Динамическое управление частотно-временным ресурсом радиолиний декаметровой связи в условиях радиоэлектронного подавления

Актуальность проблемы. Комплексное решение проблемы обеспечения управления силами и средствами специального назначения силовых министерств и ведомств Российской Федерации, государственных региональных корпоративных структур (ВС, МВД, МЧС, Пограничная служба) в современных условиях противоборства объективно приводит к необходимости повышения эффективности функционирования сетей радиосвязи. При этом, основным направлением повышения эффективности управления является создание систем связи специального назначения, как подсистем в рамках Единой сети электросвязи России.

В системе связи специального назначения любого звена управления важнейшее место занимает радиосвязь, которая является основным, а порой и единственным средством, способным обеспечить управление силами и средствами в современных условиях ведения различных действий. Поэтому в комплексе организационно-технических мероприятий, направленных на повышение эффективности управления войсками, силами и средствами задача повышения эффективности функционирования сетей радиосвязи, приобретают очень большое значение.

Опыт войсковых учений, вооруженных конфликтов, мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также исследования, проводимые в последнее время, показывают, что в настоящее время сеть радиосвязи, как важнейшая составляющая часть системы связи специального назначения не обеспечивает в полной мере выполнения предъявляемых к ней требований по устойчивости, мобильности, пропускной способности и разведзащищенности.

Наиболее важными недостатками существующей сети радиосвязи специального назначения являются:

— работа радиолиний на жестко закрепленных частотах, что значительно снижает их помехоустойчивость;

— постоянное закрепление радиосредств за должностными лицами и определенными радиосетями (радионаправлениями);

— большое количество разнотипных по своим тактико-техническим характеристикам радиосредств, снижает помехоустойчивость и разведзащищенность, усложняет назначение радиолиниям частот, затрудняет обеспечение связи взаимодействия с авиацией и подразделениями разнородных сил, взаимозаменяемость, обслуживание и ремонт.

Среди комплекса мероприятий по обеспечению устойчивости управления и безопасности связи, особое место отводится повышению эффективности функционирования сети радиосвязи.

Постоянное совершенствование средств радиоразведки (РР) и радиопомех (РП), внедрение автоматизированных комплексов радиоэлектронной борьбы (РЭБ) привело за последние годы к существенному повышению возможностей противника по радиоподавлению средств связи. С учетом этого становится весьма сложной задача обеспечения устойчивой радиосвязи в условиях радиоэлектронного подавления (РЭП). Успешное её решение невозможно без принятия специальных технических и организационных мер защиты от радиоразведки и радиоподавления.

Технические методы повышения эффективности радиосвязи в условиях РЭП направлены на повышение их разведзащищенности и помехозащищенности. Основными из них являются:

— частотно разнесенная передача и прием;

— связь через удаленный ретранслятор;

— применение широкополосных сигналов;

— метод группового использования частот;

— применение компенсаторов помех и высокочастотных модемов;

— применение помехозащищенных режимов работы и т. д.

Все эти методы достаточно подробно описаны в известных работах. Однако, по мере внедрения перспективных автоматизированных комплексов РЭП, обладающих высокими возможностями по РР и РП, которые характеризуются малым временем реакции, данные методы не в состоянии будут обеспечить требования по своевременности и достоверности передачи информации.

В настоящее время и в ближайшей перспективе эффективность сети радиосвязи специального назначения будет определяться характеристиками радиосредств новых комплексов, при разработке которых использован ряд решений, направленных на повышение разведи помехозащищенности радиолиний, на основе применения специальных методов помехозащиты, учитывающие стратегию поведения комплексов РЭП противника.

Эффективность таких методов будет определяться прежде всего тем, насколько они повышают разведзащищенность линий разведки. С этой точки зрения наиболее перспективными считаются системы с ППРЧ.

Учитывая важность радиосвязи в процессе управления силами и средствами специального назначения в последние годы проведено ряд научных работ, посвященных определению возможных путей повышения помехоустойчивости сети радиосвязи.

Среди рекомендаций по повышению помехоустойчивости сети наиболее известны такие как:

— разработка предложений по построению рациональной структуры сети радиосвязи специального назначения;

— повышение эффективности использования частотного ресурса за счет новых технических решений в схемах передатчиков и приемников радиостанций;

— разработка методик оценки мешающего воздействия радиолиний работающих в режиме ППРЧ, адаптивно-адресной связи и на закрепленных частотах;

— разработка технических предложений по применению програмно-адаптивных режимов функционирования;

— разработка методик расчета допустимо необходимого количества частот для группы радиолиний;

— предложения по обеспечению ЭМС радиолиний;

— выработка рекомендаций по способам боевого применения новых комплексов радиосвязи.

