ВОЕННАЯ МЫСЛЬ 12.2005 г. (стр. 31-34)
«ВОЕННАЯ МЫСЛЬ» № 12.2005 г. (стр. 31-34)
Методологические аспекты обеспечения точности и защищенности космических навигационных систем двойного назначения
Начальник кафедры ВА РВСН им. Петра Великого
полковник О.А. АЛЕКСЕЕВ,
доктор технических наук
Заместитель начальника факультета ВА РВСН им. Петра Великого полковник Г. В. КАЛАЧ, кандидат военных наук
Преподаватель кафедры ВА РВСН им. Петра Великого подполковник А. В. МЯЧИН, кандидат технических наук
ВЫСОКАЯ динамичность, комплексность и воздушно-космический характер современной вооруженной борьбы обусловливают интенсивную разработку и принятие на вооружение передовыми странами мира широкого спектра интегрированных систем и средств, решающих комплекс информационных и ударных задач и способных оперативно поражать любые объекты с высокой точностью. Эффективность применения такого современного высокоточного оружия во многом определяется качеством навигационно-временного обеспечения (НВО) на всех этапах решения боевых задач. Основными компонентами систем НВО в Вооруженных Силах Российской Федерации, США и стран НАТО в настоящее время, в ближайшей и более отдаленной перспективе являются существующие среднеорбитальные космические навигационные системы (КНС) ГЛОНАСС, GPS и развертываемая европейская система GALILEO.
Данные КНС относятся к системам двойного назначения, имеют информационно закрытые и открытые радиолинии для решения навигационных задач военными и гражданскими потребителями. Наряду с требованиями по точности, доступности, непрерывности и целостности КНС, работающие в интересах военных потребителей, должны обладать также свойством защищенности, составляющие которого включают скрытность функционирования (в том числе защиту от несанкционированного доступа к закрытым радиолиниям), а также устойчивость к действию возмущающих факторов.
По мере возрастания требований к качеству НВО результаты проведенных испытаний и опыт применения новейших типов оружия все более выявляют разрыв между уровнем необходимых и имеющихся точностных, а также других характеристик КНС. При использовании существующих КНС второго поколения выявились их слабые с точки зрения военного потребителя стороны. Основными из них являются: недостаточная точность навигационно-временных определений в основных режимах работы, кроме дифференциального; невысокая живучесть стационарных средств функциональных дополнений КНС (например, контрольно-корректирующих станций (ККС) в составе дифференциальных подсистем), а также средств наземного комплекса управления орбитальной группировкой навигационных космических аппаратов (НКА); подверженность навигационной аппаратуры потребителей (НАЛ) КНС помеховым воздействиям, создаваемым средствами радиоэлектронного подавления различного вида базирования; невысокая оперативность эфемеридно-временного обеспечения функционирования НКА. Для КНС ГЛОНАСС перечисленные недостатки усиливаются неполной орбитальной группировкой НКА, существующей в настоящее время, неразвитостью в количественном и качественном отношении сегмента НАП, имеющимися трудностями в развитии отечественной элементной базы соответствующих навигационных систем.
Вопросы совершенствования технологий и средств космической навигации неоднократно поднимались специалистами в военной и технической литературе. Известными путями решения данных вопросов, позволяющими в той или иной мере улучшить характеристики КНС и удовлетворить широкий спектр требований военных потребителей, являются: комплексирование НАП с другими источниками навигационной информации, использование методов дифференциальной навигации, реализация измерения псевдодальности по фазе несущей частоты навигационного сигнала, внедрение в НАП автономного контроля целостности навигационного поля, увеличение числа несущих радионавигационного сигнала. Следует отметить, что важным направлением совершенствования навигационно-временного обеспечения с использованием КНС является качественное улучшение входящих в КНС компонентов (НКА, наземного комплекса управления системой, НАП), средств функциональных дополнений и алгоритмов их действий.
Вместе с тем трудно рассчитывать, что в рамках сложившейся архитектуры КНС и на основе устоявшихся подходов и принципов управления их развитием можно быстро избавиться от перечисленных слабых сторон. Поэтому вполне уместна постановка такой военно-технической проблемы, как формирование облика перспективной КНС двойного назначения, обеспечивающей требования военных потребителей навигационно-временной информации по точности и защищенности.
