4. Помехозащищённость.

Помехозащищённость определяется устойчивостью КРЛУ к воздействию активных и пассивных помех. Она характеризуется:

- Криптостойкостью;

- Имитостойкостью.

Криптостойкостью КРЛУ определяется вероятностью того, что противник не сможет расшифровать КС. Свойство криптостойкости достигается кодированием КС-лов. Так, в случае 2-х импульсного временного кодирования каждая команда представляется в виде импульсно-кодовой группы из 2-х импульсов, сдвинувшихся друг относительно друга на время t_зад. Это время и определяет код команды.

Имитостойкостью КРЛУ определяется вероятность того, что помеха, идентичная по своим параметрам КС, не будет воспринята как команда управления. Имитостойкость также может быть достигнута кодированием КС. Кроме того, имитостойкость обеспечивается различными методами стробирования КС, малым разбросом параметров КС, введение избыточности в передаваемое сообщение(повторение команд, дублирование каналов), повышение разрешающей способности декодирующих устройств и др. способами.

Действительно, в условиях широкого развития средств РЭБ обеспечение помехозащищенности КРЛУ является главным требованием, предъявляемым КРЛУ.

Общими методами повышения помехозащищенности являются:

- повышение мощности ПРД команд;

- повышение направленности приемной и передающей антенн;

- использование оптимальных методов приема и др.

Таким образом , мы определили назначение, состав и основные тактические характеристики КРЛУ. Мы также показали, что для управления ЗУР необходимо передавать одновременно несколько команд управления, используя при этом многоканальные КРЛУ.

2. Способы передачи команд управления.

Для передачи команд на борт ракеты по многоканальной радиолинии связи в принципе может быть использован любой из способов передачи сообщений одновременно по нескольким каналам. При этом ставится задача разделения каналов, при которой исключаются помехи одного канала другому. Для разделения каналов могут быть использованы различия сигналов по амплитуде, частоте, фазе, времени и кодовые различия.

Однако, наиболее часто, для передачи команд на борт ракеты в многоканальной КРЛУ используются:

- частотные;

- временное и

- кодовое разделение каналов.

Сущность частотного способа передачи команд состоит в том, что в пределах диапазона частот, выделенного для данной КРЛУ, выбераются некоторые постоянные частоты f_ni, называемые поднесущими частотами. Число поднесущих соответствует числу каналов управления. Для передачи каждой из команд выделяется свой канал управления, которому соответствует одна из поднесущих. При этом образуется соответствующие полосы частотой f_i.

В качестве поднесущих колебаний при частотном разделении каналов используется гармоническая поднесущая. Она представляет собой синусоидальное напряжение вида:

U(t) = U₀ * sin(wt+φ)

U₀ – амплитуда поднесущих колебаний;

w, φ – cоответственно частота и фаза поднесущих колебаний.

Ему соответствует кривая на рис. 6 .

В таком немодулированном виде гармоническая поднесущая не несет признаков, отличающих одну помеху от другой. Для передачи команд поднесущая модулируется напряжением команды (рис. 5). При этом можно использовать все известные способы модуляции гармонической поднесущей: АМ, ЧМ и ФМ (рис. 7, 8, 9). Общий вид модулированных поднесущих колебаний при использовании различных способов модуляции показан на рис. 7, 8, 9.

Амплитудная модуляция. Одночастотное колебание, амплитуда которого изменяется по закону модулирующего напряжения, называется амплитудно-модулированным.

Частотная модуляция. При частотной модуляции амплитуда колебания несущей частоты остается постоянной, а частота изменяется по закону, отображающему характер модулирующих напряжений.

Фазовая модуляция. Фазовую модуляцию можно рассматривать как разновидность частотной модуляции. При фазовой модуляции изменяется фаза высокочастотного колебания. Отличие фазовой модуляции от частотной состоит в том, что фазовая модуляция определяется скоростью этого отклонения, т.е. производной фразы по времени. Различие между частотной и фазовой модуляцией представляется лишь при изменении частоты модуляции или при модуляции полосовой частоты. Кроме того, частотная или фазовая модуляции различаются по способу осуществления. В первом случае применяется прямое воздействие на частоту колебаний генератора. В случае же фазовой модуляции генератор дает стабильную частоту, а фаза колебаний модулируется в фазовом модуляторе.

Модуляция. – воздействие на один из параметров переносчика сигнала в соответствии с законом изменения функции, отображающей сообщение, передаваемое по каналу связи.

