Анализ эффективности комплексного применения мер помехозащиты для повышения устойчивости функционирования

УТВЕРЖДАЮ
Начальник кафедры №201
кандидат технических наук
_______________________
“15“ декабря 2005 года
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ
курсанту 5 курса 454 учебной группы Баты Андрея Сергеевича
Руководитель: доцент (слушателей) кафедры № 201, кандидат технических наук, ________________________________
ТЕМА: Анализ эффективности комплексного применения мер помехозащиты для повышения устойчивости функционирования средств связи в условиях радиопротиводействия противника (утверждена приказом по академии № от « » декабря 2005 г.)
Исходные данные к работе (проекту, задаче):
— принципы построения и функционирования систем и средств связи тактического звена управления (ТЗУ);
— характеристики сигналов, используемых в системах и средствах связи ТЗУ;
— режимы работы средств связи;
— варианты применения систем и средств связи ТЗУ;
методики оценки помехоустойчивости средств радиосвязи.
3. Перечень подлежащих разработке вопросов (содержание пояснительной записки):
— введение;
— тактико-техническое обоснование;
— анализ назначения, состава, принципов построения и функционирования, основных ТТХ систем и средств, а также вариантов организации средств и систем ТЗУ;
— обоснование особенностей построения и функционирования систем и средств связи ТЗУ, существенных с точки зрения их радиоподавления (РП), оценка характера их влияния на процесс РП;
— анализ возможностей противника по радиоподавлению систем и средств связи ТЗУ;
— разработка алгоритма оценки помехоустойчивости средств связи, учитывающей возможности комплексного применения мер помехозащиты (ПЗ);
— анализ эффективности комплексного применения мер ПЗ для повышения устойчивости функционирования средств связи по результатам сравнительной оценки помехоустойчивости средств связи.
4. Перечень обязательного графического материала:
— схема организации системы связи ТЗУ;
— основные ТТХ систем и средств связи ТЗУ;
— блок – схема алгоритма оценки помехоустойчивости средств связи;
— результаты (графики, таблицы) оценки помехоустойчивости средств связи.
5. Литература:
Основы РЭБ в ракетных войсках. Учебное пособие, Минск, ВА РБ, 2000г.
Афинов В. Самолет-разведчик RC-135 V/W и система «Гардрейл коммон сенсор», ЗВО, № 6, 1995.
Стрелецкий А. Средства электронной войны СВ США. ЗВО, № 9, 2000.
Азов В. Батальоны разведки и РЭБ дивизий СВ США. ЗВО, № 2, 1998.
Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М., «Связь», 1972.
6. Консультанты (с указанием раздела):________________________ __________________________________________________________________
7. Дата выдачи задания «15» декабря 2005 г.
8. Сроки представления:
плана работы руководителю «30» декабря 2005 г.
законченного проекта (работы, задачи):
руководителю «23» мая 2006 г.
начальнику кафедры на допуск к защите «27» мая 2006 г.
рецензенту «30» мая 2006 г.
Руководитель: доцент (слушателей) кафедры 201 кандидат технических наук ___________________________________________________________
Задание принял к исполнению: _________________________________
Содержание
Введение
1. Тактико-техническое обоснование
2. Анализ состава и принципов организации военной системы связи, а также сил и средств РЭБ армий иностранных государств
2.1 Анализ назначения, состава, принципов построения и функционирования военной системы связи ТЗУ
2.2 Анализ принципов построения и функционирования средств радиосвязи ТЗУ, существенных с точки зрения радиоподавления
2.3 Состав сил и средств разведки и РЭБ армий иностранных государств
3. Анализ эффективности комплексного применения мер помехозащиты для повышения устойчивости функционирования средств радиосвязи
3.1 Описание алгоритма оценки помехоустойчивости средств связи, учитывающего возможности комплексного применения мер помехозащиты
3.2 Информационные показатели и критерии эффективности радиоподавления дискретных каналов связи
3.3 Информационные показатели и критерии эффективности радиоподавления непрерывных (аналоговых) каналов связи
3.4 Информационные показатели и критерии эффективности радиоподавления широкополосных систем связи
4. Анализ энергетической доступности средств связи при использовании мер помехозащиты
4.1 Расчет параметров распространения радиоволн, существенно влияющих на процесс ведения радиоподавления линий радиосвязи
4.2 Описание алгоритма оценки энергетической доступности при радиоподавлении
Заключение
Список использованных источников
Введение
Как показывает опыт боевых действий последних лет, одним из ключевых элементов группировки войск являются средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Возрастание их роли и вклада в исход операции обусловлено расширением возможностей по разведке и радиоподавлению средств связи за счет комплексного применения наземных и воздушных средств РЭБ. По оценкам специалистов, вклад средств РЭБ в совокупный ущерб, наносимый противнику, будет постоянно возрастать. В этой ситуации актуальным является исследование возможностей противника по радиоподавлению средств связи с учетом способов их боевого применения и основных тактико-технических характеристик (ТТХ), а также анализ эффективности различных мер повышения помехоустойчивости средств связи. При этом представляется целесообразным решать эту задачу путем сравнительной оценки помехоустойчивости при раздельном и совместном (комплексном) применении мер помехозащиты.
Принимая во внимание, что в ТЗУ, как правило, используются средства связи УКВ диапазона, имеющие ненаправленные или слабонаправленные антенны, такие меры повышения помехоустойчивости, как изменение ориентации антенн, в работе не рассматриваются. Поэтому в дальнейшем основной анализ проводился применительно к так называемым сигнальным мерам помехоустойчивости, к числу которых относятся расширение спектра (использование широкополосных сигналов (ШПС) или программной перестройки рабочих частот (ППРЧ)), а также помехоустойчивое кодирование (ПК). Особенность ее решения заключается в том, что сравнительный анализ проводился в области больших значений вероятности ошибочного приема 1 бита информации (Рош2=0.1), гарантирующих максимальный эффект радиоподавления. В известной литературе, как правило, анализ ПУ средств связи обычно проводится для малых отношений сигнал/шум, когда Рош2 существенно меньше (Рош2
1. Тактико-техническое обоснование
В современных условиях ведения боевых действий управление войсками является таким же решающим фактором успеха, как количество и качество самих войск и оружия, и в значительной степени определяет успех в решении боевой задачи. Соотношение возможностей управления сторон сейчас – не менее важный показатель, чем соотношение боевых сил и средств. [2]
Техническую основу системы связи, а, следовательно, и системы управления войсками (СУВ) составляют РЭС связи. С учетом этого каждая из воюющих сторон будет использовать разнообразные способы, применять различные силы и средства для дезорганизации управления противника и обеспечения устойчивого управления своими войсками.
В тактическом плане целью данной работы является определение возможностей вероятного противника по радиоподавлению военной системы связи (ВСС) тактического звена управления ТЗУ (в частности конкретных типов линий радиосвязи (ЛРС)).
Для достижения указанной цели работы необходимо выполнить следующий объем работ:
— определить состав сил и средств разведки и РЭБ.
— определить назначение, состав и особенности построения ВСС ТЗУ существенных с точки зрения их радиоподавления (РП). Оценить степень их влияние на процесс РП.–PAGE_BREAK–
— обобщить полученные результаты боевых возможностей подразделений и комплексов разведки и РЭБ противника как в совокупности имеющихся на вооружении в армиях иностранных государств (АИГ), так и по отдельности с соответствующими показателями нашей ЛРС ТЗУ как первоочередного объекта РП.
Основная цель в техническом плане данной работы – это оценка возможности эффективного функционирования рассматриваемой системы радиосвязи в условиях активного полномасштабного массированного воздействия комплексов и средств РЭБ противника с учетом всех применяемых мер ПЗ.
Будет произведен анализ эффективности комплексного применения мер помехозащиты (ПЗ) для повышения устойчивости функционирования средств связи по результатам сравнительной оценки помехоустойчивости рассматриваемых средств связи ТЗУ.
Достижение этой цели будет осуществлено выполнением ряда мероприятий, которые в полном объеме интегрированы в разработанные алгоритмы оценки эффективности комплексного применения существующих мер ПЗ для повышения устойчивости функционирования средств связи по результатам сравнительной оценки помехоустойчивости средств связи разных поколений, а также алгоритма оценки энергетической доступности средств связи ТЗУ с учетом применяемых мер ПЗ. Указанные алгоритмы разработаны в программе, позволяющей выполнять автоматизированное вычисление математических данных Mathcad. Графическая часть работы разработана в среде MS VISIO-2003.
Все аналитические выкладки и конечные результаты проведенного исследования (как тактического, так и технического характера) изложены в последующих разделах данной работы с соответствующими выводами.
2. Анализ состава и принципов организации военной системы связи, а также сил и средств РЭБ армий иностранных государств
2.1 Анализ назначения, состава, принципов построения и функционирования военной системы вязи ТЗУ
Военная система связи – часть системы управления войсками, представляющая собой совокупность согласованных по задачам, месту и времени действий средств связи, развертываемых по единому плану для решения задач обеспечения управления войсками.
Являясь динамичной системой, ВСС объективно доступна для радио- и радиотехнической разведки, подвержена воздействию радиопомех и вводу ложной информации, огневому воздействию противника на ее элементы, а в самой системе идут непрерывные количественные изменения из-за отказа и восстановления каналов, средств и комплексов связи.
Состав и структура ВСС определяется составом ЗУ, решаемыми задачами, условиями размещения боевых порядков на местности, системой ПУ, принятой СУВ.
Организационно ВСС любого ЗУ можно разделить на подсистемы связи:- общевойсковая;- специальных войск;- ракетных войск и артиллерии (РВиА);- ВВС и войск ПВО; — тыла;- и др.[4]
Функционально ВСС включает в себя следующие элементы: 1. Узлы связи пунктов управления (УС ПУ). 2. Опорная сеть связи (ОСС). 3. Линии прямой связи между пунктами управления и линии привязки узлов связи пунктов управления к опорной сети связи. 4. Сеть фельдъегерско-почтовой связи. 5. Система технического обеспечения связи и АСУ. 6. Резерв сил и средств связи. 7. Система управления связью.
Следует подчеркнуть, что в отдельных системах связи ряд элементов может отсутствовать вовсе, а некоторые элементы объединяться функционально. [4]
В работе будет детально рассмотрен такой элемент ВСС ТЗУ как линии прямой радиосвязи (далее ЛРС) между ПУ. В последующем, говоря о ВСС, будут подразумеваться, без особых на то оговорок, только конкретные ЛРС, тип, состав, структура и способ построения которых будут обусловлены, т.к. эти сведения являются первичными как при организации связи, так и при организации ее РП. Для упрощения расчетов примем, что в ТЗУ организуется 3 группы ЛРС по их функциональному предназначению, и далее ограничимся расчетами только для представленных групп:
1 группа – ЛРС, организуемые в интересах старшего начальника (-ов), старшего штаба(-ов) средствами каждого — ЛРС в интересах командования (вышестоящего штаба);
2 группа – ЛРС, организуемые в интересах подчиненных и приданных подразделений средствами самих подразделений и подразделений связи — ЛРС в интересах подчиненных;
3 группа – дополнительно создаваемые радиосети оперативного взаимодействия штаба подразделения с другими подразделениями боевого порядка соединения, других соединений родов войск и служб ТЗУ. Организуются силами и средствами каждого. ЛРС оперативного взаимодействия.
Приведенная классификация ЛРС по функциональному предназначению будет использована при оценке энергетической доступности ЛРС при ведении радиоподавления.
По типу передаваемой информации и типу модуляции можно ЛРС, организуемые в ТЗУ разделить на:
— аналоговые (при передаче семантической и несемантической информации);
— дискретные (без применения помехоустойчивого кодирования и с применением помехоустойчивого кодирования);
— широкополосные системы связи ШСС для передачи дискретных сообщений (без применения помехоустойчивого кодирования и с применением помехоустойчивого кодирования);
— ШСС для передачи непрерывных сообщений (с дискретной или аналоговой вторичной модуляцией).
Приведенная классификация ЛРС по типу модуляции и передаваемой информации будет использована при оценке помехоустойчивости ЛРС с учетом комплексного применения мер помехозащиты при ведении радиоподавления.
2.2 Анализ принципов построения и функционирования средств радиосвязи тактического звена управления, существенных с точки зрения радиоподавления
Широкое распространение в частях и подразделениях ТЗУ в различных видах боя для управления подразделениями получили средства радиосвязи малой мощности УКВ и КВ диапазонов, а также средства проводной связи малой канальной емкости. Для обеспечения радиосвязи в бою используются как штатные средства подразделений связи ТЗУ, так и радиостанции бронеобъектов.
Следует отметить, что в ТЗУ создана достаточно обширная номенклатура радиосредств, удовлетворяющая потребностям системы тактической радиосвязи.
В интересах выполнения работы примем несколько классификационных групп средств радиосвязи ТЗУ, не рассматривая конкретные образцы. Радиостанции всех групп имеют возможность встречной работы, что определяет наличие соответствующих одинаковых характеристик и режимов работы. Вследствие этого, задача сравнительной оценки функционирования средств связи разных классификационных групп в условиях радиопротиводействия противника несколько упрощается. Исходя из вышесказанного примем 2 группы радиосредств:
— существующие радиосредства состоящие на вооружении (радиостанции без применения комплексных мер ПЗ сигнального характера);
— перспективные радиосредства с комплексным применением мер ПЗ сигнального характера.
Для радиостанций первой группы характерны наличие простых аналоговых или дискретных видов модуляции, преимущественная ориентация для передачи телефонной и слуховой телеграфной информации, симплексные режимы работы, слабонаправленные антенны, слабая способность к передаче и ретрансляции данных, простые виды сигналов и т.д. Указанные особенности построения существующих радиосредств обуславливают их слабую разведзащищенность и живучесть, а отсутствие каких-либо мер ПЗ сигнального характера, вдобавок обуславливают их малую помехоустойчивость.
Для радиостанций второй группы основным отличительным признаком от радиостанции первой группы в соответствии с тематикой данной работы является наличие комплексного применения мер ПЗ сигнального характера.
Многочисленные исследования показывают, что традиционные меры ПЗ, применяемые в настоящее время на практике, имеют крайне низкую эффективность и не оправдывают себя при защите РЭС от РП противником. Поэтому рассмотрение таких мер не имеет практического интереса. Напротив, исследование показателей помехоустойчивости и энергетической доступности средств радиосвязи с комплексным применением мер ПЗ сигнального характера, представляет научный интерес.
2.3 Состав сил и средств разведки и РЭБ армий иностранных государств
Учитывая уровень технического оснащения, анализ сил и средств РЭБ будет проводиться для батальона разведки и РЭБ (Р и РЭБ) механизированной дивизии (мд) СВ.
Батальон разведки и РЭБ мд США имеет в своем составе[1,2]:
— наземные мобильные станции радиоразведки AN/TRQ-32 “Timmeit”, переносные станции радиоразведки AN/PRD-10, -11, -12, наземные мобильные станции РЭП AN/TLQ-17A ”Traffic Gam” — в роте сбора разведсведений и РЭП
— наземный мобильный автоматизированный комплекс радиоразведки AN/TSQ-114B «Treil Blaser» КВ и УКВ диапазонов, станции РЭП AN/MLQ-34 — в роте разведки и РЭБ
— переносные РЛС разведки наземных движущихся целей AN/PPS-5B системы «Rembass» — в ротах радиолокационной разведки, контрразведки и допроса военнопленных;
— комбинированная авиационная система радио и РТР «IEWCS» — входит в роту авиаразведки.
— авиационные комплексы РР и РП радиосвязи AN/ALQ-151 «Quick Fix-2», станции РТР и РЭП РЛС разведки поля боя, ПВО и ПА AN/ALQ-143 «Mult Use», роту БЛА воздушной видовой разведки средней дальности действия «Pioneer» — в придаваемом вертолетном взводе разведки и РЭБ армейской авиации.
Радиоподавление ведется наземными мобильными станциями помех на глубину до 15 (40) км в диапазоне частот 1,5 — 150 (20 — 300) МГц, а также воздушными средствами типа IEWCS, «Quick Fix-2» или «Mult Use» [1].
Схема построения боевых порядков батальона разведки и РЭБ при ведении РЭБ в наступательной операции показана на рис.2.1.
/>
Рисунок 2.1 Боевые порядки батальона Р и РЭБ мд.
ТТХ комплексов, находящихся на вооружении батальона представлены в табл.2.1.
Анализ возможностей противника по радиоподавлению средств радиосвязи.
Анализ возможностей противника по РП линий радиосвязи в ТЗУ будет проводиться применительно к рассмотренным средствам разведки и РЭБ противника путем усреднения их основных тактико-технических характеристик, наиболее существенно влияющих на процесс РП.
Как видно из табл. 2.1 ТТХ средств РП батальона разведки и РЭБ позволяют говорить об их соответствии ТТХ средств связи ТЗУ. Это говорит о том, что данные комплексы проектировались исключительно для подавления существующих средств радиосвязи.    продолжение
–PAGE_BREAK–
Таблица 2.1 ТТХ комплексов РиРЭБ батальона Р и РЭБ
Тип
Диапазон, МГц
Точность пеленования
Мощн. излуч., кВт
Дальность действия, км
Удаление от ЛСВ, км
Время развертывания, мин
Место установки
AN/TSQ-114A
КомплексРР«Treil Blaser»
0,5-150
2
–
30
3-15
10
Пять гусенич-ных транс-ров (перехвата, управ., 3 пел.)
AN/MLQ-34
станция РЭП
20-150
–
1,3
25
3-5
С коротких ост
Гусеничный транспортер
AN/TLQ-17A
СтанцияРЭП
«Traffic Gam»
1,5-80
–
0,55
20
1-3
С ходу
Гус. транс-р, 0,25-т авт-ль
AN/TRQ-32(V)
Станция РР
«Timmeit»
0,5-150
2-3
–
30
3-5
30
1,25-т автомобиль
AN/MSQ-103A
Станция РТР
500-40000
–
–
30
3-6
30
Гусеничный транспортер
IEWCS (наземный сегмент комплекса РР, РТР, РЭП)
0.5-150
–
1.3-3
30
5-8
15
Гусеничный транспортер
IEWCS (воздушный сегмент комплекса РР, РТР, РЭП)
0.5-150
–
1.3-5
30
5-20
45
Вертолеты

