Новые возможности применения коротковолновой радиосвязи при решении боевой авиацией задач воздушно-космической обороны

Введение

Развитие авиационной составляющей систе­мы воздушно-космической обороны (ВКО) Российской Федерации направлено на расши­рение боевых возможностей истребительной авиации по уничтожению нестратегических ракетных средств и совершенствование си­стемы боевого управления. При обеспече­нии надежных целеуказаний и устойчивого управления ряд боевых летательных аппара­тов (ЛА) истребительной и фронтовой авиа­ции (МИГ-31БМ, СУ-35С, СУ-30СМ, СУ-34 и др.), а также создаваемые беспилотные ЛА (БЛА) и перспективные авиационные ком­плексы дальней авиации при наличии на­дежного канала управления в дальней опе­ративной зоне могут обеспечивать перехват средств воздушно-космического нападения до их входа в зоны противовоздушной обороны (ПВО), а также ведение разведки, получение целеуказаний и уничтожение наземных (над­водных) целей на дальностях 1400-1500 км и более. МИГ-31БМ - единственный боевой самолет, способный эффективно перехваты­вать низколетящие крылатые ракеты.

Одной из проблем отечественной бое­вой авиации (в том числе БЛА), сдерживаю­щей использование всех ее потенциальных возможностей в полной мере, является обе­спечение устойчивого автоматизированного управления и контроля летательных аппаратов за пределами прямой радиовидимости. Ком­плексное внедрение предложенных в данной статье инновационных для России техноло­гий коротковолновой (КВ) авиационной связи в наземные и бортовые комплексы управления и наведения ЛА, полученных на предприятиях Концерна ВКО, может значительно улучшить качество автоматизированного информацион­ного обмена с ЛА за пределами радиогоризон­та и обеспечить поражение воздушных целей до их входа в зоны ПВО за пределами рубежей контроля традиционных средств радиотехни­ческих войск ПВО.

Новые технологии коротковолновой связи

Применение новых технологий в КВ связи в последнее десятилетие помогло устранить многие присущие этим системам недостатки, что позволило обеспечить ряд преимуществ над спутниковой связью. Например, после окончания холодной войны и урезания фи­нансирования военно-морского флота США пересмотрели направления развития комму­никационной инфраструктуры, где системам спутниковой связи отводилась доминирую­щая роль, в пользу КВ связи. Так появился ряд исследовательских программ и стандар­тов, регламентирующих способы передачи данных по КВ связи со скоростью 9600 бит/с и более в стандартном телефонном радио­канале.

К преимуществам декаметрововолновой (ДКМВ) связи можно отнести:

• наилучшее среди всех остальных видов связи отношение эффективность - стоимость;
• потенциальную возможность организа­ции глобальной связи без «третьего» элемента (ретранслятора) в канале и, соответственно, отсутствие требований к развитой инфра­структуре;
• сравнительно недорогое радиообору­дование;
• устойчивость к целенаправленному ра­диоэлектронному противодействию, что дела­ет КВ радиосвязь в военной сфере практически безальтернативной [1, 2].

Отметим возможность использования ДКМВ диапазона для высоких широт, что акту­ально для России, имеющей огромные поляр­ные территории. Для ЛА армейской авиации, боевое применение которых осуществляется на малых и предельно малых высотах, исполь­зование ДКМВ канала может стать основным ввиду низкой эффективности на этих высотах ультракоротковолновой (УКВ) связи.

Существующие дальности автоматизи­рованного наведения истребительной авиации ПВО на цели ограничены зоной 300-500 км в зависимости от возможностей радиостанций командных радиолиний управления (КРУ) и станций передачи команд, обеспечивающих связь с ЛА в пределах прямой видимости.

