Рассмотрены принципы создания РЛС высокой заводской готовности (ВЗГ) дециметрового диапазона. Описаны основные этапы развития технологии ВЗГ: представлены технические решения, принятые в действующих РЛС, даны перспективы развития технологии в рамках модернизации созданных и создающихся станций.
Ключевые слова: радиолокационные станции высокой заводской готовности, РЛС, ВЗГ, системы предупреждения о ракетном нападении, СПРН, модернизация, модульность.
РЛС дальнего обнаружения (ДО) дециметрового диапазона создаются в рамках системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН). В этой связи, основными задачами этих станций являются обнаружение баллистических ракет (БР) вероятного противника, раскрытие их боевых порядков (обнаружение боевых блоков и других элементов БР), классификация целей и источников активных помех, минимизация формирования и выдачи ложной информации (ЛИ) на командные пункты (КП) СПРН.
Важными задачами для этих станций являются также вопросы информационного обеспечения сопутствующих систем — системы контроля космического пространства (СККП) и противоракетной обороны (ПРО). Данные задачи формализованы в тактико-технических заданиях на соответствующие РЛС.
Важными преимуществом РЛС дециметрового диапазона является возможность наблюдения малых космических объектов с высоким разрешением по дальности, что с одной стороны обеспечивает уникальные характеристики РЛС среди других российских станций, с другой — сложность примененных алгоритмических и программных решений для корректной обработки этих характеристик.
Среди таких возможностей следует отметить сопровождение малоразмерных космических и баллистических объектов в условиях плотных групп целей, к которым могут относиться как современные пуски БР (например, КНР) так и запуски на орбиту больших групп малых космических аппаратов (КА) — порядка 100 элементов размером порядка 1 дм3.
Все современные российские локаторы СПРН создаются по технологии высокой заводской готовности. Данная технология позволяет обходится без полигонных образцов, а также ускоряет создание и ввод в строй новых локаторов.
Дециметровые локаторы, создаваемые ОАО «НПК «НИИДАР», в этом плане, не являются исключением. На сегодняшний день созданы, испытаны и введены в эксплуатацию РЛК и РЛС на 4-х объектах (рис. 1): РЛК в Армавире, РЛС в Калининграде, Енисейске и Барнауле.
Рис. 1. РЛС ВЗГ ДМ, стоящие на боевом дежурстве
Рассмотрим подробнее, что представляет собой технология ВЗГ, какие она имеет особенности, и при помощи чего позволяет добиваться лучших результатов при создании радиолокационных станций.
Основой ВЗГ являются: модульность, автономная отладка и отладка в составе ФЗК на предприятии. Модульный принцип построения радиолокационных станций, при которой отдельные составные части могут быть настроены и испытаны в условиях завода или испытательной лаборатории. Также предполагается создание специальных заводских и объектовых функционально законченных комплексов (ФЗК), на которых возможно провести до 80 % настроек и испытаний групп составных частей. Крупные единицы (модули) локатора настраиваются на предприятии, что существенно упрощает процесс монтажа и настройки на объекте. Фактически, на объекте происходит только коммутирование модулей между собой. В итоге существенно сокращается время на монтаж и настройку в условиях объекта (как правило располагающегося в областях с существенно неблагоприятными погодными условиями). Благодаря этим принципам происходит более быстрый этап монтажа и комплексной настройки на объекте.
Реализованные проекты
В настоящее время в рамках технологии ВЗГ созданы и успешно функционируют локаторы в Армавире, Калининграде, Енисейске и Барнауле.
На рис. 2 представлена принципиальная схема построения РЛС.
Рис. 2. Принципиальная схема существующих РЛС дециметрового диапазона
В созданных радиолокаторах дециметрового диапазона применён ряд алгоритмов, которые помогли существенно улучшить характеристики этих станций.
Расширение передающего луча фазовым методом (рис. 3) обеспечила выравнивание потенциала в барьерных зонах обзора и минимизацию времени обзора пространства, что положительным образом сказалось на пропускной способности дециметровых станций.