Целесообразно разделить комплексы РЭБ по варианту базирования на наземные и воздушные, т.к. условия РП в значительной степени зависят от высоты подъема антенн станций помех. Поэтому энергетические расчеты возможности радиоподавления проведены для двух указанных случаев варианта базирования средств РЭБ.
Таким образом, в этом разделе дипломной работы обобщены исходные данные, содержащиеся в задании на дипломную работу. Рассмотрены существенные с точки зрения возможности радиоподавления характеристики средств связи ТЗУ и комплексов разведки и РЭБ. Проведена классификация ЛРС ТЗУ и РЭС связи, а также комплексов разведки и РЭБ батальона разведки и РЭБ механизированной дивизии СВ США в соответствии с указанными выше целями исследования, проводимого в настоящей работе.
3. Анализ эффективности комплексного применения мер помехозащиты для повышения устойчивости функционирования средств радиосвязи
Выбор показателей и критериев эффективности радиоподавления
Степень дезорганизации управления войсками напрямую зависит от эффективности действий подразделений разведки и РЭБ, с одной стороны, и от содержания принимаемых мер повышения помехоустойчивости системы радиосвязи, с другой [4].
Целесообразно выбрать из всего многообразия ПЭ ПУ только те, которые наиболее полно характеризуют в данных условиях возможности противника по РП
В ВСС (ЛРС) ПУ будет определяться допустимой величиной вероятности ошибки приема сообщения для различных каналов связи, которая, строго говоря, различна и зависит от многих факторов. Таким образом, требования по достоверности приема сигнала варьируют в следующих пределах, указанных в таблице 3.1 [4].
Таблица 3.1 Требования по достоверности