Сравнительный анализ указанных способов модуляции гармонической поднесущей показывает, что применение АМ нежелательно с точки зрения помехоустойчивости КРЛУ. Основной недостаток АМ – зависимтость амплитуды КС-ов от параметров приемо-передающего тракта радиолинии, а также от дальности до ракеты, состояния атмосферы и взаимного положения СУ и ЗУР.

Способ ФМ поднесущей также получил ограниченное применение в виду сложности его приборной реализации, т.к требует передаи на борт ракеты начальной фазы колебаний гармонической поднесущей.

Среди указанных способов модуляции наибольшей помехозащищенностью обладает ЧМ. При этом способе модуляции точность передачи команд фактически определяется лишь стабильностью генератора поднесущих частот. Однако, надо иметь ввиду, что наряду с этим возрастает полоса частот, занимаемая одним каналом управления, следовательно, трудно организовать КРЛУ с большим числом каналов.

Общим недостатком КРЛУ с частотным разделением каналов является наличие переходных и перекрестных искажений. Переходные искажения являются следствием ограниченной избирательности аппаратуры приемно-передающего тракта и приводят к возникновению помех одного канала другому. Перекрестные искажения связаны с нелинейностью приемного тракта и большим числом поднесущих, что приводит к возникновению комбинационных частот и искажению команд команд управления на борту ракеты. Переходные и перекрестные искажения отсутствуют в многоканальных КРЛУ с временных разделением каналов. Способ временного разделения каналов получил широкое распространение в современных КРЛУ. В отличие от КРЛУ с частотным разделением каналов передача команд управления в КРЛУ с временным разделением каналов происходит поочередно в относительно короткий интервал времени. При этом каждому каналу на этот период времени представляется вся полоса частоты КРЛУ.

В качестве переносчика информации при временном разделении каналов используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, называемая импульсной поднесущей.

Также поднесущая изображена на рис. 11.

Она характеризуется A, F, τ импульсов. Придание признаков, отличающих одну команду от другой и несущих информацию о величине и знаке команды осуществляется с помощью модуляции импульсной поднесущей. В зависимости от того, какой параметр импульса используется для модуляции, различают:

АИМ: А = var ; τ, F = const; рис. 12.

ШИМ: τ = var ; А, F = const; рис.13.

ЧИМ: F = var; A, τ = const; рис14.

ВИМ: Т_к =var; A, F, τ = const; рис 15.

где Т_к - временной интервал между опорным импульсом и импульсом команды.

Амплитудно-импульсная модуляция. При использовании этого метода модуляции информация заключена в амплитуде радиоимпульсов. Амплитуда изменяется во времени по закону U_m(t), отображающему характер сообщения. При этом все остальные величины, характеризующие последовательность радиоимпульсов, остаются постоянными. Различают АИМ 1го рода (АИМ – 1) и 2го рода (АИМ – 2). При АИМ – 1 напряжение в течении всего времени существования каждого импульса изменяется в соответствии с изменением модулирующей функции. При АИМ-2 напряжение во время существования импульса определяется значением модулирующей функции в некоторый фиксированный момент времени, например значением, соответствующим моменту начала импульса.

Временная импульсная модуляция. Принцип временной импульснйо модуляции заключается в изменении величины временного сдвига t_k каждого импульса модулированной последовательности импульсов по отношению к периодической немодулированной последовательности импульсов. Импульсы немодулированной последовательности обычно называют тактовыми (стартовыми, синхронизирующими, маркерными) импульсами, а импульсы модулированной последовательности – рабочими.

Широтно-импульсная модуляция. В некоторых работах этот вид модуляции называется модуляцией по длительности (ДИМ). При ШИМ длительность импульсов изменяется по закону, отображающему характер передаваемого сообщения.

Кодово-импульсная модуляция. Для передачи сообщений через радиоканалы с кодовой модуляцией наиболее предпочтительным является двоичный код, т.е. код, состоящий только из двух элементов: “да” или нет” (“1” или “0”). В случае использования двоичного кода обеспечивается наиболее простое аппаратное решение.

В случае АИМ амплитуда импульсов меняется в соответствии с законом изменения напряжения команды.

В результате преобразования поднесущей при ШИМ формируются импульсны напряжения, длительность которых соответствует величине команды в данный момент времени.

ЧИМ характерна тем, что медленно изменяющееся напряжение команды преобразуется в импульсы напряжения, частота следования которых определяется величиной команды.

