Научно · 2019. 12. 3. · Солопова. Дорогие сотрудники!...

Научно-технический журнал

22018

Воронеж 2018

0BГлавный редактор докт техн наук проф ВИ НИКОЛАЕВ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель докт техн наук проф чл-кор РАН ВИ БОРИСОВ Зам председателя докт техн наук проф ВИ НИКОЛАЕВ докт физ-мат наук проф ЭК АЛГАЗИНОВ (г Воронеж) докт техн наук проф академик НАН РА АС БАГДАСАРЯН (г Москва) докт техн наук проф академик РАН АС БУГАЕВ (г Москва) докт физ-мат наук проф академик РАН ЮВ ГУЛЯЕВ (г Москва) докт техн наук проф ЮЛ КОЗИРАЦКИЙ (г Воронеж) докт техн наук проф академик РАН НА КУЗНЕЦОВ (г Москва) докт техн наук снс ИИ МАЛЫШЕВ (г Воронеж) докт физ-мат наук проф ЮБ НЕЧАЕВ (г Воронеж) докт техн наук проф ВН ПОВЕТКО (г Воронеж) докт техн наук доцент АЮ САВИНКОВ (г Воронеж) докт физ-мат наук проф академик РАН АС СИГОВ (г Москва) докт техн наук проф ЮС СУХОРУКОВ (г Воронеж) докт техн наук проф НМ ТИХОМИРОВ (г Воронеж) докт техн наук проф НН ТОЛСТЫХ (г Воронеж) докт техн наук проф ВА ЦИМБАЛ (г Серпухов)

laquo laquoВ печатьraquo Главный редактор ВИ Николаев laquo___raquo _______ 2018 г Ответственный за выпуск ВИ Николаев laquo___raquo _______ 2018 г

Научно-технический журнал laquoТеория и техника радиосвязиraquo издаётся с 1966 года

Выходит 4 раза в год

В журнале публикуются статьи ведущих специалистов докторантов и аспирантов

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo (Воронежского НИИ связи) и отрасли по общим вопросам

радиосвязи теоретическим и экспериментальным исследованиям в области передачи

непрерывных и дискретных сообщений проблемам помехоустойчивости и методам

передачи информации в условиях высокоорганизованного радиопротиводействия

особенностям построения различных видов систем связи с использованием

узкополосных и широкополосных шумоподобных сигналов вопросам разработки

методов совмещения телекоммуникационных измерительных и управляющих систем а

также другим вопросам областей исследований соответствующих группе

специальностей 051200 laquoРадиотехника и связьraquo и смежным специальностям группы

051300 laquoИнформатика вычислительная техника и управлениеraquo

Журнал входит в Перечень изданий рекомендуемых ВАК РФ для опубликования основных результатов диссертаций на соискание учёной степени доктора и кандидата наук

Учредитель и издатель

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи

информационных технологий и массовых коммуникаций Свидетельство о регистрации

ПИ ФС77-36740 от 1 июля 2009 г

Подписной индекс в Каталоге российской прессы

72972

Сайт в Интернете wwwsozvezdiesu

Набор и верстка компьютерные Формат 60times88 1

8 Уч-изд л 128 Тираж 200 экз Заказ 224

Подписано в печать 12042018

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo 2018

СОДЕРЖАНИЕ

2 2018

Инновационное развитие АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo АЮ Бочаров ВИ Борисов helliphellip

9

Радиотехнологии для автоматизированных систем тактического звена управления ВИ Борисов ВИ Николаев helliphelliphellip

14

Автоматизированная система управления и связи Состояние и перспективы развития ИВ Владимиров helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

20

История и перспективы развития систем связи тактического звена управления АГ Алфёров АВ Мержвинский helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

28

Направление совершенствования программно-технических комплексов в целях повыше-ния командной управляемости перспективных образцов бронетанковой военной техники для ЕСУ ТЗ

РА Быстрых РА Асташов ДМ Уткин helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

Носимые программно-технические комплексы ОА Глазунов АН Мокроусов ТВ Осицкая helliphelliphelliphelliphellip

39

Состояние и перспективы развития системы радиоканалов управления СВ Иевлев СВ Кривопустов helliphelliphellip

43

Перспективы развития систем радиосвязи комплексов ПВО-ПРО ДЮ Чаркин helliphelliphelliphellip

46

Тенденции и перспективы развития телекоммуникационных технологий в системах специ-альной связи

