения процесса извлечения или передачи информации другими РЭИС либо с целью навязывания им ложной информации.

 

Рис. 1.4. Структура РСРИ

 

Системы радиоэлектронной разведки – осуществляют несанкционированное извлечение информации о наличии, местоположении в пространстве, параметрах радиоизлучения других РЭИС, а также несанкционированное получение информации, передаваемое другими РЭИС.

Радиоэлектронная защита информации (РЭЗИ) – совокупность мер направленных на предотвращение разрушения и несанкционированного извлечения информации (с использованием радиоволн).

Радиоэлектронная борьба (РЭБ) – противоборство двух сторон использующих радиоэлектронные методы и средства для защиты своих РЭС и поражения РЭС противника.

Рис. 1.5. Классификация методов радиоэлектронной защиты:
РЭР – радиоэлектронная разведка, РЭП – радиоэлектронное подавление,
РЭМ – радиоэлектронная маскировка, РЭЗ – радиоэлектронная защита

Динамический эффект.

Переходные процессы в фильтре можно не учитывать при или , откуда граничная скорость перестройки .При возникает динамический эффект (рис. 2.4):

· снижение амплитуды отклика,

· смещение максимума отклика,

· увеличение длительности отклика (расширение).

 

Рис. 2.4. Сигнал на выходе панорамного приемника при высокой скорости перестройки: .

Систематическая ошибка измерения частоты:

, где .

 

Снижение амплитуды оценивается коэффициентом а, который определяется следующей формулой:

 

 

В случае отсутствия динамического эффекта а =1, иначе а <1.

Гарантированный поиск

Гарантированный поиск − такой режим работы приемника, при котором за обеспечивается вероятность поиска .

Для импульсных сигналов гарантирован поиск в двух случаях:

А) Режим медленного поиска (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Частотно-временная диаграмма при медленном поиске

 

Условие медленного поиска:

.

При этом время перестройки , .

На практике выбирают . При медленном поиске динамический эффект отсутствует.

Б) Режим быстрого поиска (рис. 2.6.).

Рис. 2.6. Частотно-временная диаграмма при быстром поиске

 

Условие быстрого поиска:

.

При этом может возникать динамический эффект.

 

Вероятностный поиск

При вероятностном поиске (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Частотно-временная диаграмма при вероятностном поиске

Поток совпадений можно рассматривать как пуассоновский случайный процесс.

Средняя длительность совпадений .

Средняя частота совпадений ,

где - минимальная длительность совпадения, при которой ещё возможно обнаружение.

Вероятность того, что за время произойдёт ровно совпадений, равна

.

Вероятность поиска – это вероятность того, что за время произойдёт хотя бы одно совпадение:

.

Условная вероятность правильного обнаружения:

,

где F - вероятность ложной тревоги,

- отношение с/ш по мощности,

- мощность сигнала.

Вероятность разведки

 

Поиск со сжатием импульсов

Вместо полосового фильтра применяется согласованный фильтр (СФ) ЛЧМ-сигнала (рис. 2.8.).

 

Рис. 2.8. Формирование ЛЧМ-сигнала на выходе смесителя и импульсная характеристика СФ.

 

На выходе смесителя частота изменяется по линейному закону

фаза изменяется по квадратичному закону

Радиоимпульс на выходе смесителя: , .

Импульсная характеристика СФ: , .

Сигнал на выходе СФ: .

Положим , тогда выходной сигнал фильтра будет по времени смещён на .

Коэффициент временного сжатия: .

Сжатие позволяет улучшить разрешающую способность по частоте (рис. 2.10):

.

 

Рис. 2.9. Огибающая сигнала на выходе СФ

 

Рис. 2.10. Разрешение двух сигналов на выходе СФ.

Матричный приёмник

Каждый столбец матрицы приёмных элементов (ступень) обеспечивает последовательное уточнение частоты (рис. 2.14, 2.15).

Рис. 2.14. Матричный приемник: И – индикатор, ПЧ – преобразователь частоты.

 

Рис. 2.15. АЧХ полосовых фильтров различных ступеней матричного приемника

Общее количество приёмных элементов: .

Разрешающая способность матричного приемника .

Достоинство матричного приемника – более высокая разрешающая способность при одинаковом количестве приёмных элементов.

Недостаток – накопление шумов на последующих ступенях.

 

Фазовые методы пеленга

Основаны на измерении разности фаз сигналов принятых разнесёнными в пространстве антеннами

Рис. 2.35. Фазовый пеленгатор

Разность фаз в двух приемных каналах связана с направлением на источник излучения

Оценить это направление можно по формуле .

Рис. 2.36. Пеленгационная характеристика при фазовом методе и ее рабочий участок

Прежде чем рассчитывать пеленг цели , необходимо знать длину волны, т.е. необходимо произвести поиск по частоте, но этого можно избежать, если поворачивая базу (изменять угол ) до тех пор, пока разность фаз не окажется равной нулю.

