Изобретение относится к системам радиоэлектронной борьбы и может быть использовано при создании и отработке систем подавления беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Известно, что любой БПЛА имеет ряд демаскирующих его признаков, к которым относятся в том числе радиочастотные сигнатуры (URL: https://uav-bpla.com/obnaruzhenie_bpla/; дата опубл.: 12.01.2023).
Известно, что поражение БПЛА средствами зенитно-ракетных комплексов войск противовоздушной обороны (далее - ПВО), в большинстве случаев, является низкоэффективным и приводит в высокому расходу боеприпасов - невосполнимого материального ресурса. В связи с этим перспективным направлением противодействия БПЛА считается применение средств радиоэлектронного подавления (далее - РЭП), ресурс которых, при наличии внешнего питания, практически неограничен. При этом средства РЭП могут применяться одним из нескольких способов или их комбинацией:
- подавление или навязывание ложных режимов работы командной радиолинии управления (КРУ) и радиолиниям передачи данных БПЛА;
- подавление или навязывание ложных режимов работы каналу навигации БПЛА, основанному на приеме и обработке сигналов одной или нескольких спутниковых радионавигационных систем (Макаренко С.И. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 3. Радиоэлектронное подавление систем навигации и радиосвязи. // Системы управления, связи и безопасности. - 2020. - №2. С.101-175).
В контексте данной заявки сигналы системы РЭП, передаваемые с помощью соответствующего оборудования на БПЛА в рамках целевого применения системы, будут названы шумовыми сигналами или шумом.
Создание эффективных систем РЭП, как любой сложной технической системы, вне зависимости от того, каким способом их планируется применять, невозможно без проведения испытаний, поскольку только математическое или физическое моделирование не могут полностью заменить проверку соответствия разработанной продукции согласованным требованиям.
Важным параметром, влияющим на результативность подавления БПЛА с помощью систем РЭП, является так называемое отношение «сигнал/шум» (далее - ОСШ).
При создании и отработке средств РЭП необходимо обеспечить такой уровень шума, который приведен к невозможности решения системой управления БПЛА навигационной задачи и/или задачами управления, то есть обеспечит выполнение функцию ПВО.
В этом контексте можно считать, что испытания систем РЭП должны включать определение того, какие модели БПЛА и на каком расстоянии от границ определенной зоны (далее - охраняемого объекта) могут быть лишены возможности решить навигационные задачи и задачи управления с внешнего пульта управления в условиях противодействия системами РЭП, установленными на этом объекте.
Известен способ имитации беспилотного летательного аппарата для отработки системы наведения при проведении летных испытаний, при котором размещают имитатор беспилотного летательного аппарата на авиационном носителе, подключают бортовой разъем имитатора беспилотного летательного аппарата к аппаратуре носителя, подают питание на бортовой разъем имитатора беспилотного летательного аппарата, в момент начала эксперимента производят имитацию пуска, имитируют функционирование и токопотребление беспилотного летательного аппарата, записывают информационный обмен на внутреннее запоминающее устройство (пат.RU 2636430, опубл. 23.11.2017. Бюл. №33). По известному решению, полет авиационного носителя осуществляют по траектории, приближенной к заданной для беспилотного летательного аппарата с штатной работой системы самонаведения и инерциальной системы управления.
К недостаткам известного решения относится необходимость использования полетного носителя, что создает дополнительные помехи для обнаружения БПЛА по инфракрасным, акустическим и радиочастотным сигнатурам.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является способ имитации эхосигналов движущейся цели в зоне обнаружения тестируемой радиолокаторной станции (РЛС), включающий использование имитатора воздушной цели, установленного на БПЛА (пат.RU 2776663, опубл. 22.07.2022. Бюл. №21). По известному решению, имитатор воздушной цели принимает зондирующие сигналы тестируемой РЛС, обрабатывает их по заданному алгоритму и излучает с поляризацией, соответствующей поляризации эхосигнала имитируемой цели,, оснащенном пилотажно-навигационной системой, обеспечивающей его полет в дальней зоне антенны тестируемой РЛС с перемещениями за время полета в азимутально-угломестной плоскости, аналогичными перемещениям имитируемой цели, а по дальности и со скоростью - с уменьшенными в К раз значениями дальности и скорости полета имитируемой цели, где значение К выбирается, исходя из возможностей БПЛА по высоте и скорости его полета.