ВИ Штефан АА Лукьяненко helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

51

Полевые радиоцентры и радиостанции стратегического оперативного и тактического звеньев управления

АГ Алферов ВА Долгих ЭН Родионов helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

56

Состояние и перспективы развития комплексов и средств радиоэлектронной борьбы МЛ Артемов

60

Конфликтное взаимодействие инфокоммуникационных систем ВИ Николаев НН Толстых helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

72

Способы повышения быстродействия синтезаторов частот в контексте радиоэлектронной борьбы

СК Романов НМ Тихомиров ВН Тихомиров helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

85

Реализованные и потенциально возможные скорости передачи в автоматизированных систе-мах управления и связи

ВА Маковий АН Голубинский helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

97

Стабилизация функциональных характеристик систем связи и управления в части обеспече-ния режима реального времени

АВ Мержвинский БМ Попов helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

110

Ключевые направления развития гражданских радиотехнологий в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo ВВ Солопов helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

115

Уважаемые читатели

Предлагаем вашему вниманию юбилейный выпуск журнала laquoТеория и техника радио-

связиraquo посвященный 60-летию АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo ndash на момент основания (май

1958 года) НИИ-299

В этом выпуске представлены работы ученых инженеров ведущих специалистов кон-

церна отражающие актуальные на сегодняшний день проблемы создания современных во-

енных и гражданских инфокоммуникационных систем а также результаты научной и про-

изводственной деятельности концерна

В статье АЮ Бочарова и ВИ Борисова рассматриваются вопросы инновационного

развития АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo в целом по всем тематическим направлениям работ

предприятия в рамках перехода к 6-му технологическому укладу получившему название

laquoинфо-нано-био-когноraquo и позволяющему в долгосрочной перспективе видеть АО laquoКонцерн

laquoСозвездиеraquo в рядах мировых технологических лидеров

Сегодня системы связи и управления выходят на передовые позиции при создании но-

вых образцов вооружения как в зарубежных так и в отечественной армиях Необходимая

эффективность имеющегося и вновь создаваемого оружия может быть достигнута только

при наличии высоконадежных помехозащищенных автоматизированных систем связи и

управления (АСУС) обеспечивающих возможность своевременного гарантированного до-

ведения команд управления оружием в том числе и принципиально новым по всей терри-

тории его дислокации включая акваторию Мирового океана и арктические широты

Создание таких АСУС ndash приоритетная задача успешно решаемая специалистами ос-

новных направлений деятельности концерна

1 В 2017 году завершена разработка Единой автоматизированной системы

управления войсками и оружием в тактическом звене (ЕСУ) В своем выступлении на

Коллегии Министерства обороны РФ начальник Генерального штаба ВС РФ

ВВ Герасимов отметил что разработанная система обеспечивает laquoавтоматизацию

процессов сбора и анализа информации об обстановке планирования боевых дей-

ствий доведения боевых задач управления поражением противника а ее эффектив-

ность была подтверждена на стратегических учениях laquoКавказ-2016raquo и laquoЗапад-2017raquo