В тоже время вопросы применения перспективных систем радиосвязи с ППРЧ недостаточно проработаны и не нашли отражения в разработанных предложениях по построению сетей радиосвязи специального назначения.

Данное диссертационное исследование находится в тесной связи с Указом Президента Российской Федерации, концепцией по созданию единой системы управления войсками (силами) и оружием в тактическом звене на период 2010 года (ЕСУ ТЗ) и военной доктриной государства.

Поэтому актуальной задачей является повышение эффективности функционирования декаметровых линий радиосвязи в условиях радиоэлектронного воздействия и подавления противником.

Цель работы: повышение достоверности передачи сообщений в линиях декаметровой связи с ППРЧ.

Задачи исследования:

— модификация методик оценки достоверности передачи сообщений в линиях декаметровой радиосвязи с ППРЧ, учитывающих возможность динамического управления частотно-временным ресурсом радиолиний;

— разработка алгоритмов динамического управления частотно-временным ресурсом линий декаметровой связи с ППРЧ при их функционировании в условиях воздействия случайных и преднамеренных помех;

— выработка предложений по технической реализации алгоритмов динамического управления линиями декаметровой связи с ППРЧ;

— разработка рекомендаций по применению режима ППРЧ в радиолиниях декаметровой связи специального назначения.

Объектом исследования является сеть радиосвязи специального назначения (ОТЗУ ВС РФ, МЧС, МВД), а предметом исследованиярадиолиния ДКМ связи, функционирующие в условиях РЭП.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался аппарат теории вероятности, теории игр, статистической теории радиосвязи, аналитическое и имитационное моделирование, линейное программирование.

Научная новизна работы заключается в решении задач повышения эффективности функционирования линий декаметровой радиосвязи в условиях радиоэлектронного подавления противником и включает:

— модифицированные методики оценки достоверности передачи сообщений в линиях ДКМ радиосвязи с ППРЧ с учетом возможности динамического управления частотно-временными ресурсами радиолинии;

— алгоритмы динамического управления частотно-временным ресурсом линий ДКМ связи с ППРЧ при их функционировании в условиях РЭП.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модифицированные методики оценки достоверности передачи сообщений в линиях декаметровой связи с ППРЧ, учитывающие возможность управления частотно-временным ресурсом и позволяющие произвести оценку достоверности передачи сообщений с учетом реальных условий функционирования радиолинии.

2. Алгоритмы динамического управления частотно-временным ресурсом линий декаметровой связи с ППРЧ при их функционировании в условиях радиоэлектронного подавления, реализующие процесс управления с учетом анализа и выбранного критерия оптимизации, а также выбора весовых коэффициентов, учитывающих степень использования частот выделенного ресурса.

3. Эффективный режим ППРЧ с информационной обратной связью в радиолиниях декаметровой связи специального назначения.

Практическая ценность работы определяется тем, что на основании предложенных методик оценки достоверности передачи сообщений в радиолиниях декаметровой связи с ППРЧ, функционирующих в условиях радиоэлектронного подавления, с учетом возможности управления их частотно-временным ресурсом предлагается техническая реализация алгоритма динамического управления частотно-временным ресурсом в радиолинии с ППРЧ. А также даны рекомендации по практическому применению перспективных систем декаметровой радиосвязи, совмещающих алгоритмы адаптации в подборе частот с алгоритмами ППРЧ и имеющих возможности управления их частотно-временным ресурсом.

Перспектива использования научных и практических результатов связана с:

— созданием систем частотного обеспечения с возможностью совмещения алгоритмов адаптации подбора частот с алгоритмами ППРЧ по ансамблю отобранных заблаговременно частот с учетом помеховой обстановки и возможностью управления частотно-временным ресурсом радиолинии;

— реализацией специальных методов повышения помехозащищенности ДКМ радиосвязи в условиях РЭП;

— проектированием технических устройств, реализующих алгоритм управления частотно-временным ресурсом в радиолиниях ДКМ связи с ППРЧ.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при выполнении НИР «Волна», «Восход». Достоверность результатов применения модифицированных методик расчета показателей достоверности передачи сообщений, полученных аналитическим методом, подтверждают результаты, полученные методом имитационного моделирования. Достоверность полученных результатов обеспечивается обоснованностью вводимых допущений и ограничений, корректным выбором методического аппарата, использованием общих и частных показателей, согласованных с требованиями по устойчивости и скрытности управления, безопасности связи, и совпадением полученных результатов с теоретическими исследованиями, проведенными другими авторами, их ясной физической трактовкой и непротиворечивостью известным данным.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на X, XI, XII, XIII международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2004,2005,2006,2007) — на I, II, III межрегиональных научно-технических конференциях (Омск 2002, 2004, 2006) — на межрегиональной научно-технической конференции (Администрация Омской области, 2005), на IV международном технологическом конгрессе «ВТТВ-Омск-2007» .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ из них: 8 докладов на НТК и 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Россииодин отчет по НИР «Волна» ,