К недостаткам известного решения относится невозможность его применения для испытания систем РЭП
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа испытания систем РЭП БПЛА, не создающего риски падения БПЛА во время испытаний.
Техническим результатом осуществления предлагаемого изобретения является получение трехмерной карты воздушного пространства вокруг объекта с установленной системой РЭП с выделенными зонами эффективности данной системы РЭП против БПЛА различных моделей (использующие разные диапазоны и разные сигналы для управления). К техническим результатам осуществления предлагаемого изобретения относится также повышение безопасности объекта с установленной системой РЭП за счет обеспечения возможности предварительной оценки эффективности системы РЭП и своевременного принятия соответствующих мер.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет использования для оценки эффективности систем РЭП сравнения измеренной величины шумового сигнала, создаваемого испытуемой системой РЭП и воспринимаемого установленным на борту БПЛА приемником, с величиной шумового сигнала, при которой для БПЛА конкретной модели отсутствует решение навигационной задачи и/или отсутствует возможность управления по радиоканалу, причем во время испытаний БПЛА движется по заранее согласованному маршруту, имея управление по заранее согласованному безопасному каналу связи (частотному диапазону) и/или БПЛА передвигается согласно заранее заложенному маршруту (передвижение может быть обеспечена по определенным точкам может быть обеспечена с помощью модуля определения координат (например, GPS) и/или например, инерциальной системы навигации, обеспечивающему навигацию летательного аппарата. Безопасным канал связи является постольку, поскольку в данном диапазоне частот испытуемая система РЭП не будет создавать шумовых сигналов (так называемое «окно прозрачности», когда специально выбирается участок диапазона для управления БПЛА и данный участок не подавляется силами РЭП).
Предлагаемый способ испытания систем РЭП БПЛА может осуществляться следующим образом.
Подготовительный этап испытаний включает согласование маршрута полета и частотного диапазона, по которому будет происходить управление БПЛА.
Предлагаемый способ может включать последовательное выполнение следующих этапов.
1. Запуск БПЛА.
2. Выведение БПЛА в исходную точку.
3. Включение испытуемой системы РЭП.
4. Полет БПЛА по согласованному маршруту с одновременным приемом шумового сигнала от испытуемой системы РЭП и регистрацией параметров шумового сигнала с привязкой к точке приема.
5. Посадка БПЛА с помощью устройства управления летательным аппаратом по окончании работ (такая посадка также может быть осуществлена в автоматическом режиме с применением модуля определения координат и с помощью инерционной системы навигации).
Под точкой, условно названной выше исходной, понимается точка, откуда, в соответствии с программой испытаний, БПЛА должен начать свое движение в заданной зоне работы испытуемой системы РЭП.
Управление БПЛА может быть осуществлено по любому, согласованному каналу (частотному диапазону) и/или БПЛА может следовать по заложенному заранее маршруту.
В результате регистрации параметров шумового сигнала в ходе испытаний может быть получена трехмерная карта воздушного пространства вокруг объекта с установленной системой РЭП. Выделение на карте зон эффективности испытуемой системы РЭП по отношению к БПЛА различных моделей, выполненное по результатам сравнения измеренной величины шумового сигнала с величиной шумового сигнала, при которой для БПЛА конкретной модели отсутствует решение навигационной задачи и/или задачи управления, позволит своевременно оценить риски для объекта от БПЛА различных моделей при использовании данной системы РЭП и принять соответствующие меры. Это сравнение может быть выполнено как во время полета БПЛА (данная информация может быть обработна - выполнено сравнение с помощью бортового ПЭВМ или дополнительного ПЭВМ, установленного на земле), так и после завершения полета, с помощью программных и аппаратных средств, как входящих в комплектацию БПЛА, так и расположенных в наземном пункте управления БПЛА.