Этапы создания ЕСУ сравнительный анализ с зарубежными системами управления

а также прогнозные оценки ее развития рассматриваются в статьях ВИ Борисова

ВИ Николаева ИВ Владимирова РА Быстрых АГ Алферова ТВ Осицкой

2 Разрабатываются и совершенствуются особо ответственные АСУС специаль-

ного назначения в которых радиоканалы управления реализуются на принципах ис-

пользования сложных сигнально-кодовых конструкций обеспечивающих предельно

возможную помехозащищенность и способность противостоять системам радиоэлек-

тронного противодействия противника

Вопросы теории и практики создания АСУС специального назначения отражены в

статьях СВ Кривопустова ДЮ Чаркина ВИ Штефана ВА Долгих

3 Ведутся развернутые в концерне в соответствии с Приказом по Министерству

промышленности средств связи СССР еще в 80-е годы в период афганских событий

работы по созданию систем и средств радиоэлектронной борьбы и конфликтных воз-

действий на информационно-управляющие системы

Эта проблематика рассматривается в статьях МЛ Артемова НН Толстых

НМ Тихомирова СК Романова ВА Маковия АН Голубинского БМ Попова

АВ Мержвинского

4 В соответствии с решением руководства страны доля продукции граждан-

ского назначения к 2025 году должна быть доведена до 30ndash50 от общего объема

выпускаемой продукции Реализация принятого решения возможна в концерне на

основе разработки и производства

ndash радиосредств профессионального назначения

ndash радиосредств широкополосного доступа

ndash промышленного интернета вещей

Вопросы разработки и производства высокотехнологичной продукции гражданского

назначения рассматриваются в статье ВВ Солопова

Дорогие сотрудники Позади 60 лет пройденного вами активного творческого пу-

ти Редакционная коллегия поздравляет вас с юбилеем и желает дальнейших успехов

в реализации новых проектов современных телекоммуникационных сетей и систем

различного назначения

С уважением

главный редактор ВИ Николаев

Уважаемые коллеги

Поздравляю вас с 60-летием со дня образования АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

(Воронежского научно-исследовательского института связи научно-исследовательского

института военной радиосвязи)

Журнал который вы держите в руках ndash это история развития концерна знаменатель-

ный путь побед и достижений пройденный в непростое для нашей страны время Это спле-

тения человеческих судеб сыгравших огромную роль в становлении и развитии научного и

производственного потенциала нашего предприятия

Воронежский научно-исследовательский институт связи (в настоящее время

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo) был создан в 1958 году наряду с другими промышленными

НИИ и КБ для решения технологических задач разработки и организации промышленного

производства систем и средств связи оснащения ими народного хозяйства и прежде всего

силовых структур При этом основной задачей в последующей деятельности института яв-

лялось создание мобильной компоненты

В мае 1958 года из КБ завода laquoЭлектросигналraquo в институт связи были переведены

86 высококвалифицированных специалистов и среди них ndash основатели предприятия

Антон Петрович Биленко и Эвальд Альфонсович Янутан

Необходимо отметить что за годы деятельности в концерне сформировался большой

коллектив специалистов и ученых которые внесли значительный вклад в развитие отече-

ственной промышленности Коллективом разработчиков концерна в интересах тактического

звена сухопутных войск и других силовых ведомств было разработано и внедрено в произ-

водство несколько поколений радиостанций Реализуемый жизненный цикл каждого поко-

ления составляет десять лет Для обеспечения потребностей Вооруженных Сил промыш-

ленностью выпускалось 80ndash85 тысяч радиостанций в год Каждое новое поколение отлича-

лось от предыдущего ростом функциональных возможностей освоением новых диапазонов

частот введением помехозащищенных режимов

Большое внимание в концерне уделялось разработке и производству радиостанций

профессионального гражданского и двойного назначения До начала 2000-х годов их

выпускали до 400 тысяч в год в том числе более 160 тысяч в год ndash для сельского хозяй-

ства (laquoЛенraquo laquoМаякraquo laquoКолосraquo) более 60 тысяч в год ndash для МВД (laquoГранитraquo laquoВиолаraquo)

более 50 тысяч ndash для МПС (РЖД) (система laquoТранспортraquo) Впервые в нашей стране со-

здана радиально-зоновая система общего пользования laquoАлтайraquo

С самого начала деятельности концерна проводились и проводятся до настоящего вре-

мени масштабные работы по созданию систем управления и связи в интересах ПВО-ПРО

Отрадно сознавать что концерн вступил в XXI столетие сохранив все направления ра-

бот с большим ростом численности молодежи и грандиозными планами на будущее И мы

продолжаем приумножать наши победы

Дорогие коллеги От всей души желаю вам успехов здоровья и процветания

Выражаю искреннюю благодарность составителям авторам и издателям журнала

Генеральный директор АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo АЮ Бочаров

АО laquoКОНЦЕРН laquoСОЗВЕЗДИЕraquo ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА РАДИОСВЯЗИ 22018

УДК 621391 ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АО laquoКОНЦЕРН laquoСОЗВЕЗДИЕraquo Авторы 2018 АЮ Бочаров генеральный директор ВИ Борисов научный руководитель e-mail officesozvezdiesu АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Очередной этап развития человеческой цивилизации завязан на информационных технологиях В насто-ящее время именно продукция этих технологий служит базой и определяет успех в инновационной деятельно-сти обеспечивающей переход к 6-му технологическому укладу получившему название laquoинфо-нано-био-когноraquo Благодаря традиционно высокому уровню инновационной активности в области информационных технологий АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo имеет неоспоримые достижения в реализации программно-определяемых радио-средств внедрении элементов искусственного интеллекта в системы связи построении самоорганизующихся mesh-сетей создании систем управления на принципах сетецентризма Курс на повышение инновационной активности и в долгосрочной перспективе позволяет видеть АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo в рядах мировых тех-нологических лидеров