Рис. 3. Расширение передающего луча фазовым методом
Многолучевой алгоритм подавления бокового излучения (ПБЛ), формируемый не одним, а восемью дополнительными диаграммами позволил существенно исправить её форму и, как следствие, повысить эффективность алгоритма селекции бокового излучения. Данный алгоритм показывает хорошие результаты при селекции сигналов, отраженных от областей пассивных помех, попадающих в локатор через боковые лепестки диаграммы направленности.
Особенности частотного диапазона (в частности, диапазона РЛС в Енисейске) позволили обнаруживать и сопровождать реальные источники активных помех — ИСЗ с бортовой аппаратурой передачи данных, работающих в диапазоне станций. При достаточно ощутимом потоке таких космических объектов (10 излучающих КА в сутки), разработчикам алгоритмов РЛС удалось отладить алгоритмы помехового канала по реальным данным.
Юстировка РЛС проводилась при помощи высокоточных эталонных данных квантово-оптической измерительной сети. Точность эталонных данных — до 5 м.
Калибровка проводилась по отечественным КА — сферам, диаметром 765 мм, запущенным в рамках проекта по созданию дециметровых РЛС СПРН.
Все этапы создания РЛС сопровождались моделированием. Совокупность аналитических моделей отвечала за моделирование следующих составляющих: сектор ответственности РЛС, барьерные зоны обзора, сканирующие лучи, цели различных видов, пространственное распределение помех, рельеф местности и многое другое.
Имитационная модель контрольно-испытательного макетного стенда (КИМС) использовалась на испытаниях. Её особенность состоит в объединении реальной и имитируемой информации. Иными словами, воздействуя реальным помехопостановщиком на станцию, можно добиться снижения потока имитируемых целей при работе в реальном времени.
Кроме того, использовались другие средства и методы испытаний. Следует отметить облетный метод измерения диаграммы направленности на излучение и прием, который позволил измерить характеристики ДН помимо главного направления, также уровень боковых и задних лепестков ДН.
Современное состояние
Создание РЛС нового поколения ведется на основе достигнутых конструктивных и технических решений.
Схема построения локатора представлена на рис. 4. Современная РЛС имеет полностью цифровую антенную решётку без фазовращателей, аналогового суммирования и проч. Сигнал с каждого приемного канала оцифровывается и передается в новый мощный комплекс цифровой обработки сигналов (ЦОС) для дальнейшей обработки и выдачи на КП выходной информации.
Благодаря формированию сигналов излучения в цифровом виде, имеется возможность формировать зондирующий сигнал произвольной модуляции.
Для повышения помехоустойчивости разводка цифровых и аналоговых сигналов до приемо-передающих комплексов организована оптико-электронным методом.
Рис. 4. Принципиальная схема РЛС дециметрового диапазона нового поколения
Серьезное внимание уделено алгоритмам помехозащиты.
Другой важный аспект для нового локатора — это работа в области полярной ионосферы. Здесь, для исключения пропуска целей на фоне воздействия авроральных помех будут использоваться как специально спроектированные дополнительные барьерные зоны обзора пространства, так и поляризационные различия в сигналах, отраженных от целей и рассеянных на ионосферных неоднородностях.
Перспективы развития
Перспективу развития технологии ВЗГ для локаторов, создаваемых ОАО «НПК «НИИДАР» можно охарактеризовать тремя словами: унификация, масштабирование, модернизация.
Унификация — это применение единой цифровой аппаратуры, аппаратуры управления, вычислительных комплексов и проч. для РЛС различного частотного диапазона и назначения.
Масштабирование — это разработка РЛС на основе унифицированной цифровой аппаратуры, различными энергетическими характеристиками;
Модернизация — это пути и направления модернизации существующих РЛС ВЗГ, а также РЛС «Волга» и «Дунай».
Заключение
Радиолокационные станции, созданные по технологии ВЗГ, стоят на боевом дежурстве и успешно функционируют. Переход к полностью цифровой антенной решётке позволит повысить степень заводской готовности, увеличит долю автономно отлаженной аппаратуры и повысит управляемость станции в целом.