Вероятность искажения знака при передаче команд (сигналов) ЦБУ
не более 10 -5
Вероятность искажения знака при передаче данных
не более 10 -4
Вероятность искажения знака при передаче телеграфных сообщений
не более 10 -3
Слоговая разборчивость речи при передаче телефонных сообщений
не менее 0,85
Вероятность опознавания знака при передаче факсимильных сообщений
не менее 0,995
3.1 Описание алгоритма оценки помехоустойчивости средств связи, учитывающего возможности комплексного применения мер помехозащиты
Оценка помехоустойчивости средств связи с учетом возможности комплексного применения мер помехозащиты проводится в несколько этапов.
1. Определяется тип анализируемой ЛРС. Каждой ЛРС будут соответствовать собственные характеристики (в частности ансамбль показателей эффективности радиоподавления), существенно влияющие на процесс оценки помехоустойчивости. Ранее было отмечено, что рассмотрению подлежат ЛРС следующего типа:
— аналоговые (при передаче семантической и несемантической информации);
— дискретные (без применения помехоустойчивого кодирования и с применением помехоустойчивого кодирования);
— широкополосные системы связи ШСС для передачи дискретных сообщений (без применения помехоустойчивого кодирования и с применением помехоустойчивого кодирования);
— ШСС для передачи непрерывных сообщений (с дискретной или аналоговой вторичной модуляцией).
Следует отметить, что при оценке помехоустойчивости средств связи (ЛРС) не учитывается функциональное предназначение ЛРС, которое рассматривается при оценке энергетической доступности ЛРС.
2. Для рассматриваемого типа ЛРС выбирается из всего ансамбля показателей эффективности (ПЭ), ПЭ оптимально учитывающий условия РП, которому будет соответствовать коэффициент подавления Кп. В работе используются следующие ПЭ, характерные для соответствующих ЛРС:
аналоговые — разборчивость речи W;
дискретные — вероятность ошибки приема на бит информации Рош2;
ШСС дискретные — вероятность ошибки приема на бит информации Рош2;
ШСС непрерывные — разборчивость речи W.
Значение ПЭ для дискретных и аналоговых ЛРС взяты для случая гарантированного подавления ЛРС.
3. Определение по найденному значению отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника ЛРС Квх величины принятого ПЭ согласно алгоритма оценки энергетической доступности ЛРС, приведенному на рис.4.2:
а) определение зависимости Квых от Квх;
б) определение зависимости ПЭ от Квых, т.е. ПЭ от Квх;    продолжение
–PAGE_BREAK–
4. Сравнение полученного значения ПЭ РП с требуемым значением ПЭтреб. для данной ЛРС (или сравнение Квх с Кп).
5. Указанная последовательность действий (1 — 4) проводится для каждой анализируемой ЛРС. По полученным в результате проведенных расчетов значениям Кп или ПЭтреб ЛРС делается сравнительная оценка эффективности РП (т.е. сравнение числовых значения Кп каждой из анализируемых ЛРС), а также вывод об эффективности применения тех или иных мер помехозащиты (для ЛРС, в которых такие меры предусматриваются). Чем оценочный показатель Кп будет выше, тем более помехоустойчивой будет рассматриваемая ЛРС.
Как видно, сравнительная оценка эффективности комплексного применения мер ПЗ сводится к сравнению коэффициентов подавления Кп (при ПЭтреб) разных ЛРС.
Однако для более полной оценки эффективности применяемых мер ПЗ на конкретной ЛРС необходимо рассчитанный коэффициент подавления Кп сравнить с полученными Квх в результате энергетических расчетов. Результатом такого сравнения будет служить вывод о выполнимости энергетического условия радиоподавления в данных условиях для конкретно рассмотренной ЛРС.
/>
Рисунок 3.9 Алгоритм оценки ПУ средств связи
На основании действий, проводимых в соответствии с вышеуказанным алгоритмом оценки помехоустойчивости средств связи с учетом возможности комплексного применения мер помехозащиты, осуществляется сравнительная оценка эффективности применения тех или иных мер ПЗ, а полученные значения ПЭ РП используются при оценке энергетической доступности ЛРС, разделенных в этом случае по своему функциональному предназначению.
Таким образом, при оценке ПУ и энергетической доступности ЛРС одинаково важна классификация ЛРС как по типу обмена информацией, так и по функциональному предназначению.
Блок-схема алгоритма оценки помехоустойчивости средств связи с учетом раздельного и комплексного применения мер ПЗ приведена на рис.3.9.
3.2 Информационные показатели и критерии эффективности радиоподавления дискретных каналов связи
Из всего разнообразия возможных ПЭ РП для дискретных каналов связи, приводимых в специальной литературе, чаще всего предпочтение отдается в качестве ИПЭ вероятность искажения элементов (битов) сигнала Р и вероятность искажения кодовых комбинаций Ркк.
Критерием эффективности для каналов данного типа будет следующее неравенство: Р0
Условимся, что способ передачи (т.е. способ кодирования и модуляции) априорно задан, и нужно определить, какую помехоустойчивость обеспечивают различные способы приема.
На основании полученных выражений с учетом введенных допущений в [4,5] рассмотрим частные случаи, соответствующие различным типам манипуляции сигналов и типам каналов связи. Поскольку точное описание реального канала связи — это весьма сложная многопараметрическая задача, то в теории связи и РЭБ пользуются их упрощенными моделями. Такие модели устанавливают основные закономерности передачи сигналов по реальному каналу связи. В дальнейшем будут рассматриваться модели каналов связи, наиболее простые с математической точки зрения, но в тоже время в достаточной мере описывающие все необходимые характеристики радиосвязи:
1. Амплитудная манипуляция (АТ).
При когерентном детектировании и интегрировании сигнала и помехи обеспечивается реализация потенциальной помехоустойчивости.
/>, (3.1)
где S0вх — отношение сигнал-помеха на входе подавляемого приемника ЛРС, Ф(х) — интеграл вероятности. Это выражение характерно для канала связи с БГШ.
/>(3.2)
— для Гауссовского канала со случайной начальной фазой ( при />). Что характерно и для Гауссовского канала со случайной начальной фазой и амплитудой.
2. Частотная манипуляция (ЧТ).
Вероятность ошибки в системе ЧТ при одинаковых априорных вероятностях передаваемых сигналов будет [6]:
/>(3.3)
— для Гауссовского канала со случайной начальной фазой. Таким же будет выражение и при Гауссовском канале связи со случайной начальной фазой и амплитудой.
3. Фазовая манипуляция (ФТ).
В соответствии с [6] вероятность ошибочного приема в системе ФТ будет иметь следующее значение:
/>(3.4)
Для системы двухканальной ФТ (ДФТ) выражение (*) примет вид:
/>(3.5)
Из чего следует, что переход от ФТ к ДФТ эквивалентен в отношении помехоустойчивости двукратному проигрышу по мощности.
Заметим, что при достаточно больших аргументах интеграл вероятности Ф(х) допускает приблизительную замену:
/>.
где аргумент
/>
Относительная фазовая манипуляция (ОФТ).
Не приводя строгих математических вычислений, примем расчетные соотношения, приведенные в [5,6].
Выражение для вероятности ошибки приема:
/>(3.6)
— для Гауссовского канала со случайной начальной фазой. Это же выражение подходит и для Гауссовского канала со случайной начальной фазой и амплитудой.
Значения Кп для дискретных СС при Р0=0.1 приведены в табл. 3.2. На рисунке 3.1 приведены зависимости Р0 от Квх для разных видов манипуляции (АТ, ЧТ, ФТ).
Таблица 3.2 Значения Кп для дискретных СС при Р0=0.1.
Система манипуляции
АТ
ЧТ
ФТ
ОФТ
Кп
0.12
0.52
0.54
1.25
/>
Рисунок 3.1 Зависимости Р0 от Квх для различных видов манипуляции
3.3 Информационные показатели и критерии эффективности радиоподавления непрерывных (аналоговых) каналов связи
Для каналов передачи речевых сообщений такие ПЭ РП ε2, g*, а также Нε(ξ) и соответствующие им критерии эффективности для непрерывных каналов связи с несемантической информацией хотя и могут служить объективной оценкой качества речевого радиоканала, но не будут в полной мере отражать цель РП — снижение качества передачи информации (в данном случае речевых сообщений) ниже требуемого порогового уровня. Поэтому, при регистрации аналоговой семантической информации оператором, основным ПЭ РП является разборчивость принимаемого речевого сообщения:
/>

G – общее количество переданных элементов речи принятых для анализа.
Учитывая специфику предназначения военных каналов связи в дальнейшем для их сравнительной характеристики с точки зрения их РП будем рассматривать только словесную разборчивость.
1. Амплитудная модуляция (АМ) и система двух боковых полос (ДБП).
Для приемника АМ сигналов может быть записано[1,2]:
Квых=0.5Квх(1+0.5Квх)(1+Пс2/Мс2). (3.7)
где Квх,, Квых — отношение помеха-сигнал на входе (выходе) подавляемого приемника; Пс, Мс — параметры модуляции: пик-фактор и глубина модуляции соответственно.
Доказано, что сигналы АМ обладают низкой помехозащищенностью.
Однополосная модуляция (ОМ или ОБП).
Для ОМ приемника в условиях шумовой помехи
Квых=Рпвых/Рсвых=Квх=Рпвх/Рсвх. (3.8)
Значение Квх при ОМ значительно превосходит требуемое значение Квх для АМ и ЧМ сигнала, что подтверждает высокую помехозащищенность ОМ приема.
Фазовая модуляция (ФМ).
При рассмотрение ФМ ограничимся формулами для определения выигрыша и обобщенного выигрыша в ОСП системы модуляции.
В [5,6] приводятся соотношения, характерные для интересующих нас ИПЭ РП аналоговых каналов.
Частотная модуляция (ЧМ).
В результате исследований получены следующие зависимости отношений Квых и Квх:
/>
    продолжение
–PAGE_BREAK–
Выражение (3.8) не может быть использовано для значений 0.5
Для слабой интенсивности помех (Квх2) имеет место уже проигрыш ЧМ.
Расчеты показывают, что реальный приемник ЧМ обеспечивает потенциальную помехоустойчивость.
По результатам расчетов построены зависимости Квых от Квх на рис.3.2 для разных видов аналоговых модуляций.
/>/>
Рисунок 3.2 Зависимость Квых от Квх для разных систем аналоговой модуляции.
По результатам многочисленных экспериментальных исследований [2,3] получены зависимости слоговой разборчивости W от Квых. Там же приводятся данные, что для обеспечения срыва связи необходимо достижение W3.5 для русской речи. Значения Кп для рассмотренных систем модуляции приведены в таблице 3.2. при прицельной по частоте помехе с неравномерным спектром [2].
Таблица 3.3 Значения Кп для аналоговых СС.
Система манипуляции
АМ
ЧМ
ФМ
ОМ
Кп
0.75
0.95
1.94
3.22
Как уже указывалось все рассмотренные системы модуляции обеспечивают высокую помехоустойчивость при условии, что ОСП на входе приемника Sвх больше некоторого порогового значения Sвх.пор. Наибольшими показателями ПУ обладает ОМ.
3.4 Информационные показатели и критерии эффективности РП ШСС с ШПС
Системы связи с ШПС (ШCС) занимают особое место среди различных СС военного назначения что объясняется их свойствами. Общепринятой терминологии ШПС пока не существует.
ШПС могут применяться одинаково эффективно для передачи непрерывных (телефония) и дискретных (телеграфия, передача данных) сообщений в качестве основной меры повышения помехозащищенности ЛРС сигнального характера.
Помехоустойчивость военных ШСС определяется широко известным соотношением:
/>(3.10)
или иначе
S20вх=S2вых/2=BS2вх (3.11)
ОСП на выходе S2вых — определяет рабочие характеристики приема ШПС, а ОСП на входе приемника S2вх — энергетику сигнала и помехи, S20вх — ОСП на выходе коррелятора.
В дальнейшем разделим ШСС на ШСС с применением помехоустойчивого кодирования и без применения такового.
1. М-ичные (ШПС) каналы связи без применения кодирования.
В источнике [7] указывается, что при приеме ортогональных сигналов в m-ичных СС без кодирования вероятность ошибки определяется строгими соотношениями:
при когерентном приеме m ортогональных сигналов:
/>(3.12)
при некогерентном приеме m ортогональных сигналов
/>(3.13)
где I0 (х) — модифицированная функция Бесселя нулевого порядка. Следует отметить, что при больших m различие между когерентным и некогерентным приемом незначительно,/> — ОСП, приходящееся на один m-ичный (двоичный) сигнал, m= 2к — объем алфавита, т.е. m-ичный символ эквивалентен кодовой последовательности из k двоичных символов.
Однако формулы (3.11-3.12) не имеют достаточной точности при расчетах ПУ в условиях воздействия помех, поэтому на практике используют формулу (3.13), характерную для случая воздействия преднамеренных помех.
Иначе вероятность ошибки в общем случае определяется выражением:
/>(3.14)
где /> — отношение сигнал-помеха на выходе коррелятора ШПС-приемника; ρ2 — отношение помеха-сигнал на входе приемника
/>;
B — база сигнала, определяемая соотношением (2) для фазоманипулированных сигналов (ФМн) [7]:
/>(3.15)
где Δf — ширина полосы ШПС; T- его длительность, т.е. база ФМн равна числу импульсов в сигнале,N — число импульсов в сигнале, τ0 — длительность единичного импульса.
Для ШПС (ДСЧ-ФМн) база сигнала определяется выражением (3):
/>(3.16)
где
/>
— число импульсов полного ФМн-сигнала, М — число импульсов в ДЧ — сигнале,
/>
— число импульсов ФМн-сигнала в одном частотном элементе ДСЧ-ФМн-сигнала.
Подставляя значения базы сигнала применительно к конкретной ЛРС можно рассчитать вероятность ошибки приема ШПС. По приведенному соотношению (3.13), характерному для условий воздействия преднамеренных помех, построены графики зависимостей вероятности ошибки приема ШПС, приведенные на рис. 3.4 [7,8].
/>
Рисунок 3.4 Зависимости вероятности ошибки на бит информации Рош2 от отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника при использовании ШПС без помехоустойчивого кодирования
Значения коэффициента подавления Кп для ШПС без кодирования при Рош2=0.1 представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4 Значения Кп для ШСС без применения кодирования
Кп
m