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Выводы по главе 4

1. Анализ реализации алгоритмов управления частотно-временным ресурсом в радиолиниях с ППРЧ показывает, что принятие решения только на основе последовательного анализа качества выделенного частотного ресурса в условиях сложной радиоэлектронной обстановки не позволяет обеспечить требуемую помехоустойчивость радиолиний.

2. Из всего многообразия составных радиолиний в декаметровой связи наиболее предпочтительным является применение двухзвенных составных радиолиний, обеспечивающих передачу через один УРЦР.

3. Эффективность функционирования двухзвенных составных радиолиний будет зависеть от эффективности функционирования участков радиолиний.

4. Пункты связи двухзвенной составной радиолинии, должны содержать в своей структуре устройства позволяющие сформировать оптимальное решение на управление частотно-временным ресурсом с учетом анализа и выбранного критерия оптимизации.

5. Предложения по технической реализации алгоритмов динамического управления частотно-временным ресурсом в радиолиниях с ППРЧ позволяют достичь цели данной работы и таким образом повысить эффективность функционирования радиолиний декаметровой связи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема эффективности систем декаметровой радиосвязи, исследование и разработка перспективных способов повышения помехозащищенности систем радиосвязи, в условиях постоянного совершенствования тактики и техники РЭП, являются актуальными и важными.

Следовательно, на этапе создания АСРС в рамках взаимоувязанной сети связи, сетей связи специального назначения необходимо построение помехозащищенных средств декаметровой связи позволяющих интегрировать данные средства, для всех ведомств, в единое информационное пространство.

Особенность изложенных подходов в диссертационной работе к анализу и рекомендаций по защите радиолиний декаметровой связи в условиях радиоэлектронного подавления состоит в возможности получения аналитических выражений для расчета показателей качества процесса передачи сообщений, хорошо согласующихся с требованиями управления к связи.

Как большинство современных методов изучения сложных систем, анализ и синтез радиолиний декаметровой связи предполагает иерархическую декомпозицию. Кроме того, получение в явном виде аналитических выражений позволяет использовать результаты моделирования для выявления причин низкой эффективности функционирования за счет использования широко известных методов.

Аналитичность получаемых результатов, возможность учета в моделях реальных условий функционирования обеспечивают возможность разработки рациональных алгоритмов защиты радиолинии декаметровой связи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки.

При этом важной проблемой является выявление радиоэлектронного подавления и управление частотно-временным ресурсом радиолинии с целью обеспечения радиосвязи с достоверностью не хуже заданной.

В диссертационной работе в рамках решения проблемы управления частотно-временным ресурсом радиолинии декаметровой связи, рассматриваемой с позиции противоборства двух антагонистических систем, с противоположивши задачами предложено в целях повышения эффективности функционирования радиолинии использовать режим помехозащиты — адаптивная медленная ППРЧ.

В целях управления частотно-временным ресурсом радиолинии с адаптивной медленной ППРЧ, предложено использовать изменение коэффициентов (веса) частот, выделенных для работы радиолинии.

Представленные модифицированные методики расчета показателей достоверности передачи сообщений учитывают возможность динамического управления частотно-временным ресурсом в условиях сложной радиоэлектронной обстановки.

Разработанные алгоритмы динамического управления частотно-временным ресурсом линий декаметровой связи с ППРЧ позволяют повысить их эффективность функционирования в условиях воздействия случайных и преднамеренных помех.

Техническая реализация алгоритмов адаптации к условиям радиоэлектронной обстановки основывается на результатах анализа существующих структур радиолиний и полученных результатах работы. Дополнительные устройства в структурной схеме и алгоритмы их функционирования позволяют определить вес частотного ресурса радиолинии, реализовать алгоритм динамического управления частотно-временным ресурсом, а также обеспечить обратную информационную связь о состоянии частотного ресурса.

Проведенная оценка эффективности функционирования радиолинии показывает, что в общем случае использование режима адаптации к помехам, при изменении помеховой обстановки по ансамблю частотного ресурса радиолинии приводит к получению выигрыша по помехоустойчивости по сравнению с радиолиниями аналогами и радиолиниями не реализующими данный алгоритм, то есть достигается цель данной работы.