У большинства КРУ отсутствует канал передачи данных с истребителя-перехватчи­ка (ИП) на наземный пункт наведения (ПН), поэтому информация с ИП на ПН передается голосом. В технических средствах существу­ющих КРУ не реализован режим ретрансля­ции сообщений, что ограничивает область управления ИП зоной действия наземной УКВ станции. По этой причине при передаче управления истребителем с одного ПН на дру­гой требуется организация информационного взаимодействия ПН как через вышестоящий командный пункт (КП), так и непосредствен­но друг с другом.

Надо отметить, что в каждой КРУ реа­лизована уникальная структура информацион­ных сообщений, что затрудняет унификацию информационного обмена. Кроме того, все команды наведения передаются по открытым каналам связи. Наведение в дальних опера­тивных зонах на радиус действия современ­ных ИП должно производиться в закрытом режиме. Переход на цифровой ДКМВ канал для задач наведения ИП приведет к отказу от устаревших принципов наведения и перехо­ду форматов команд наведения к виду, соот­ветствующему концепции обмена в каналах воздушной связи [2]. Анализ принципов по­строения и функционирования существующих систем управления и связи воздушно-космиче­ских сил (ВКС) показывает, что в настоящее время сохраняются и усугубляются проблемы информационного обмена формализованными и неформализованными сообщениями между объектами автоматизированных систем управ­ления авиацией ВКС и авиационными ком­плексами, особенно в ДКМВ диапазоне.

Проблема качества связи в авиационных радиосетях этого диапазона приобретает все б0льшую актуальность в связи с ограничением ресурса пропускной способности сетей спут­никовой связи и повышением телекоммуника­ционных потребностей абонентов, удаленных друг от друга на значительные расстояния. При этом стоимость ДКМВ радиоканалов на порядок ниже, а живучесть в условиях кон­фликтных ситуаций выше по сравнению со спутниковыми каналами связи. ДКМВ ради­оканал - единственное средство связи в труд­нодоступных и не имеющих инфраструктуры регионах [3].

Однако ДКМВ радиосвязь существен­но зависит от состояния ионосферы, которая крайне нестабильна. В связи с этим оператор должен иметь высокую квалификацию и не­обходимый опыт для поддержания работо­способности канала. Практика ведения ДКМВ связи с ЛА показывает, что периоды стабиль­ности работы могут составлять в северных широтах от 2-3 до 20-30 мин, а в средних широтах - от 30 мин до 2 ч. В Арктике связь в ДКМВ диапазоне осложнена особенностями авроральной ионизации и структуры магнит­ного поля в этой области. Наличие и быстрое перемещение разнообразных неоднородных структур в ионосфере арктической зоны яв­ляется типичным состоянием этой среды. Для обеспечения работы КВ радиолиний в данных условиях необходимо непрерывное оператив­ное поступление ионосферного прогноза [4].

Организуемые в настоящее время в авиа­ции ВКС ДКМВ радиосети базируются на ограниченном частотном ресурсе, традицион­ных видах модуляции сигналов, устаревших данных радиопрогнозов и, как следствие, обе­спечивают скорость информационного обмена не более 1200 бит/с надежностью 0,7 [3].

Важнейшим фактором для достижения максимального качества ДКМВ связи явля­ется автоматизация процедур составления и поддержания работоспособности канала на ос­нове постоянной оценки его качества, автома­тического выбора рабочих частот и сигнально­кодовых конструкций информационных бло­ков.

Необходимого уровня качества каналов можно достичь при выполнении требований зарубежных стандартов информационного обмена в ДКМВ диапазоне, например MIL STD188-141 (США), STANAG 4539, 5066 (НАТО), регламентирующих процедуры авто­матического составления канала, применение различных сигнально-кодовых конструкций и их адаптацию в ходе обмена данными под качество канала, а также сетевые проблемы многопользовательского использования ДКМВ каналов. В России аналогичных стандартов для создания ДКМВ радиосетей нет.

Ориентация на существующие стандар­ты, постоянный автоматический мониторинг ионосферы для оперативного определения оп­тимальной рабочей частоты позволяют до­стичь надежности в канале 0,90-0,95 и более со скоростями передачи данных от 75 бит/с до 9,6 Кбит/с [1-3, 5-10].