2
4
8
16
32
без кодирования (в условиях воздействия помех)
0.5
0.6
0.74
1.03
1.55
С увеличением объема алфавита m помехоустойчивость m-ичной СС растет, т.к. при Sвх=const вероятность ошибки уменьшается. Поскольку m-ичные системы обеспечивают большую помехоустойчивость при Sвх=const, то они дают возможность передавать информацию с заданной помехоустойчивостью (Рош=const) и при меньшем значении ОСП Sвх. Таким образом, m-ичные системы обеспечивают выигрыш в ОСП по сравнению с бинарными дискретными СС [6].
2. М-ичные (ШПС) каналы для передачи дискретных сообщений с применением кодирования.
Как было отмечено выше, помехоустойчивость ЛРС, в том числе и ШСС, определяется ОСП на выходе демодулятора (или коррелятора), т.е. выражениями (3.9-3.10).
Выбором базы ШПС можно получить значение S20вх при котором достигается заданная помехоустойчивость. Это особенно важно, когда вследствие воздействия преднамеренных помех противника S2вх мало, т.е. />. Применение корректирующего кодирования позволяет повысить помехоустойчивость ШСС, поэтому используя корректирующие коды, можно обеспечить заданную помехоустойчивость при меньших ОСП по сравнению с ШСС без кодирования, не говоря уже об обычных СС.
В настоящее время известно большое число различных кодов. Одними из наиболее перспективных с точки зрения практического использования являются блоковые коды, к которым относятся коды Рида — Соломона (РС). При одинаковых длине кода n, числе информационных символов k и максимальном числе исправляемых ошибок r эти коды обладают максимальными скоростями передачи информации С по сравнению с другими.
Как известно высокой помехоустойчивостью обладают m-ичные СС с ШПС.    продолжение
–PAGE_BREAK–
Вероятность ошибки при некогерентном приеме ШПС определяется формулой (3.11), а при когерентном – формулой (3.12), где m определяется согласно выражению:
/>(3.17)
где υ- это формируемые υ-ичные символы последовательности, к0 — блоки, в которые формируются υ-ичные символы последовательности; S2вых определяется согласно (3.9).
Учитывая, что длительность υ-ичного символа на выходе декодера или иными словами длительность ШПС на выходе модулятора равна:
/>(3.18)
где R — скорость передачи информации ШПС, равная
/>, (3.19)
где в свою очередь Rυ — скорость поступления υ-ичных символов на вход кодера.
В итоге, получим
/>(3.20)
Информационная последовательность длиной k принята правильно тогда, когда безошибочно приняты все k0k υ-ичных символов. Тогда выражение для Рош2 [7]:
/>(3.21)
где k=1.
Вероятность ошибки декодирования:
/>(3.22)
где Рm(ρ2 ) определяется по формуле (3.13);
/>;
/>
— число исправляемых кодом ошибок; /> — число проверочных символов; /> — число информационных символов.
Зависимости Рош2 от Квх для m-ичных сигналов (m=32) и помехоустойчивого кодирования кодом РС (n,k) при n=31 при различных k приведены на рис. 3.5.
Значения коэффициента подавления Кп при наличии помехоустойчивого кодирования и ШПС при Рош2=0.1 приведены в табл. 3.5.
Таблица 3.5 Значения коэффициента подавления Кп при наличии помехоустойчивого кодирования и ШПС при Рош2=0.1
k
n

7
15
31
3
2.55/6.22*
7.65/20
21.4/66.13
5
1.36/3.73
4.7/12
13.6/39.7
7

3.3/8.6
10/28.34
9

2.44/6.67
7.88/22.04
11

1.83/5.45
6.45/18.03
13

1.4/4.6
5.4/15.26
15

4.6/13.23
17

4/11.67
19

3.5/10.45
21

3.05/9.45
23

2.68/8.62
25

2.38/7.93
27

2.1/7.35
29

1.8/6.84
*) В знаменателе приведены значения базы сигнала
/>
Рисунок 3.5 Зависимости вероятности ошибки на бит информации Рош2 от отношения помеха-сигнал на входе при использовании m-ичных сигналов (m=32) и помехоустойчивого кодирования кодом РС (n,k) при n=31 для различных k
Зависимости вероятности ошибки на бит информации при использовании m-ичных сигналов (m=16 и 8) и помехоустойчивого кодирования кодом РС (n,k) при n=15 (сплошная линия) и 7 (пунктирная линия) приведены на рис.3.6.
Для полноты анализа также рассмотрено применение корректирующих РС-кодов в бинарных дискретных СС (m=2).
По соотношениям, приведенным в [7], несложно получить зависимости вероятности ошибочного приема символа Рош2 для случая бинарных СС, приведенные на рис 3.7.
/>
Рисунок 3.6. Зависимость вероятности ошибки на бит информации Рош2 при использовании помехоустойчивого кодирования кодом РС (n,k) при n=31 для различных k.
/>
Рисунок 3.7. Зависимость вероятности ошибки на бит информации Рош2 от отношения помеха-сигнал на входе при использовании помехоустойчивого кодирования кодом РС (n,k) при n=15 (сплошная линия) и 7 (пунктирная линия) для различных k
В таблице 3.6 указаны значения коэффициента подавления Кп для бинарных СС с применением корректирующего кодирования кодами РС различной конфигурации параметров (n,k,r).
Таблица 3.6 Значения коэффициента подавления Кп при наличии помехоустойчивого кодирования без ШПС при Рош2=0.1
k
n

7
15
31
3
1.56
3.4
5.3
5
1.07
2.65
5.25
7

2.1
5
9    продолжение
–PAGE_BREAK–

1.64
4.35
11

1.25
3.7
13

0.92
3.18
15

2.7
17

2.3
19

1.97
21

1.7
23

1.42
25

1.2
27

1
29

0.82

Таким образом, применение m-ичных ШПС и помехоустойчивого кодирования позволяет существенно увеличить ПУ. Вместе с тем можно отметить следующее:
— уровень ПУ по величине Кп = 0.5-1.55 достигается при использовании m-ичных сигналов при m=4,8,16,32 и при использовании кодов РС для малых значений числа избыточных символов (РС (7,3),(7,5)); ((15,9),(15,11),(15,13)); ((31,23),(31,25),(31,27),(31,29));
— дальнейшее увеличение ПУ (т.е. Кп>2) достигается только при использовании кодов РС с количеством информационных символов k не более 7 для n=15 и не более 19 при n=31;
— максимальные значения Кп при использовании корректирующих кодов составляют 1.56, 3.4 и 5.3 при n равном 7, 15 и 31 соответственно;
— минимальные значения Кп при совместном использовании m-ичных сигналов и корректирующих кодов составляют 1.36-1.8, что выше значений Кп для случая раздельного применения m-ичных сигналов и корректирующих кодов;
— максимальные значения Кп при совместном использовании m-ичных сигналов и корректирующих кодов составляют 2.55-21.4 при n равном 7, 15 и 31. Однако следует отметить, что это сопровождается существенным снижением скорости передачи информации в число раз, соответствующему базе сигнала, которая в этом случае составляет 6.2-66.
В связи с последним замечанием, при планировании использования мер ПЗ обязательно необходимо учитывать существенное снижение скорости передаваемой информации.
Оптимальным подбором параметров (n,k,r) корректирующих кодов можно добиться необходимых показателей ПУ при заданной величине пропускной способности. Верно и обратное.
3. М-ичные (ШПС) каналы для передачи непрерывных сообщений.
Передача и прием непрерывных сообщений (телефония) с помощью ШПС возможны путем применения дискретных и аналоговых методов модуляции.
Из всех возможных типов дискретной модуляции в основном используется ШИМ-ШПС, а из всех аналоговых методов модуляции ШПС чаще всего используется аналоговая частотная модуляция ЧМ-ШПС.
Поэтому, рассмотрим помехоустойчивость ЛРС, основанных на ШИМ-ШПС и ЧМ-ШПС. Вывод соотношений, касающихся оценки помехоустойчивости данных методов модуляции можно найти в [7], приведем конечные математические соотношения, позволяющие оценить ПУ ЛРС, построенных по методу ШИМ-ШПС и ЧМ-ШПС.
Вследствие того, что ШИМ-демодулятор является линейным устройством, то ОСП на его выходе будет иметь следующий вид:
/>