Ключевые слова информационные технологии 6-й технологический уклад программно-определяемое радио (ПОР) самоорганизующиеся mesh-сети системы управления на принципах сетецентризма INNOVATIVE DEVELOPMENT OF JSC laquoCONCERN laquoSOZVEZDIEraquo All rights reserved 2018 AYu Bocharov CEO VI Borisov Scientific Adviser e-mail officesozvezdiesu JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

The next stage in the progress of human civilization is associated with information technologies Now IT-based products are the key to success in innovations that ensure a transition to the 6th wave of innovation called laquoNano-Bio-Info-Cogno Technologiesraquo (Nanotechnology Biotechnology Information Technology and Cognitive Science) With a traditionally high level of innovation activities in the IT field JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo has undeniable achievements in the implementation of Software Defined Radio solutions integration of AI components into communication sys-tems construction of self-organizing mesh networks and development of control systems based on network-centricity concepts In the long term Companyrsquos strategy to enhance innovation activities will allow JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo to be among the worldrsquos leading companies involved in technology development

Keywords information technologies 6th wave of innovation Software Defined Radio (SDR) self-organizing mesh networks network centric control systems

В развитии человеческого общества выделя-

ются три фазы (цикла) ndash аграрная промышленная и информационная эпохи каждой из которых со-ответствуют особые модели стратегии Этим эпо-хам строго соответствуют социологические поня-тия премодерн модерн и постмодерн Информа-ционная эпоха ndash это период постмодерна начало которого относится к 1980ndash1985 годам На про-тяжении всей своей истории человечество овла-девало веществом энергией и информацией Це-лые эпохи в развитии человечества получили название по имени наиболее передовой техноло-гии этой эпохи Так laquoкаменный векraquo ndash это эпоха

технологии обработки камня для получения ору-дий труда laquoбронзовый векraquo ndash эпоха овладения технологией обработки металла Ещё 20ndash30 лет назад говорили что наступил laquoатомный векraquo Сейчас все чаще можно слышать о laquoвеке инфор-мацииraquo Более того считается что сегодня мир переживает информационный бум Если в сред-ние века удвоение количества информации про-исходило за 100 лет в начале 20-го века ‒ за 10 лет то начиная с 1980 года удвоение количества информации в мире происходит ежегодно [1]

Информационные технологии имеют реша-ющее влияние на процесс глобализации мировой

ISSN 1995-7009 9

АЮ БОЧАРОВ ВИ БОРИСОВ

экономики Уже сегодня реально существует мировая экономика международное разделение труда резко возрастают транспортные и инфор-мационные потоки между континентами стра-нами а также внутри каждой страны Глобаль-ная экономика порождает глобальное информа-ционное общество в котором производство и потребление информации являются важнейши-ми видами деятельности Информация признает-ся наиболее значимым ресурсом а информаци-онная среда наряду с социальной и экономиче-ской ‒ средой обитания человека

Важнейшим научно-техническим достиже-нием прошлого столетия качественно изменив-шим образ жизни человечества было создание электронно-вычислительной техники и высоко-производительных систем обработки хранения передачи и отображения информации Облегче-ние доступа к информации стало мощным сти-мулом для формирования рынка информацион-ных услуг Развитие инфокоммуникационных технологий (ИКТ) привело к созданию инфор-мационной индустрии на базе которой сформи-ровался информационный сектор экономики в который из материального производства про-изошла перекачка до 75 трудовых ресурсов что позволило повысить качество жизни путем создания более комфортной среды обитания и замены физического труда на интеллектуаль-ный Следует отметить что при этом сократи-лись потребности в рабочей силе

С каждым годом усиливается конкурент-ная борьба на рынке информационных техноло-гий её можно сравнить с гонкой вооружений основной деятельностью которой является ис-

тощение противника Для того чтобы ото-рваться от конкурентов захватить новые сег-менты рынка фирмы многократно увеличива-ют расходы на НИОКР При этом крупные наукоемкие компании стремятся осуществить у себя полный цикл инновационного процесса обеспечивая таким образом его непрерывность в долгосрочной перспективе