Обоснование путей решения сформулированной военно-технической проблемы предполагает опору на определенную методологию военно-технических исследований. Поскольку имеющийся арсенал принципов, приемов и способов теоретических исследований весьма широк, выделим в некоторой степени ограниченный ряд методологических подходов к обеспечению точности и защищенности КНС двойного назначения, опирающихся на принципы системного и военно-технического анализа применительно к обозначенной проблеме.
Рассмотрение исторического аспекта развития радионавигационных систем позволяет говорить о возможных тенденциях развития КНС в плане усиления роли элементов космического базирования, усложнения их состава, задач, структуры, а также изменения значений параметров функционирования КНС, что должно обеспечивать новый уровень показателей их эффективности.
Выделяя функциональный и коммуникативный аспекты КНС с учетом обозначенного развития тенденций общего характера, отметим, что кроме решения задач синхронизации и определения параметров движения центров масс потребителей они имеют потенциальную возможность определять их параметры движения относительно центров масс. При этом КНС все сильнее конкурируют с инерциальными навигационными системами. Вместе с тем, интегрируясь с ними, КНС военного назначения улучшают свои характеристики, в том числе точность и защищенность. Следует ожидать дальнейшего улучшения характеристик КНС и при их интеграции с другими космическими информационными системами.
Рассмотрение внутрисистемных аспектов КНС раскрывает богатый потенциал их далеко еще не полностью учтенных внутренних свойств. Речь идет прежде всего о КНС второго поколения как о пространственно-временных системах. Эти свойства определяются беззапросным характером измерения основных текущих навигационных параметров (ТНП) в виде псевдодальностей и радиальных псевдоскоростей потребителей относительно НКА. Данные показатели содержат координатно-временную информацию об элементах КНС, использование которой в полном объеме позволяет повысить точность определения параметров движения потребителей и временных поправок к измерениям ТНП, а также устойчивость навигационно-временных определений потребителей прежде всего в условиях действия неблагоприятных факторов, обусловленных неполной орбитальной группировкой КНС ГЛОНАСС, затенением ряда направлений визирования потребителем НКА или отказом от использования тех радионаправлений на НКА, где действуют сильные помехи.
Как показывают исследования, проведенные в Военной академии РВСН им. Петра Великого, при ухудшении геометрии навигационно-временных определений наблюдается усиление корреляционной связи случайных составляющих погрешностей оценок параметров движения потребителей и временных поправок. Учет этой связи позволяет ослабить действие неблагоприятных геометрических факторов на точность навигационно-временных определений потребителей и тем самым повысить устойчивость КНС. Результаты моделирования подтверждают, что для значений коэффициентов корреляций 0,9-0,95 и более, свойственных типовым вариантам навигационных определений в условиях действия неблагоприятных геометрических факторов, дисперсии случайных погрешностей оценок координат потребителя по сравнению со штатным методом их определения уменьшаются в три-пять раз и более, а снижение уровня дисперсий случайных погрешностей оценок составляющих скорости составляет 5-106 раз. Преимущество методов навигационно-временных определений потребителей информации КНС при учете корреляции оценок параметров их движения и временных поправок по сравнению с традиционными методами навигационных измерений состоит в переходе от фильтрации оценок параметров движения к фильтрации оценок временных поправок. При этом знания моделей движения потребителей не требуется.
Важной составляющей защищенности КНС является ее устойчивость к выходу из строя НКА вследствие действия отказов их бортовой аппаратуры или других факторов. На основе проведенных в Военной академии РВСН им. Петра Великого исследований выявлено, что учет предыстории возникновения отказов и сбоев в бортовой аппаратуре на этапе планирования навигационно-временного обеспечения военного потребителя позволяет повысить доступность КНС на 5-10 %.
Еще большие возможности улучшения характеристик КНС по точности и защищенности, требующие последующих глубоких исследований, возникают при более полном учете структурных свойств КНС. Направления этих исследований связаны прежде всего с развитием внутрисистемных связей между элементами орбитального сегмента, сегмента потребителей, усложнением структуры радионавигационных сигналов, устройств их формирования и обработки.
Таким образом, решение военно-технической проблемы формирования облика перспективной КНС двойного назначения, обеспечивающей требования военных потребителей навигационно-временной информации по точности и защищенности, возможно путем последовательной активной реализации рассмотренных направлений, концепций и подходов дальнейшего развития КНС.