где Sвх — ОСП на входе приемника; В — база ШПС; В0=2В=Δf/R — коэффициент расширения спектра.
Учитывая, что на приеме ЧМ-ШПС используется синхронный частотный детектор (СЧД), ОСП на его выходе будет определяться соотношением:
/>(3.24)
Зависимость Квых от Квх для ЧМ-ШПС и ШИМ-ШПС приведена на рис. 3.8.
Рисунок 3.8 Зависимость Квых от Квх для ЧМ-ШПС и ШИМ-ШПС.
Как указывалось ранее для обеспечения срыва связи необходимо достичь Квых>3.5.
Значения Кп для аналоговых ШСС приведены в Таблица 3.7.
Таблица 3.7 Значения Кп для аналоговых ШСС.
Система вторичной модуляции
Кп
ЧМ-ШПС
0.03
ШИМ-ШПС
0.98
Сравнение между собой ШИМ-ШПС и ЧМ-ШПС по ПУ позволяет сделать вывод, что ШИМ-ШПС дает существенный выигрыш в ПУ по сравнению с ЧМ-ШПС при одинаковой ширине спектра канального сигнала. Вместе с тем, прием ЧМ-ШПС сопровождается также как и прием обычной ЧМ наличием порогового уровнях [6,7].
Обобщение полученных в разделе 3 результатов расчета коэффициента подавления позволяет свести значения Кп для различных типов модуляции в табл.3.8.
Таблица 3.8 Значения Кп для различных типов модуляции.
Тип модуляции
Кп
аналоговые
0.12-0.54
дискретные без кодирования
0.75-3.22
дискретные с кодированием
0.82-5.32
ШСС без кодирования
0.50-1.55
ШСС с кодированием
1.36-21.50
аналоговые ШШС
0.03-0.98
Выводы по разделу
На основании сравнительной оценки эффективности РП ЛРС разных типов (дискретные, аналоговые и ШСС) по показателю коэффициента подавления можно сделать следующие выводы:
1. для дискретных ЛРС без применения кодирования: полученные данные показали, что коэффициент подавления Кп изменяется в пределах (0.12-0.54). Из всех рассмотренных систем радиосвязи данного типа наибольшей ПУ обладает ФТ (Кп=0.54) и ОФТ (Кп=1.25). Однако в силу ряда обстоятельств наибольшее применение на данном этапе развития ВСС ТЗУ получила ЧТ с Кп=0.52.
2. для дискретных ЛРС с применением помехоустойчивого кодирования расчеты показали, что такие СС обладают более высокими показателями ПУ (0.82-5.32) при различных сочетаниях параметров корректирующих кодов РС (n,k), чем дискретные ЛРС без применения кодирования. Следует отметить, что наибольших значений Кп достигает при значениях n=31 и малых k, причем с возрастанием последнего ПУ снижается.
Таким образом, применение помехоустойчивого кодирования говорит о повышении помехоустойчивости ЛРС с использованием в качестве одной из мер ПЗ сигнального характера помехоустойчивых кодов РС. Этот факт находит применение в реальной аппаратуре радиосвязи.
2. для аналоговых ЛРС: результаты проведенных расчетов Кп изменяются в пределах (0.75-3.22). Значения Кп показали что наибольшей ПУ обладают системы ФМ (Кп=1.94) и ОМ (Кп=3.22). В связи с этим, данные виды модуляции получили наибольшее распространение в РЭС для передачи телефонной информации, т.к. они позволяют получить наибольшую ПУ и осуществить сопряжение с уже имеющимися радиостанциями.
3. для дискретных ШСС: сравнительная оценка расчета ПУ ШСС без кодирования и с применением такового показала, что характеристики ПУ систем с кодированием (Кп=1.36-21.50) превышают аналогичные показатели для ШСС без кодирования (0.50-1.50), а применение в качестве помехоустойчивых кодов оптимальных корректирующих кодов Рида-Соломона позволяют при заданной степени ПУ обеспечить максимальное значение скорости передачи информации.
4. для аналоговых ШСС: сравнительная оценка показала, что такие системы имеют показатели ПУ (Кп=0.03-0.98) меньшие, чем соответствующие им узкополосные аналоговые ЛРС. Однако использование ШПС позволяет функционировать данным ЛРС в условиях значительного превышения уровня преднамеренных помех, навязываемых противником, т.е. при больших значениях Квх, в отличие от узкополосных ЛРС. В связи с чем, происходит процесс постепенного внедрения радиостанций, работающих по указанному принципу.    продолжение
–PAGE_BREAK–
5. таким образом, наибольшими коэффициентами подавления Кп из всех представленных систем модуляции обладают ШСС с применением помехоустойчивого кодирования кодами РС (т.е. ЛРС с комплексным применением мер ПЗ сигнального характера), что говорит о наибольшей степени ПУ ЛРС построенных в соответствии с этим принципом. Вследствие этого, целесообразным является внедрение РЭС на наиболее приоритетных ЛРС, построенных на основании комплексного применения мер ПЗ.
4. Анализ энергетической доступности средств связи при использовании мер помехозащиты
4.1 Расчет параметров распространения радиоволн, существенно влияющих на процесс ведения радиоподавления линий радиосвязи
В условиях радиопротиводействия первоочередной задачей является оценка энергетической доступности средств радиосвязи. Применительно к существующим радиосредствам УКВ диапазона, получившим наибольшее распространение в ТЗУ, использование существующих мер помехозащиты (ПЗ), показало свою крайне низкую эффективность при обеспечении требуемой помехоустойчивости (ПУ).
Линию распространения радиоволн (РРВ) вдоль земной поверхности принято разбивать на три участка: зону освещенности, зону тени и зону полутени.
В зоне освещенности действуют интерференционные. В области тени расчет поля может быть произведен по так называемым «упрощенным одночленным дифракционным формулам». В зоне тени — по строгим дифракционным формулам. Границы зоны полутени определяются следующим образом: внутренняя граница — дальностью применимости интерференционных формул (Rвн=0.7-0.8Dпр.вид), а внешняя — областью применимости дифракционных формул (Rвнеш=1.2Dпр.вид).[8,9]
Расчет интерференционного множителя
Результат интерференции прямой и отраженной волн определяется интерференционным множителем. Смысл его введения наряду с введением коэффициентов отражения для горизонтально и вертикально поляризованных волн в формулы для расчета возможности РП состоит в том, что с их помощью можно весьма просто определить поля поднятых излучателей, если известно поле этих излучателей в свободном пространстве.
Поле в свободном пространстве выражается формулой
E=/>(4.1)
где />P- мощность передатчика;
Gm и F(/>)- коэффициент усиления и характеристика направленности антенны.
Поле излучателя, поднятого над поверхностью земли, которую будем считать плоской, можно найти как результат наложения поля прямой и отраженной волны
Е=Еп+Еr(4.2)
Где поле прямой волны равно
Eп=/>,(4.3)
а поле отраженной волны
Er=Rв, г/>,(4.4)
Таким образом:
/>,(4.5)
Множитель в квадратных скобках называется интерференционным множителем; этот множитель определяет собой результат интерференции прямого и отраженного лучей.
/>(4.6)
-модуль интерференционного множителя.
Зачастую на практике, например в РР, отношение 4ph/l значительно больше единицы [7]. Поэтому можно считать, что максимумы интерференционного множителя равны
/>,(4.7)
а минимумы
/>, (4.8)
Полагая, что при этих углах cosθ ≈1, для амплитуд вертикальной и горизонтальной составляющей поля ЭМВ получим:
/>(4.8)
— квадратичная формула Введенского.
Пределы применимости квадратичной формулы Введенского определяются пределами применимости интерференционных формул.
Расчет коэффициента отражения
Рассмотрим сначала отражение при горизонтальной поляризации. Полное выражение для Rг и rг полученное в [8] на практике редко используется, для инженерных расчетов применяется упрощенная формула:
/>

где
/>

— относительная комплексная диэлектрическая проницаемость.
Коэффициент отражения при вертикальной поляризации будет
определяться соотношением аналогичным для случая горизонтальной поляризации.
Ввиду аналогии в постановке задачи отражения радиоволн при вертикальной и горизонтальной поляризациях можно сразу написать упрощенное выражение для коэффициента отражения R в,
/>