 

Доплеровский пеленгатор

В доплеровском пеленгаторе, реализующем разновидность фазового метода, используется вращающаяся пара вибраторов (рис. 2.37) по окружности радиуса d.

Рис. 2.37. Доплеровский пеленгатор

Модуль вектора скорости движения вибратора .

Радиальная скорость .

Доплеровский сдвиг частоты принятого сигнала .

Фаза принятого сигнала .

Принятый сигнал для первого и второго вибраторов:

,

.

Сигнал на выходе перемножителя .

где - высокочастотная составляющая; - низкочастотная составляющая, представляющая собой ЧМ колебание по гармоническому закону, которое можно представить в виде ряда:

ФНЧ выделяет только первую гармонику

, ,

- функция Бесселя первого рода первого порядка.

На выходах фазовых детекторов

Такой пеленгатор применяется в диапазоне 20 2000МГц.

Среднеквадратическая ошибка .

 

20) Методы местоопределения объекта разведки

1.Триангуляционный (угломерный)

2.Разностно-дальномерный (гиперболический)

3.Угломерно-разностнодальномерный

Триангуляционный метод

Местоположение цели определяется в сферической системе координат. Используются 2 разнесённые в пространстве точки наблюдения А и В (рис. 2.38).

Рис. 2.38. Триангуляционный метод

Измеряются углы : - азимут источника излучения (ИИ) относительно базы в точке А;

- азимут источника излучения (ИИ) относительно базы в точке В; - угол места.

Координаты в сферической системе – , где дальность рассчитывается по формуле:

.

Разностно-дальномерный метод основан на измерении разности дальностей до цели из нескольких пунктов Местоположение цели на плоскости – точка пересечения двух гипербол (рис. 2.40).

Рис. 2.40. Разностно-дальномерный метод на плоскости

В трёхмерном пространстве местоположение определяется как точка пересечения трёх гиперболоидов

Рис. 2.41. Разностно-дальномерный метод в трёхмерном пространстве

При этом измеряются разности дальностей: .

Угломерно-разностно дальномерный метод.

Местоположение цели определяется как точка пересечения прямой и гиперболоида, для чего измеряются два угла и разность дальностей .

V. Полуактивные РЛС.

В качестве передатчика РЛС используется трансляторы ТВ и ЧМ- радио-вещание или GSM связи

Рис. 2.52. Полуактивная РЛС

Дальность действия -100 км.

Основное достоинство – скрытность.

VI. Оптические (лазерные) РЛС.

Особенности:

· Высокое разрешение по углу, по дальности, по скорости

· Высокое поглощение волн в атмосфере при дожде, тумане, дыме и.т.д.

VII. Инфракрасные (тепловые) локаторы.

Обладают высокой скрытностью, так как являются пассивными.

 

Понятие имитационной помехи

Полезный сигнал на раскрыве приёмной антенны подавляемой РЭС является функцией пространственных координат, времени и вектора параметров ,

где - амплитуда сигналов в поляризационных каналах; - время запаздывания; - углы наклона волнового фронта; - кривизна фронта; .

Параметры делятся на информативные и неинформативные : ,

а) РТСПИ с АМ: ;

б) РЛС и измерением дальности и скорости: ;

в) Пеленгатор: .

Имитационная помеха воспринимается подавляемой системой как полезный сигнал, но несёт ложную информацию:

,

.

Требования к помехе:

,

.

 

ЛК-14

Рис. 3.46. Постановщик имитационной помехи

 

Имитопомеха не является универсальной. Различают

1) помехи каналам обнаружения;

2) помехи каналу измерения дальности;

3) помехи каналу скорости;

4) помехи угломерным каналам.

 

Генераторы ложных целей

Рис. 3.47. Постановщик помехи каналу обнаружения

УЛЗ – управляемая линия задержки.

Для формирования многократных помех применяется следующая схема.

Рис. 3.48. Формирователь многократной помехи

1. Подавление РЛС

 

Рис. 3.49. Формирование ложных целей

- принятый сигнал и импульсы помехи.

2. Подавление РСПИ с АМ

Рис. 3.50. Воздействие имитопомехи на АМ сигнал

 

1) Формируются ложные цели или ложные информационные символы;

2) Происходит перегрузка приёмной системы информацией.

 

Помехи каналу дальности

Рис. 3.51. Канал измерения дальности

Рис. 3.52. Временные диаграммы к рис. 3.51

Рис. 3.53. Постановщик помехи уводящей по дальности

 

Рис. 3.54. Сигнал и помеха, уводящая по дальности

 

Рис. 3.55. Закон изменения задержки помехи

 

Необходимое условие .

Рис. 3.56. Сигнал и помеха

 

Помехи каналу скорости

Рис. 3.57. Канал измерения скорости

 

 

Рис. 3.58. Частотные диаграммы к рис. 3.57

 

Рис. 3.59. Постановщик помехи, уводящей по скорости

 

Рис. 3.60. Спектры сигнала и помехи

 

44) Помехи угломерным каналам с линейным сканированием

 

Рис. 3.61. Линейное сканирование ДНА Рис. 3.62. Огибающая сигнала при сканировании ДНА

, ДНА, – угловая скорость сканирования.