При этом, очевидно, что для наиболее эффективного испытания систем радиоподавления, защищающих объект, необходимо, чтобы БПЛА подлетал к защищаемому объекту с разных направлений, с разных высот.
Информация о предельном значении уровня сигнал/шум для различных моделей БПЛА, может быть получена из открытых источников и/или во время испытаний.
При этом на эффективность подавление канала управления может влиять:
- чувствительность приемника на борту БПЛА;
- используемые для канала управления система связи;
- ширина полосы (чем больше используемая полоса, тем сложнее ее заглушить)
- мощность передатчика пульта управления
- расстояние пульта управления до БПЛА
Так, например, исследования показали, что при применении системы связи с расширением спектра (таких как, например, ППРЧ) для уверенного блокирования такого канала потребуется мощность до 5 раз (и даже более), чем при не использовании такого1. (1 Www.sccs.intelgr.com/archive/2020-02/05-Makarenko.pdf?ysclid=lmhah2crp3473123457) Также исследователи приводят цифры, что при использовании приемника с чувствительностью -165 дБВт и канала управления с использованием систем связи с ПШС (один из методов расширения спектра) для уверенного блокирования сигнала необходимо превышения помехи над сигналом на 40-45 Дб2. (2 Www.sccs.intelgr.com/archive/2020-02/05-Makarenko.pdf?ysclid=lmhah2crp3473123457)
При этом дальность нахождения пульта управления может быть выбрано, исходя из того, где конкретно находится объект (исходя из моделей правонарушителя с какого минимального расстояния от охраняемого объекта может производиться управление злоумышленником).
Один из примеров способа осуществления изобретения.
На выбранном для испытания объекте включаются системы блокирования возможного канала управления и/или систем навигации (обычно система навигации в диапазоне 1200-1300 МГц; 1500-1600 МГц, система управления стандартных БПЛА находится в диапазоне 1,2-1,3 МГц, 2,4-2,5 МГц, 5,7-5,9 МГц3 (3 Www.sccs.intelgr.com/archive/2020-02/05-Makarenko.pdf?ysclid=lmhah2crp3473123457)).
При этом, для увеличения вероятности эффективности противодействию БПЛА, предлагается выбрать максимально большой диапазон для противодействия, например, от 100 МГц до 6000 МГц (ведь для управления БПЛА злоумышленником могут быть выбраны не стандартные диапазоны работы).
При этом, например, исходя из модели угроз расстояние от пульта злоумышленника выбирается 3 км, при мощности пульта 8 Вт.
Исходя из затухания сигнала (может вычисляться по формуле - в эл. Виде здесь https://r1ban.ru/calc/loss-calc.htm?ysclid=Lmhav971c15270377) определяется уровень сигнала в конкретном месте объекта в конкретном диапазоне. Для принятия решения об эффективности испытываемых систем, а также в случае необходимости о рекомендациях по повышению уровня шума в конкретном диапазоне (для этого может быть увеличена мощность, использованы различные антенны, например, с более узкой диаграммой направленности, добавлен дополнительный источник излучения и.т.д.) используются данные о необходимом уровне превышения полезного сигнала при котором система управления БПЛА считается подавленной (данные о превышения сигнала для конкретной модели, единый уровень сигнала). Для увеличения вероятности блокирования управления БПЛА может быть выбран максимальный уровень превышения во всем диапазоне, как уже говорилось, такой уровень превышения для стойких систем управления БПЛА, такой составляет порядка 40-45 Дб.
Все данные об уровне сигнала в конкретном месте объекта от пульта управления (может вычисляться исходя их точки возможного нахождения пульта с помощью бортового и/или наземного ПЭВМ), о достаточном для конкретной точке уровне превышения шума над полезным сигналом, показания уровня шума от наземных систем (снимается с помощью БПЛА) заносятся в бортовой и/или наземный ПЭВМ (может использоваться ПЛИС).