ВИМ поднесущей состоит в том, что напряжение команды в процессе преобразования представляется импульсами напряжения, временное положение которых относительно опорных импульсов характеризует величину и знак команды.

Общий вид импульсной поднесущей при использовании различных способов модуляции показан на рис. 12, 13, 14. 15.

Из указанных способов модуляции импульсной поднесуещей наименьшее распространение получила АИМ, т.к. она обладает теми же недостатками, что и АМ гармонической поднесущей. Все остальные виды испульсной модуляции широко используются в современных КРЛУ ЗУР.

В качестве примера рассмотрим форму КС в КРЛУ с временных разделением каналов ВИМ поднесущей.

Рис. 15.

В данном случае каналы управления разделяются с помощью периодической последовательности тактовых импульсов. В качестве тактовых обычно используются зондирующие импульсы СПК. Каждой команде управления отводится определенный интервал между тактовыми импульсами. Положение этого интервала относительно интервала в котором передается импульс начала КС( опорный импульс) остается для каждой команды неизменным.

Положение импульсов плавных команд относительно середины тактового интервала зависит от величины и знака передаваемой команды, а временное положение разовых команд относительно тактовых импульсов остается неизменным.

Недостатки КРЛУ с временным разделением каналов:

- повышенная частота повторения тактовых импульсов;

- необходимость принятия специальных мер по выделению опорного импульса.

Указанных недостатков лишены КРЛУ с кодовым разделением каналов.

Переносчиком информации при кодовом разделении каналов является импульсная поднесущая. Поэтому способ кодового разделения каналов называется также импульсно-кодовым. При кодовом разделении каналов каждой команде управления присваивается определенный импульсный код и разделение каналов производится по этому признаку. При этом могут быть использованы различные типы кодов. В простейших случаях могут использованы частотные, временные и число-импульсные коды.

При временном кодировании команда преобразуется в группу импульсов с заранее установленными интервалами между ними. Наиболее простым число-импульсным кодом является последовательность заданного количества импульсов.

Структура КС при использовании временного кодирования представлена на рис.

При этом величина и знак команды определяется временным положением кода команды относительно тактового(опорного) импульса.

Для того, чтобы импульсы команд не накладывались друг на друга, каждая из команд может занимать лишь определенное положение внутри тактового интервала.

Существенными преимуществами импульсно-кодового способа передачи команд по сравнению с частотными и временными способами являются:

- высокая крипто- и имитостойкость КРЛУ;

- высокая стабильность передачи нулевой команды;

- возможность сопряжения КРЛУ с цифровым устройством формирования команд.

Это и определило использование импульсно-кодового способа передачи команд в КРЛУ ЗРК МД “Оса-М”.

3. Особенности построения КРЛУ ЗРК МД.

Итак, корабельная СУ совместно с бортовой аппаратурой ЗУР и КРЛУ образуют замкнутый контур управления. По этому, для того, чтобы определить состав КРЛУ рассмотрим структурную схему комплекса в процессе его боевой работы.

СУ состоит из следующих основных станций и приборов:

1. СОЦ;

2. ССЦ;

3. СВР;

4. СПК;

5. СРП.

СОЦ – по сигналам, отраженным от целей осуществляет круговой обзор пространства. При этом цели, находящиеся в зоне обнаружения СОЦ наблюдаются на ИКОЦ в виде яркостной отметки.

После обнаружения, выбора и опознавания цели по СОЦ выдается синхронное и электронное ЦУ на ССЦ ( ЦУ выдается по 2м координатам B_цу и D_цу). ССЦ конструктивно расположена в левой стойке пр.3. Операторы СУ осуществляют поиск цели по углу места и затем берут цель на автосопровождение. В процессе сопровождения цели, по сигналам отраженным от цели, ССЦ определяет координаты движения цели, которые поступают в СРП. После входа цели в хону пуска происходит пуск ЗУР с ПУ.

СПК начинает вырабатывать и излучать в направлении ЗУР КС, содержащий импульсы запроса бортового ответчика ракеты. Первые 1÷2 сек. полета ЗУР передача КС (т.е. до захвата ракеты СВР) происходит ложным кодом, в целях помехозащищенности КС. Затем происходит захват ракеты СВР. СВР сопровождает цель по сигналам ответчика ракеты, определяет и выдает в СПР координаты движения ракеты. СПР определяет параметр рассогласования и вырабатывает управляющие напряжения команд V_K1 и V_K2 , для непрерывного управления полетом ЗУР. В ШК они кодируются и с помощью ПРД команд излучаются в направлении ЗУР. НА борту КС принимается, усиливается, а в БВК вырабатываются напряжения V_K1 и V_{K2 ,}подаваемые для управления АП. АП изменяет положение рулей ракеты, изменяя траекторию движения ЗУР.