Rв =
График зависимости интерференционного множителя от расстояния представлен на рис 4.1.
/>
Рисунок 4.1 Зависимость интерференционного множителя от расстояния.
Расчет расстояния прямой видимости и приведенных высот
При отсутствии рефракции и в случае, когда антенны расположены на высотах, много меньше радиуса Земли справедлива формула:
/>(4.10)
при нормальной атмосферной рефракции следует вместо истинного радиуса Земли a использовать эквивалентный радиус Земли aэ=8.5∙106.
/>(4.11)
где hПРС и hСП – высоты поднятия антенн.
/>
/>
Таким образом, для того чтобы учесть сферичность земной поверхности, нужно во всех интерференционных формулах ввести в рассмотрение вместо истинных высот ЛРС и СП hлрс, hСП так называемые приведенные высоты h*лрс, h*СП:
Интерференционные формулы верны при любых положениях корреспондирующих пунктов только для идеально проводящей Земли.
Расчет множителя дифракционного ослабления
Строгая теория расчета множителя дифракционных потерь приведена в [7,8]. Для инженерных расчетов применяют упрощенную формулу Фока в случае если обе антенны находятся на уровне земли (переносные радиостанции ЛРС).
«Одночленная (упрощенная) формула множителя дифракционного ослабления (множителя земли)» в теории Фока представляется выражением:
/>
где q — параметр, который учитывает полупроводящие свойства поверхности Земли. Он определяется формулой:
/>
/>
(при этом параметр q=∞ для УКВ — волн горизонтальной поляризации, а значение параметра q=0 — соответствует диапазону УКВ-волн вертикальной поляризации).
Для q=∞:
Для q=0:
/>
t1 — представляют собой корень уравнения функции Эйри.
Поле, как всегда, вычисляется по формуле
/>
Отметим, что формулы Фока справедливы для двух предельных значений параметра q=∞ и q=0. Для произвольных q расчет по этим формулам не производят, а используют одночленную формулу Введенского [8,9].
В данном случае приведенные соотношения не учитывают различия в электрических параметрах почв различного вида.
Расчет множителя ослабления, учитывающего потери в подстилающей поверхности
Так как земля не является идеальным проводником, поле, наводимое в земле, отлично от нуля, а это означает, что часть ЭМЭ из атмосферы просачивается в землю, т.е. поле ЭМЭ будет дополнительно убывать по мере удаления ЭМВ от излучателя.
Функция, показывающая, как ослабляется поле при РРВ над реальной Землей по сравнению с полем волн, распространяющихся над идеально проводящей поверхностью, называется множителем ослабления W. Эта величина является комплексной функцией параметров трассы (ЛРС или ЛРП) оказывающих существенное влияние на РРВ:
/>(4.14)
Множитель ослабления W можно найти, если электрические параметры подстилающей поверхности удовлетворяют условию:    продолжение
–PAGE_BREAK–
/>(4.15)
Для вертикально расположенного диполя минуя решение ряда интегральных уравнений, получим пригодную для инженерных расчетов формулу модуля множителя ослабления W, впервые полученную М.В. Шулейкиным. [7]
/>(4.16)
где ρ — определенная комбинация параметров />, называемая численным расстоянием (безразмерная величина) и равна
/>
/>
/>
/>
R — расстояние между антенной РЭС и точкой наблюдения; ε* — относительная диэлектрическая проницаемость среды; к — постоянная распространения в воздухе; ω — круговая частота.
4.2 Описание алгоритма оценки энергетической доступности при радиоподавлении
Предположим, что противнику заранее известны:
ТТХ разведываемых РЭС ЛРС;
Характеристики ЛРС и ЛРП существенные с точки зрения РРВ.
Оценка энергетической доступности при радиоподавлении проводится в соответствии с пространственным и энергетическим условиями радиоподавления (РП), приведенными в [2,8,9].
Учитывая, что радиоподавление ЛРС будет вестись в пределах зоны прямой видимости для УКВ диапазона, противник при оценке возможности радиоподавления будет действовать в соответствии с приведенным алгоритмом (рис.4.3).
Этап радиоразведки.
Для зоны прямой видимости:
1.определяется мощность ЭМП в точке местоположения СР, создаваемая РЭС:
/>
Определяется зона РРВ в пределах расстояния между СП и подавляемыми РЭС ЛРС (освещенности, полутени или тени) по п.4.1.
В зависимости от зоны РРВ проводятся расчеты множителей ослабления вдоль ЛРС и ЛРП по п.4.1 (для УКВ производится дополнительно проверка условия на РРВ в ближней или дальней зоне от излучателя РЭС).
Рассчитываются с учетом всех допущений указанных в п.4.1 напряженности поля СП и РЭС в точках РП.
Рассчитывается ОСП Квхр.
2. производится сравнение Квхр с пороговой чувствительностью станции РР Кпр, т.е. — проверяется энергетическое условие РР.
3. производится расчет предельной дистанции РР УКВ радиосвязи Rпр:
определяется максимальная дальность РР Rпmax при Кпр.
определяется радиус зоны разведки Rпр для рассчитанного Квхр п.1.5)
рассчитывается дальность прямой видимости Dпр.в в соответствии с п.4.1 и учетом рельефа местности [1]
производиться сравнение Rпmax с Dпр.в
с учетом п.3.4) производится сравнение Rпр с Rпmax или Dпр.в — проверяется пространственное условие РП. По меньшему из показателей определяется Dэмд.
производится сравнение реального удаления станции РР от ЛРС R= Dплсв+ Dслсв с результатом, полученным в п.6.5).
производится построение зон РР.
Полагают, что Рпрм=Рпрм.мин и R=Rм для определения максимальной дальности РР в свободном пространстве:
получим
/>
где Рпрм.мин – минимальный уровень сигнала на входе станции РР, необходимый для ведения РР, т.е. предельная чувствительность приемника.
F(θ,φ) и F»(θ»,φ»)- КНД, Аэфф – эффективная площадь приемной антенны СР.
В случае, если выполняются оба условия, делается вывод о том, что заданная ЛРС с присущими ей параметрами будет вскрыта. Говорить о вероятностно-временных показателях в данном случае не представляется возможным – энергетический расчет возможности РР такого ответа не дает.
4. На основании проведенных энергетических расчетов Dэмд проводятся расчеты зоны ЭМД, которая будет определятся из соотношения:
/>
На основании полученных сведений о разведанной ЛРС противник примет решение о начале процесса радиоподавления.
Этап радиоразведки при оценке энергетической доступности ЛРС приведен на рис.4.2.
Этап радиоподавления.
На основе полученных данных в результате РР противник предпримет следующие действия при оценке возможности РП вскрытой ЛРС:
1. Определяется тип ЛРС.
Прямая задача:
1. Рассчитывается ОПС на входе приемного устройства подавляемого канала связи Квх по формуле:
/>(4.18)
где Рпс, Рпп — мощности передатчиков сигнала и помехи; Gпс, Gпп — коэффициенты направленности (по мощности) антенн передатчика линии радиосвязи (ЛРС) и передатчика станции помех (СП) в сторону приемника ЛРС (рис. 3); Gпрс, Gпрп — коэффициенты направленности антенны приемника ЛРС в сторону передатчика ЛРС и в сторону передатчика СП; λ — длина волны; γ — коэффициент поляризационных потерь вследствие различий в поляризации излучения помехи и антенны приемника ЛРС; Dс, Dп — дистанции связи и подавления; j(Dс), j(Dп) — коэффициенты ослабления радиоволн на трассах распространения от передатчиков связи и помех до подавляемого приемника.
1) определяется зона РРВ в пределах расстояния между СП и подавляемыми РЭС ЛРС (освещенности, полутени или тени) по п.4.1.
в зависимости от зоны РРВ проводятся расчеты множителей ослабления вдоль ЛРС и ЛРП по п.4.1 (Для УКВ производится дополнительно проверка условия на РРВ в ближней или дальней зоне от излучателя РЭС).
3) учет затухания в подстилающей поверхности производится также в соответствии с п.4.1.
4) рассчитываются с учетом всех допущений указанных в п.4.1 напряженности поля СП и РЭС в точках РП.
5) Рассчитывается ОСП Квх.
для заданной ЛРС
определяется ПЭ из ансамбля возможных.
Задается требуемое значение ПЭтреб при котором будет достигнута необходимая степень эффективности РП
Определяется коэффициент подавления Кп соответствующий ПЭтреб.
по найденному Квх определяется значение показателя эффективности (ПЭквх).
определяется зависимость Квых=f(Квх).
Определяется зависимость ПЭКвх =f(Квых[Квх]).
производится сравнение Квх с Кп, т.е. ПЭКвх с ПЭтреб — проверяется энергетическое условие РП — делается вывод о степени эффективности РП.
Обратная задача:
5. по заданному ПЭтреб, т.е. ПЭ(Кп) рассчитывается требуемое ОПС на входе подавляемого РЭС Квхтреб=(Кп).
6. производится расчет предельной дистанции радиоподавления УКВ радиосвязи Rп:
/>(4.19)
Формула (4.19) позволяет вести расчет Rп только для случая дальней зоны, границы которой для УКВ диапазона определяются соотношением исходя из условия [3]:
/>(4.20)
По соотношению (4.20) можно построить график зависимости φ(Dп) и φ(Dc) от Dп и Dс соответственно (рис 4.2).
/>
Рисунок 4.2. Зависимость коэффициента ослабления от дальности.
Таким образом, для дальней зоны, в случае если параметры РРВ вдоль линии радиосвязи и радиоподавления приближенно сопоставимы (φ(Dп) = φ(Dc)), формула (4.19) преобразуется к виду:
/> (4.21)
где h*пп, h*пс — приведенные высоты антенн (рассчитываются согласно п.4.1)
Для случая ближней зоны пользоваться формулой (4.19), строго говоря, нельзя. В этом случае расчет зоны РП производится по формуле (4.18), при этом необходимо учесть, что на границе зоны подавления Rп=Dп, а коэффициент Квх становится равным коэффициенту подавления Кп. Тогда
/>. (4.22)
Коэффициенты ослабления сигнала и помехи φ(Dп) и φ(Dc) в этом случае на трассах распространения будут равны:
/>. (4.23)
определяется максимальная дальность РП Rпmax при Кп.
определяется радиус зоны подавления Rп для рассчитанного Квх п.1.5)
рассчитывается дальность прямой видимости Dпр.в в соответствии с п.4.1 и учетом рельефа местности [РЭБ]    продолжение
–PAGE_BREAK–
производиться сравнение Rпmax с Dпр.в
с учетом п.6.4) производится сравнение Rп с Rпmax или Dпр.в — проверяется пространственное условие РП.
производится сравнение реального удаления СП от ЛРС R= Dплсв+ Dслсв с результатом, полученным в п.6.5).
производится построение зон РП.
проверяются оба условия энергетической доступности (пространственное и энергетическое) при РП заданной ЛРС. Если они выполняются одновременно — ЛРС будет гарантированно подавлена при заданных параметрах ЛРС и ЛРП.
Согласно вышеприведенного алгоритма, можно рассчитать Квх для разных систем модуляции для варианта комплексов РЭБ наземного и воздушного варианта базирования, на основании этого построить зависимости радиуса зон подавления от разных значений Квх для различных ЛРС.
Учтем, что распространение радиоволн для наземных комплексов РЭБ происходит в дальней зоне, границы которой расположены в 240 м от антенны комплекса РЭБ (для заданных исходных данных: высота антенны станции помех — 20 м, РЭС связи — 3 м). Можно принять, что множители ослабления вдоль линии радиоподавления и радиосвязи в этом случае соответственно равны φ(Dп)=φ(Dc), т.е. имеет место РРВ в дальней зоне
Для воздушных комплексов РЭБ распространение радиоволн происходит также в дальней зоне, границы которой расположены в пределах 24 км от антенны комплекса РЭБ (для заданных исходных данных: высота полета носителя комплекса РЭБ — 2000 м, высота подъема антенны РЭС связи — 3 м), однако, удаление носителя от ЛСВ не должно превышать 15 км. Множители ослабления вдоль линии радиоподавления и радиосвязи в этом случае будут соответственно равны φ(Dп)=φ(Dc), в противном случае (при приближении носителя РЭБ ближе 15 км от ЛСВ) РРВ будет проходить в ближней зоне и множители ослабления φ(Dп) и φ(Dc) с учетом этого строго говоря не будут равными.
Дальность прямой видимости будет определяться соотношением (4.12).
При расчетах были приняты следующие допущения (наихудшие с точки зрения РЭС) указанные в табл. 1. Приняты 3 группы ЛРС, используемых в ТЗУ: 1) ЛРС в интересах командования; 2) ЛРС в интересах подчиненных; 3) ЛРС оперативного взаимодействия. Исходя из предназначения ЛРС, будут меняться их характеристики.
Таблица 4.3 Исходные данные при расчетах энергетической доступности.