Далее происходит сравнение и вычисление и делается вывод о достаточности или недостаточной эффективности систем наземемного подавления.
В качестве примера приведем один из способов реализации данной заявки.
Задано, что пульт находится в 3 км от объекта где развернута система противодействия БПЛА, мощность пульта составляет 8 Вт.
С борта БПЛА (на высоте 500 м над конкретной точкой объекта) вычисляется примерный уровень сигнала от наземных систем противодействия в диапазоне 300, например, уровень будет составлять 80 ДБ.
С помощью ПЭВМ вычисляется возможный уровень сигнала с пульта в этом диапазоне, например, 30 дБ.
По заданным условиям управление БПЛА считается невозможным при превышении 45 дБ (могут отличаться в различных диапазонах, в зависимости от различных моделей). С помощью ПЭВМ производят вычисление: 80 больше, чем 45+30 и делается вывод об эффективности противодействия в этом диапазоне, в конкретной точке пространства. В случае недостаточной эффективности, дается рекомендация о добавления уровня шума на конкретном диапазоне.
ПЭВМ может находиться как на борту БПЛА, так и на земле (тогда данные с БПЛА могут передаваться онлайн с помощью модема или уже заноситься в ПЭВМ при посадке БПЛА, например, с помощью шнура).
При использования модема, можно онлайн корректировать работу систем подавления на земле.
Так, например, БПЛА может производить полет над объектом в одном направлении, несколько раз, и корректировать работу систем подавления на земле требуемая эффективность.
В качестве модема может быть использован, например, беспроводной модуль передачи данных БПЛА vcan 14014 (4 Ivcan.com)
Данный модуль имеет след параметры:
- Вес 60 гр
- Дальность - 30 км - Протокол передачи TDD-OFDM.
Изобретение относится к системам радиоэлектронной борьбы. Техническим результатом является повышение безопасности объекта с установленной системой радиоэлектронного подавления (РЭП) за счет обеспечения возможности предварительной оценки эффективности системы РЭП и своевременного принятия соответствующих мер. Для этого способ испытания систем РЭП беспилотных летательных аппаратов включает прием сигналов испытуемой системы РЭП с помощью широкополосного приемника, установленного на беспилотном летательном аппарате, и их последующую обработку, заключающуюся в сравнении уровня сигналов испытуемой системы с уровнем сигнала, при котором для беспилотного летательного аппарата конкретной модели отсутствует решение навигационной задачи. Движение беспилотного летательного аппарата осуществляют по согласованному маршруту. Управление беспилотным летательным аппаратом выполняют в частотном диапазоне, выделенном в заранее частотном диапазоне, выделенном в согласованном интервале частот, в котором не будут поданы сигналы испытуемой системы.
Способ испытания систем радиоэлектронного подавления беспилотных летательных аппаратов, включающий прием сигналов испытуемой системы с помощью аппаратуры, установленной на беспилотном летательном аппарате, и их последующую обработку, отличающийся тем, что прием сигналов испытуемой системы выполняют с помощью широкополосного приемника, обработка заключается в сравнении уровня сигналов испытуемой системы с уровнем сигнала, при котором для беспилотного летательного аппарата конкретной модели отсутствует возможность управления по радиоканалу, причем во время испытаний управление беспилотным летательным аппаратом выполняют в частотном диапазоне, выделенном в заранее согласованном интервале частот, в котором не будут поданы сигналы испытуемой системы или беспилотный летательный аппарат передвигается согласно заранее заложенному маршруту.
| СПОСОБ ИМИТАЦИИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ОТРАБОТКИ СИСТЕМЫ САМОНАВЕДЕНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ | 2016 |
|
RU2636430C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СОЗДАНИЯ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ПОМЕХ | 2013 |
|
RU2543078C1 |
| US 11721235 B2, 08.08.2023 | |||
| RU 2776663 C1, 22.07.2022 | |||
| CN 110569602 A, 13.12.2019. | |||