При ∆D = 175м ± 37м в СРП вырабатывается команда вкл. РВ, а в случае промаха при ∆D = -300м ± 50м вырабатывается команда выкл. РВ.

Таким образом, КРЛУ ЗРК МД вкючает:

Бортовая часть: ПРМ; БВК; ПРД; АП; РУ и РВ.

Корабельная часть: Ш; ПРД.

Рассмотрим особенности построения КРЛУ ЗРК “Оса-М”.

1. Для передачи команд управления в ЗРК используется импульсно-кодовый способ.

При этом команды формируются из нескольких импульсов, расставленных через определенные временные интервалы, и представляют собой импульсные кодовые группы.

2. КС, передаваемый на борт ракеты, имеет сложную форму.

Это объясняется необходимостью передачи следующих импульсов:

- импульс такта Т-F_T для обеспечения расшифровки команд в блоке радиоуправления ракеты.

- плавных команд управления ракетой К1, К2 - F_T

- разовой команды К3 - 6 F_T – команды дальнего взведения РВ ( вырабатывается при ∆D = 175м ± 37м, а при работе в условии помех при ∆D = 1200м ± 100м). Передается в течении одного такта.

- разовой команды К4 - 3 F_T – команды выключения ПРД РВ (вырабатывается при наличии сигнала “Промах”, при ∆D = -300м ± 50м, т.е. если ракета, не поразив цель, удалится от неё на расстояние 300м. При этом на рули подаются команды для вывода ракеты к моменту самоликвидации в безопасную зону).

- импульс запроса 3 - 12 F_T для запуска бортового ответчика ракеты (При сопровождении ЗУР по ответному сигналу повышается надежность сопровождения. В противном случае при условии малой эффективности отражающей поверхности ЗУР уверенное сопровождение обеспечить трудно).

Импульс такта и импульсы команд К1…К4 представляют собой импульсно-кодовые группы из 3х импульсов, а импульс запроса – одиночный импульс.

На основании вышесказанного, число каналов управления для управления одной ЗУР:

N = 1( 1 + 2 + 6 + 3) = 12

Рассмотрим форму КС:

Положение кодовых групп команд К1 и К2 внутри тактового интервала характеризует величину и знак передаваемой команды и определяется управляющими напряжениями из СРП. Положение команды в центре такта – нулевой уровень команды. Смещение команды влево от середины – отрицательное значение, а вправо – положительное значение команды.

3. Для управления одновременно 2мя ракетами в КРЛУ предусмотрено 2 шифратора( т.е. передача команд осуществляется на различных кодах).

Оба шифратора синхронизируются импульсами запуска, поступающими из синхронизатора СУ (блок ОС81-2Б), следующими с частотой 12 F_T. В целях увеличения развязки между каналами 1 и 2 ракеты импульсы запуска Ш II задержаны относительно импульсов запуска Ш I на полпериода.

Кроме того, для исключения взаимных помех каналов радиоуправления 1-й и 2-й ракеты передатчики команд СПК - I и СПК - II работают на различных частотах. СПК - I работает на правую ЗУР, СПК - II – на левую.

4. Для обеспечения возможности одновременного боевого применения нескольких однотипных комплексов диапазон частот (8), присваиваемых на определенный период работы каждому комплексу( 1-3, 2-4, 5-7, 6-8).

5. В ЗРК ”Оса-М” предусмотрена возможность работы любой СПК по любой ракете.

Это достигается путём перестройки каналов СПК, которая сводится к перестройке несущих частот передатчиков ( с помощью системы АПЧМ) и одновременному переключению кодов в шифраторах.

Выводы: 1. В целях повышения эффективности боевого применения ЗРК КРЛУ ЗУР строится таким образом, чтобы обеспечить передачу необходимого числа команд с высокой степенью точности и помехозащищенности.

2. Высокая помехозащищенность КРЛУ ЗУР в ЗРК “Оса-М” достигается при помощи импульсно-кодового способа передачи команд на борт ЗУР, а также использованием 2х шифраторов и 2х передатчиков команд, настроенных на различные частоты.