ЛРС -1
ЛРС -2
ЛРС -3
Dлсвр, км
3/15
3/15
3/15
Dс, км
2-10
2-4
4-6
Dлсвс, км
2-10
0.2-2
2-4
F, МГц
80
80
80
Pсп, Вт
1500
1500
1500
Pлрс, Вт
100
10
50
hсп, м
20 / 2000
20 / 2000
20 / 2000
hлрс, м
3-20
1.5-10
1.5-15
/) — для воздушных комплексов РЭБ.
где Dс — дальность связи, Dлсвс — удаление от ЛСВ подавляемого приемника ЛРС, Dлсвр — удаление от ЛСВ средств РЭБ, Pсп и Pлрс — мощности СП и передатчиков ЛРС.
Так на рис.4.4-4.6 приведена зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (наземный вариант базирования средств РЭБ) для каждой из ЛРС, а на рис.4.7-4.9 приведена зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (воздушный вариант базирования средств РЭБ) для варианта РРВ в дальней зоне. Зависимости приведены для типичных мощностей передатчиков (Рлрс=100, 50 и 10 Вт) и высот поднятия антенн РЭС связи (hлрс=1.5, 3 и 20 м).
/>
Рисунок 4.4. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (наземный вариант базирования средств РЭБ). Исходные данные (ЛРС-1): hлрс=20, 3, 1.5 м; Pлрс=100 Вт; Dс=10км; Dлсвп=13 км, hсп=0.02 км.
/>
Рисунок 4.5. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (наземный вариант базирования средств РЭБ). Исходные данные (ЛРС-2): hлрс=1.5, 3 20 м, Pлрс=10 Вт, Dс=3км, Dлсвп=3 км, hсп=0.02 км.
/>
Рисунок 4.6. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (наземный вариант базирования средств РЭБ). Исходные данные (ЛРС-3): hлрс=1.5, 3, 20 м, Pлрс=50 Вт, Dс=6 км, Dлсвп=3 км, hсп=0.02 км.
/>
Рисунок 4.7. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (воздушный вариант базирования средств РЭБ). Исходные данные (ЛРС-1): hлрс=1.5, 3, 20 м, Pлрс=100 Вт, Dс=10км, Dлсвп=25 км, hсп=0.02 км.
/>
Рисунок 4.8. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (воздушный вариант базирования средств РЭБ). Исходные данные (ЛРС-2): hлрс=1.5, 3 20 м, Pлрс=10 Вт, Dс=3км, Dлсвп=15 км, hсп=2 км.
/>/>/>/>/>/>/>/>
Рисунок 4.9. Зависимость радиусов зон подавления от величины отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника (наземный вариант базирования средств РЭБ).
Исходные данные (ЛРС-3): hлрс=1.5, 3, 20 м, Pлрс=50 Вт, Dс=6 км, Dлсвп=17 км, hсп=2 км.
Произведем расчет для варианта воздушного средства РЭБ барражирующего на удалении от ЛСВ менее 5 км, т.е. произведем расчет для ближней зоны по формулам (4.22-4.23). В этом случае построена зависимость Квх от дальности подавления Dп, при фиксированной дальности связи Dс. Для расчетов были приняты дальности связи и подавления, характерные для каждого из типа ЛРС и системы IEWCS (см. табл.4.1).
Полученные зависимости Квх от Dп приведены на рис. 4.10 — 4.11.
/>
Рисунок 4.10. Зависимость отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника от дальности радиоподавления Dп (воздушный вариант базирования средств РЭБ) для ближней зоны РРВ.
Исходные данные (ЛРС-1,2,3): hлрс=3м, Pлрс=10 Вт, Dс=10, 6, 3 км, Dлсвп=5 км, hсп=2 км.
Для проверки пространственного условия РП на основании полученных зависимостей Rп от Квх (рис.4.4-4.9) получены их числовые значения для различных линий радиосвязи (ЛРС), значения коэффициента подавления Кп которых приведены в табл. 4.2 [3]. Предельные значения Rп рассчитаны в соответствии со значениями параметра Кп каждой конкретной ЛРС. Для случая ближней зоны при воздушном комплексе РЭБ получены обратные зависимости Квх от Dп. Предельные значения Rп в последнем случае рассчитывались графически при условии равенства Квх и Кп.
/>/>
Рисунок 4.11. Зависимость отношения помеха-сигнал на входе подавляемого приемника от дальности радиоподавления Dп (воздушный вариант базирования средств РЭБ) для ближней зоны РРВ. Исходные данные (ЛРС-1,2,3): hлрс=3м, Pлрс=100, 50 и 10 Вт, Dс=10 км, Dлсвп=5 км, hсп=2 км.
Таблица 4.3. Значения Кп и Rп для различных типов ЛРС.
тип модуляции
Кп
Rп, км (ЛРС-1)/возд.
Rп, км (ЛРС-2)/возд.
Rп, км (ЛРС-3)/возд.
аналоговые
0.12-0.54
25-21/220-180
105-90/500-360
36-28/510-400
дискретные без кодирования
0.75-3.22
18-14/160-100
70-50/400-220    продолжение
–PAGE_BREAK–
26-16/360-240
дискретные с кодированием
0.82-5.32
16-12/150-85
68-45/360-200
24-14/350-200
ШСС без кодирования
0.50-1.55
20-15/180-120
78-60/380-250
28-18/400-260
ШСС с кодированием
1.36-21.50
18-16/130-60
62-32/280-150
20-10/280-150
дальности прямой видимости
—
37/203
24/190
26/192
Условия расчетов
—
При hлрс=20м, Pлрс=100 Вт, Dс=10км, Dлсвп=13/25 км, hсп=0.02/2км.
При hлрс=1.5м, Pлрс=10 Вт, Dс=3км, Dлсвп=3/15 км, hсп=0.02/2км.
При hлрс=3м, Pлрс=50 Вт, Dс=6км, Dлсвп=7/17 км, hсп=0.02/2км.
Для проверки энергетического условия РП необходимо рассчитать значения отношения помеха-сигнал на входе подавляемого РЭС связи для каждой конкретной ЛРС.
Таблица 4.3. Значения Квх для ЛРС различных типов
тип модуляции
Кп
Квх (ЛРС-1)/возд.
Квх (ЛРС-2)/возд.
Квх (ЛРС-3)/возд.
аналоговые
0.12-0.54
1.7/6.8
9.9/19.8
4.1/16.5
дискретные без кодирования
0.75-3.22
1.7/6.8
9.9/19.8
4.1/16.5
дискретные с кодированием
0.82-5.32
1.7/6.8
9.9/19.8
4.1/16.5
ШСС без кодирования
0.50-1.55
1.7/6.8
9.9/19.8
4.1/16.5
ШСС с кодированием
1.36-21.50
1.7/6.8
9.9/19.8
4.1/16.5
Условия расчетов
—
При hлрс=20м, Pлрс=100 Вт, Dс=10км, Dп=13/25 км, hсп=0.02/2км.
При hлрс=1.5м, Pлрс=10 Вт, Dс=3км, Dп=3/15 км, hсп=0.02/2км.
При hлрс=3м, Pлрс=50 Вт, Dс=6км, Dп=7/17 км, hсп=0.02/2км.
На основании полученных результатов расчета Rп можно сделать следующие выводы.
Для случая наземного варианта базирования станции помех.
Целесообразно полученные результаты расчета Rп проанализировать раздельно для каждого конкретного типа ЛРС.
Так, для ЛРС 1 типа значения Rп изменяются в пределах (12-25 км). Для ЛРС 2 типа значения Rп изменяются в пределах (32-105 км). Для ЛРС 3 типа значения Rп изменяются в пределах (10-36 км). Как видно, наименьшие значения радиуса зон РП характерны для ЛРС 1 типа (связь в интересах командования), что объясняется, прежде всего, относительно большими мощностями передатчиков и высотами подъема антенн. Наибольшие значения Rп имеет для ЛРС 2 типа (связь в интересах подчиненных), что, в свою очередь, обусловлено малыми мощностями передатчиков РЭС и малыми высотами подъема антенн. Rп для ЛРС 3 типа имеет средние значения. Необходимо добавить, что все 3 типа ЛРС, организуемых в ТЗУ, будут входить в зоны РП противника, поэтому необходимо проводить дальнейший анализ применительно уже к конкретным мерам ПЗ, как основному средству повышения величины Кп.
Как можно заметить, наибольшие зоны РП будут характерны для аналоговых ЛРС (21-105 км). Для дискретных ЛРС без применения кодирования эти величины составят (14 — 70 км), а с применением помехоустойчивого кодирования кодами РС эти показатели будут несколько меньшими и составят (12 — 68 км). Для ШСС без применения помехоустойчивого кодирования величина зон РП находится в пределах (15 — 78 км). Наименьшие зоны РП (10 — 62 км) характерны для ШСС с комплексным применением мер помехозащиты.
Сравнительная оценка результатов расчета зон радиоподавления Rп показывает, что в пределах глубины построения боевых порядков войск в ТЗУ, для всех ЛРС, организуемых в соответствии с тем или иным видом модуляции, пространственное условие РП будет выполняться для указанных исходных данных в исследовании. Как можно заметить, применение мер ПЗ существенно снижает величину зон РП. Так, при комплексном применении мер ПЗ величина зон РП не в полной мере перекрывает глубину ТЗУ
Для случая воздушного варианта базирования станции помех.
Целесообразно полученные результаты расчета Rп также как и для случая наземного варианта базирования станции помех проанализировать раздельно для каждого конкретного типа ЛРС.
Так, для ЛРС 1 типа значения Rп изменяются в пределах (60-220 км). Для ЛРС 2 типа значения Rп изменяются в пределах (150-500 км). Для ЛРС 3 типа значения Rп изменяются в пределах (150-510 км). Как видно, наименьшие значения радиуса зон РП характерны для ЛРС 1 типа (связь в интересах командования), что объясняется, прежде всего, относительно большими мощностями передатчиков и высотами подъема антенн. Наибольшие значения Rп имеет для ЛРС 2 типа (связь в интересах подчиненных), что, в свою очередь, обусловлено относительно малыми мощностями передатчиков РЭС и малыми высотами подъема антенн. Зоны РП для ЛРС 3 типа имеют средние значения.
Необходимо добавить, что все 3 типа ЛРС, организуемых в ТЗУ, будут входить в зоны РП противника, поэтому необходимо проводить дальнейший анализ применительно уже к конкретным мерам ПЗ, как основному средству повышения величины Кп.
Как можно заметить, наибольшие зоны РП будут характерны для аналоговых ЛРС (180 — 510 км). Для дискретных ЛРС без применения кодирования эти величины составят (100 — 400 км), а с применением помехоустойчивого кодирования кодами РС эти показатели будут несколько меньшими и составят (85 — 360 км). Для ШСС без применения помехоустойчивого кодирования величина зон РП находится в пределах (120 — 400 км). Наименьшие зоны РП (60 — 280 км) характерны для ШСС с комплексным применением мер.
Для всех трех типов ЛРС пространственное условие РП (Rп>Dп) в заданных условиях выполнено в пределах всей глубины построения боевых порядков войск ТЗУ.
На основании полученных результатов Квх можно сделать следующие выводы:
Для случая наземного варианта базирования станции помех.
Наименьшие значения Квх получены для ЛРС 1 типа (Квх=1.7). Сравнительная оценка Квх и Кп для ЛРС 1 типа показывает, что условие РП гарантированно выполняется для аналоговых СС и ШСС с кодированием, для остальных СС условие выполняется частично. Для ЛРС 2 типа (Квх=10) энергетическое условие в полном объеме выполняется для аналоговых, дискретных (как с кодированием так и без него) и для ШСС без применения кодирования. Для ШСС с применением ШПС и помехоустойчивого кодирования условие выполняется частично. Для ЛРС 3 типа (Квх=3) энергетическое условие выполняется полностью для аналоговых, дискретных без кодирования и ШСС без кодирования; для всех остальных СС условие выполняется полностью.
Для случая воздушного варианта базирования станции помех. Показатели Квх для всех рассмотренных ЛРС имеют величину, позволяющую говорить о выполнимости энергетического условия РП для всех типов модуляции, за исключением ШСС с применением помехоустойчивого кодирования (в этом случае энергетическое условие выполняется только частично).
Так, сравнительная оценка энергетической доступности средств радиосвязи показывает, что пространственное условие РП выполняется для всех рассмотренных ЛРС. Энергетическое условие РП выполняется гарантированно только для ЛРС, организованных на основе аналоговых, дискретных и широкополосных систем модуляции без применения ПК. Для дискретных систем модуляции и ШСС с применением ПК это условие выполняется частично.