Любые помехи, излучаемые целью не эффективны, т.е. не приводят к ошибке измерения угла, т.к. помеха модулируется функцией .

Применяется два вида помех:

- смещённая;

- инверсная.

1) Формирование смещённой помехи.

 

 

Рис. 3.63. Постановщик смещённой помехи Рис. 3.65. Постановщик инверсной помехи

 

УЗЧ – устройство запоминания частоты,Ан – анализатор.

 

 

Рис. 3.64. Временные диаграммы к рис. 3.63 Рис. 3.66. Временные диаграммы к рис. 3.65

2) Формирование инверсной помехи.

Если пеленгатор является пассивным, т.е. не излучает сигналов, то для слежения за перемещением его антенны используются следующие методы:

1) Приём непреднамеренных излучений пеленгатора (например, излучение гетеродина).

2) Измерение ЭПР (эффективная поверхность рассеяния) антенны пеленгатора радиолокационным методом. ЭПР максимальна по главному лепестку.

3) Путём подбора. В случае совпадения помехи и сигнала возникает ошибка пеленгатора и его антенна уходит в сторону.

Анализ эффективности помех

Принятая смесь:

шум

.

помеха

сигнал

 

 

Рис. 6.1. Спектры сигнала и помех на входе РЭС

 

Мощность сигнала .

Мощность помехи .

Мощность шума в полосе пропускания приёмника : .

После оптимальной обработки:

Рис. 6.2. Спектры сигнала и помех после оптимальной обработки

Мощность сигнала .

Мощность помехи .

Мощность шума .

ОСШ

,

где -коэффициент частотной селекции.

В общем случае: ,

где - общий коэффициент селекции.

Коэффициент поляризационной селекции

.

Коэффициент временной селекции

, , .

Если , то сигнал подавляется помехой, причем

,

где - коэффициент подавления.

При обнаружении сигналов со случайной начальной фазой

.

Подавление систем передачи информации:

 

Рис. 6.3. РСПИ и постановщик помех

 

.

 

Пусть , тогда

.

Условие подавления системы помехой:

, или

,

где - область подавления.

Объекты радиоэлектронной (РЭ) защиты

Информация – совокупность сведений:

· об объектах, субъектах, явлениях, событиях, процессах, представленных в виде сообщений, т.е. совокупности некоторых знаков и символов;

· о наличии или отсутствии объектов в том или ином участке пространства наблюдения;

· о координатах и параметрах движения объектов;

· о геометрических, физических свойствах наблюдаемых объектов.

Радиоэлектронная информационная система (РЭИС) – организованная совокупность устройств, предназначенных для извлечения, передачи, защиты и разрушения информации с использованием радиоволн.

Основные типы РЭИС:

· радиосистемы передачи информации (РСПИ);

· радиолокационные системы (РЛС);

· радионавигационные системы (РНС);

· радиосистемы разрушения информации (РСРИ);

· системы радиоэлектронной разведки (РЭР).

РСПИ (рис. 1.1) – осуществляют транспортировку сообщений из одной точки пространства в другую с использованием радиоволн.

 

 

К получателю информации

 

 

Рис. 1.1. Структура РСПИ

РЛС (рис 1.2) – осуществляет извлечение информации о наличии объектов в пространстве наблюдения, их координатах, параметрах движения (скорость, ускорение), о физических характеристиках и свойствах объекта.

 

Рис. 1.2. Структура РЛС

 

РНС (рис. 1.3) – осуществляют извлечение информации о

собственных координатах движения объекта относительно

радионавигационных точек, координаты и параметры которых известны.

 

 

Радиосистемы разрушения информации (рис. 1.4) – осуществляют излучение радиопомех или имитирующих радиосигналов с целью нарушения процесса извлечения или передачи информации другими РЭИС либо с целью навязывания им ложной информации.

 

Рис. 1.4. Структура РСРИ

 

Системы радиоэлектронной разведки – осуществляют несанкционированное извлечение информации о наличии, местоположении в пространстве, параметрах радиоизлучения других РЭИС, а также несанкционированное получение информации, передаваемое другими РЭИС.

Радиоэлектронная защита информации (РЭЗИ) – совокупность мер направленных на предотвращение разрушения и несанкционированного извлечения информации (с использованием радиоволн).

Радиоэлектронная борьба (РЭБ) – противоборство двух сторон использующих радиоэлектронные методы и средства для защиты своих РЭС и поражения РЭС противника.

Рис. 1.5. Классификация методов радиоэлектронной защиты:
РЭР – радиоэлектронная разведка, РЭП – радиоэлектронное подавление,
РЭМ – радиоэлектронная маскировка, РЭЗ – радиоэлектронная защита