В АО «Концерн ВКО «Алмаз - Антей» (исполнитель АО «НТЦ Промтехаэро» в коопе­рации с разработчиками бортовых и наземных ДКМВ радиосредств) в опытно-конструктор­ской работе «Арго» [1] (заказчик Минпромторг России) в 2016 г. завершена разработка техно­логии адаптивного автоматического обмена данными с ЛА в КВ диапазоне повышенного качества и надежности. Полученные на трассо­вых испытаниях земля - земля характеристики радиоканалов, организованных с использо­ванием бортовых и наземных ДКМВ радио­средств, позволяют говорить о возможности повышения качества обмена данными в конту­ре земля - борт до требований, предъявляемых к каналу наведения, управления и контроля полетов ЛА за пределами прямой радиовиди­мости [3, 11].

Все сказанное выше в интересах даль­него наведения и управления доказывает це­лесообразность последующего проведения летных проверок и внедрения на ЛА и пункте наведения более совершенных технологий и технических средств, в том числе введения в состав бортовых и наземных комплексов со­временных средств адаптивной ДКМВ радио­связи с реализацией режима ALE, комплексной защиты информации от помех, имитации и оз­накомления на базе единой кодовой конструк­ции [2], антенн с фазированными решетками для повышения помехозащищенности инфор­мации в контуре земля - борт [2], средств опе­ративного прогноза рабочих частот [2, 4].

Применение современных технологий организации и ведения обмена информацией в ДКМВ канале связи позволит реализовать:

• двусторонний помехозащищенный и закрытый обмен данными в ДКМВ канале при наведении, управлении и контроле полетов военных ЛА на дальностях до 3000 км;
• унификацию кодограмм обмена дан­ными наведения в канале воздушной связи с ЛА разных родов авиации и, как следствие, обеспечение их информационной совмести­мости;
• передачу данных попутной тактической воздушной разведки с бортов ЛА фронтовой и истребительной и разведывательной авиации на наземные КП (пункты управления, ПУ) при их нахождении за пределами радиогоризонта;
• передачу команд наведения на назем­ные цели без использования воздушных ре­трансляторов на борт ЛА фронтовой и армей­ской авиации;
• автоматизированное наведение ИП (групп ИП) на воздушные цели с наземных КП (ПН) с использованием существующих команд наведения КРУ, передаваемых по ка­налам ДКМВ радиолиний наведения/управ­ления;
• обмен информацией экипажей ЛА, тер­пящих бедствие, с ПУ, центрами единой систе­мы организации воздушного движения и сред­ствами поисково-спасательного обеспечения за пределами радиогоризонта;
• дистанционное управление пилотируе­мыми ЛА за пределами радиовидимости [1, 2].

Заключение

Для внедрения новых технологий необходи­мо разрабатывать способы и методы боевого применения авиации за пределами прямой ра­диовидимости в условиях естественных и ис­кусственных помех, нестационарности управ­ляющей информации, поступающей на борт, макетирования контура управления/наведе­ния с проведением летных проверок. Важным элементом контура является интегрирован­ный комплекс информационного взаимодей­ствия с авиационными средствами, включа­ющий входящие радиосредства, аппаратуру оперативного определения рабочих частот для ЛА на маршруте, средства управления и сопряжения, аппаратуру передачи данных, а также алгоритмы и управляющие програм­мы для коллективного использования общего коротковолнового частотного ресурса.

Действия российской авиации, обеспечи­вающей национальные интересы в Арктике и за пределами России, обусловливают необхо­димость ускорения работ по организации авто­матизированного управления боевой авиацией за радиогоризонтом.

Новая технология адаптивной ДКМВ связи может стать основой контура земля - борт при создании пакетных авиационных ра­диосетей обмена данными и позволит вести обмен полетными, метео- и разведывательны­ми данными с ЛА, передавать команды управ­ления или наведения на борт в дальней опера­тивной зоне [2].