Таким образом, сравнительная оценка результатов расчета энергетической доступности ЛРС основанных на разных принципах модуляции показала, что характеристики помехоустойчивости систем с комплексным применением мер ПЗ превышают аналогичные показатели для систем, не использующих эти меры. Вследствие чего, предпочтительно организовывать ЛРС на основе принципов применения ШСС с комплексным применением мер ПЗ сигнального характера.
Заключение
1. В результате проведенного в настоящей дипломной работе исследования была оценена эффективность применения комплексных мер помехозащиты сигнального характера на основании сравнительной оценки показателей эффективности радиоподавления и энергетической доступности средств радиосвязи тактического звена управления. Для чего произведен анализ:
— назначения, состава, принципов построения и функционирования, основных ТТХ средств радиосвязи ТЗУ, а также различных вариантов организации линий радиосвязи;    продолжение
–PAGE_BREAK–
— особенностей построения и функционирования средств связи, существенных с точки зрения их радиоподавления;
— анализ возможностей противника по радиоподавлению линий радиосвязи ТЗУ;
Разработаны в среде математического моделирования MATHCAD алгоритмы оценки помехоустойчивости и энергетической доступности средств связи, учитывающие комплексное применение мер ПЗ сигнального характера.
По результатам сравнительной оценки комплексного применения мер помехозащиты для повышения помехоустойчивости средств радиосвязи можно сделать следующие выводы:
1. Сравнительная оценка результатов расчетов показателей эффективности радиоподавления рассмотренных типов систем радиосвязи по показателю коэффициента подавления показали, что наиболее перспективные системы, построенные на основе ШПС, обладают самой высокой степенью ПУ. А использование вдобавок к ШПС в ШСС различных способов помехоустойчивого кодирования, как основной из мер повышения ПЗ сигнального характера, делают их несравненно более помехоустойчивыми средствами связи, обладающими требуемыми показателями разведзащищенности, скрытности и пропускной способности.
Так для аналоговых ЛРС: результаты проведенных расчетов Кп изменяются в пределах (0.75-3.22). Значения Кп показали что наибольшей ПУ обладают системы ФМ (Кп=1.94) и ОМ (Кп=3.22).
Для дискретных ЛРС без применения кодирования: полученные данные показали, что коэффициент подавления Кп изменяется в пределах (0.12-0.54). Из всех рассмотренных систем радиосвязи данного типа наибольшей ПУ обладает ФТ (Кп=0.54) и ОФТ (Кп=1.25).
Для дискретных ЛРС с применением помехоустойчивого кодирования расчеты показали, что такие СС обладают более высокими показателями ПУ (0.82-5.32) при различных сочетаниях параметров корректирующих кодов РС (n,k), чем дискретные ЛРС без применения кодирования.
Для дискретных ШСС: сравнительная оценка расчета ПУ ШСС без кодирования и с применением такового показала, что характеристики ПУ систем с кодированием (Кп=1.36-21.50) превышают аналогичные показатели для ШСС без кодирования (0.50-1.50), а применение в качестве помехоустойчивых кодов оптимальных корректирующих кодов Рида-Соломона позволяют при заданной степени ПУ обеспечить максимальное значение скорости передачи информации.
Для аналоговых ШСС: сравнительная оценка показала, что такие системы имеют показатели ПУ (Кп=0.03-0.98) меньшие, чем соответствующие им узкополосные аналоговые ЛРС.
Таким образом, применение m-ичных ШПС и помехоустойчивого кодирования позволяет существенно увеличить ПУ. Вместе с тем можно отметить следующее:
— уровень ПУ по величине Кп = 0.5-1.55 достигается при использовании m-ичных сигналов при m=4,8,16,32 и при использовании кодов РС для малых значений числа избыточных символов (РС (7,3),(7,5)); ((15,9),(15,11),(15,13)); ((31,23),(31,25),(31,27),(31,29));
— дальнейшее увеличение ПУ (т.е. Кп>2) достигается только при использовании кодов РС с количеством информационных символов k не более 7 для n=15 и не более 19 при n=31;
— максимальные значения Кп при использовании корректирующих кодов составляют 1.56, 3.4 и 5.3 при n равном 7, 15 и 31 соответственно;
— минимальные значения Кп при совместном использовании m-ичных сигналов и корректирующих кодов составляют 1.36-1.8, что выше значений Кп для случая раздельного применения m-ичных сигналов и корректирующих кодов;
— максимальные значения Кп при совместном использовании m-ичных сигналов и корректирующих кодов составляют 2.55-21.4 при n равном 7, 15 и 31. Однако следует отметить, что это сопровождается существенным снижением скорости передачи информации в число раз, соответствующему базе сигнала, которая в этом случае составляет 6.2-66.
В связи с последним замечанием, при планировании использования мер ПЗ обязательно необходимо учитывать существенное снижение скорости передаваемой информации.
Оптимальным подбором параметров (n,k,r) корректирующих кодов можно добиться необходимых показателей ПУ при заданной величине пропускной способности. Верно и обратное.
2. Сравнительная оценка энергетической доступности средств радиосвязи показала, что пространственное условие РП выполняется для всех рассмотренных ЛРС. Энергетическое условие РП выполняется гарантированно только для ЛРС, организованных на основе аналоговых, дискретных и широкополосных систем модуляции без применения ПК. Для дискретных систем модуляции и ШСС с применением ПК это условие выполняется частично.
Для случая наземного варианта базирования станции помех.
Как можно заметить, наибольшие зоны РП будут характерны для аналоговых ЛРС (21-105 км). Для дискретных ЛРС без применения кодирования эти величины составят (14 — 70 км), а с применением помехоустойчивого кодирования кодами РС эти показатели будут несколько меньшими и составят (12 — 68 км). Для ШСС без применения помехоустойчивого кодирования величина зон РП находится в пределах (15 — 78 км). Наименьшие зоны подавления (10 — 62 км) характерны для ШШС с комплексным применением мер помехозащиты.
Наименьшие значения Квх получены для ЛРС 1 типа (Квх=1.7). Сравнительная оценка Квх и Кп для ЛРС 1 типа показывает, что условие РП гарантированно выполняется для аналоговых СС и ШСС с кодированием, для остальных СС условие выполняется частично. Для ЛРС 2 типа (Квх=10) энергетическое условие в полном объеме выполняется для аналоговых, дискретных (как с кодированием так и без него) и для ШСС без применения кодирования. Для ШСС с применением ШПС и помехоустойчивого кодирования условие выполняется частично. Для ЛРС 3 типа (Квх=3) энергетическое условие выполняется полностью для аналоговых, дискретных без кодирования и ШСС без кодирования; для всех остальных СС условие выполняется полностью.
Для случая воздушного варианта базирования станции помех.
Как можно заметить, наибольшие зоны РП будут характерны для аналоговых ЛРС (180 — 510 км). Для дискретных ЛРС без применения кодирования эти величины составят (100 — 400 км), а с применением помехоустойчивого кодирования кодами РС эти показатели будут несколько меньшими и составят (85 — 360 км). Для ШСС без применения помехоустойчивого кодирования величина зон РП находится в пределах (120 — 400 км). Наименьшие зоны РП (60 — 280 км) характерны для ШШС с комплексным применением мер.
Показатели Квх для всех рассмотренных ЛРС имеют величину, позволяющую говорить о выполнимости энергетического условия РП для всех типов модуляции, за исключением ШСС с применением помехоустойчивого кодирования (в этом случае энергетическое условие выполняется только частично).
Таким образом, сравнительная оценка результатов расчета энергетической доступности ЛРС основанных на разных принципах модуляции показала, что характеристики помехоустойчивости систем с комплексным применением мер ПЗ превышают аналогичные показатели для систем не использующих эти меры.
3. На основании выводов 1 и 2. целесообразно планирование развития ВСС ТЗУ осуществлять с внедрением помехоустойчивых средств радиосвязи пятого поколения, построенных в соответствии с рассмотренными принципами ШСС с применением мер ПЗ преимущественно сигнального характера, как наиболее эффективно повышающих показатели ПУ.
4. В процессе исследования проводились расчеты показателей ПУ и энергетической доступности в соответствии с разработанными алгоритмами на основании анализа как оперативно-боевых показателей построения группировок противоборствующих войск, так и тактико-технических характеристик рассматриваемых средств связи и РЭБ.
Поставленной цели по оценке возможности эффективного функционирования рассмотренных систем радиосвязи в условиях активного полномасштабного массированного радиопротиводействия комплексов и средств РЭБ противника с учетом всех применяемых мер ПЗ настоящая дипломная работа достигла в полном объеме.
5. Разработанные алгоритмы в случае их программной реализации могут использоваться в качестве конечного продукта для повышения степени автоматизации и оперативности при расчетах эффективности функционирования средств радиосвязи в условиях радиопротиводействия противника.
Полученные в ходе исследования результаты могут в настоящее время использоваться для оценке помехоустойчивости и энергетической доступности существующих и перспективных средств радиосвязи ТЗУ.
6. На основании всего вышесказанного, всестороннее изучение рассмотренных вопросов, их глубокий анализ поможет отечественным специалистам в области организации военной связи осуществлять построение линий радиосвязи тактического звена управления Вооружённых сил Республики Беларусь в строгом соответствии с принципом необходимой достаточности с учетом приведенных в работе выводов.
Список использованных источников
В. Азов., – Батальоны разведки и РЭБ дивизий СВ США.- ЗВО, № 2, 1998 год, с.20-24.
Бабуль В.А., Быков И.М., Гордей В.В., Лукашевич А.Г., Ржевусский В.Л. Основы радиоэлектронной борьбы в ракетных войсках. Учебное пособие. — Минск: ВА РБ, 2000 год.
Гордей В.В., Ржевусский В.Л. Основы энергетических расчетов радиоподавления радиосвязи. Учебно-методическое пособие. — Минск, 2001 год.
Семашко Ю.А., Бобовик А.Н., Голубцов С.Г. Основы организации связи. – Учебное пособие. – Минск: УО ВОРБ, 2004 год.
Олейников О.А. Основы теории связи. — Учебное пособие. — Минск.: Издание академии, 2000 год.
Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность связи. – Учебное пособие. – Москва: «Связь», 1972 год.
Варакин Л.Е. Системы с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и связь, 1985 год.
Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. — М.: Сов. радио, 1972 год.
Долуханов М.П. Распространение радиоволн. — М.: Связь, 1965 год.
Курс лекций по дисциплине «Связь в бою», кафедра № 42.
Курс лекций по дисциплине «Основы радиоэлектронной борьбы», кафедра № 201.