Для выживания в этих условиях первосте-пенная роль принадлежит инновационной дея-тельности позволяющей обеспечивать непре-рывное обновление технической и технологиче-ской базы производства осваивать и выпускать новую конкурентоспособную продукцию про-никать на мировые рынки товаров и услуг

Группа стран ndash мировых технологических ли-деров обладающих динамично развивающимся научно-технологическим сектором а также обра-зованием и промышленностью выход из кризиса видят в переводе своих экономик на 6-й техноло-гический уклад основу которого составляют ин-формационно-коммуникационные технологии когнитивные технологии нанотехнологии био-технологии (ИНФО БИО НАНО КОГНО)

Аналогичный путь инновационного разви-тия принят в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo Наибо-лее общие составляющие инновационного раз-вития АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo приведены на рис 1 Это

bull образование ориентированное на подго-товку творцов

bull развитая наука как главный ресурс развития bull способность обеспечить реализацию пол-

ного инновационного цикла laquoнаука-технологии-массовое производство-реализацияraquo

Рис 1

ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА РАДИОСВЯЗИ 2 2018 10

ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АО laquoКОНЦЕРН laquoСОЗВЕЗДИЕraquo

Исключительно важная роль в развитии ин-новационной деятельности отводится высшим учебным заведениям Наряду с подготовкой специалистов высшей квалификации они успешно проводят научно-исследовательские работы а многие из них способны разрабаты-вать конкурентоспособную продукцию

В качестве количественной оценки иннова-ционной активности предлагается отношение (в процентах) объема конкурентоспособных работ на мировом уровне к общему объему работ В АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo в силу того что сохранил-ся коллектив ученых-разработчиков уровень ин-новационной активности за 2016 год составил 615 (в США ndash 62 в Японии ndash 95) [2 3]

На рис 2 приведены базовые технологии 6-го технологического уклада реализация кото-рых должна привести к повышению инноваци-онной активности АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo в том числе

bull Технология программно-определяемых ра-диосредств (ПОР Software defined Radio ndash SDR) позволяющая с помощью программного обеспе-чения устанавливать или изменять рабочие ра-диочастотные параметры включая в частности диапазон частот тип модуляции выходную мощность скорость передачи цифровой инфор-мации Программным путем не меняя оборудо-вания можно реализовать различные стандарты Для операторов SDR ndash это прежде всего возмож-ность быстрого и относительно экономичного

запуска новых сервисов (сегодня как правило для этого приходится приобретать и новое доро-гостоящее оборудование) Использование СБИС с высокой степенью интеграции наряду с повы-шением быстродействия приводит к снижению потребляемой мощности резкому уменьшению габаритов и снижению её стоимости Это позво-ляет реализовать негласный телекоммуникацион-ный закон рост функциональных свойств радио-оборудования не должен приводить к росту цен

bull Технология когнитивного радио (внедре-ние элементов искусственного интеллекта в ра-диосистемы) Понятие laquoкогнитивныйraquo означает свойство радиосредства или сети связи выра-жающееся в способности автономно и динами-чески изменять свою топологию корректиро-вать эксплуатационные параметры перераспре-делять сетевые ресурсы в соответствии с ранее накопленными знаниями о состоянии сети и по-литиках обслуживания пользователей Когни-тивные сети обеспечивают автоматическое при-нятие решений об изменении технических ха-рактеристик и поддерживают механизм машин-ного обучения для обеспечения наиболее эффек-тивных и целесообразных решений при установ-лении поддержке и завершении сеансов связи пользователей

bull Технология построения самоорганизую-щихся ячеистых сетей (Mesh-сети) являющаяся одним из способов перехода к сетецентрическо-му управлению

Рис 2

Особенность концепции сетецентрических войн среди многих других состоит в её системооб-разующем характере в том что это не столько ло-

кальный научно-технический прорыв сколько но-вый образ мышления в области системотехническо-го синтеза и применения сложных боевых систем



Только системный подход позволяет достичь синергетического эффекта когда возрастание эффективности возникает в результате интегра-ции слияния отдельных частей в единую систему (синергия ndash это способность целого равняться большему чем простая сумма его частей те си-стема в целом достигает цели более эффективно чем если бы её части использовались отдельно)

Более конкретно laquoсетецентризмraquo ‒ это ре-зультат интеграции боевых систем на поле боя сетей управления вычислительной техники средств связи и разведки при этом боевые си-стемы рассматриваются как своеобразные устройства подключенные к единой сети В за-висимости от выбора сетевой архитектуры и её типа такими устройствами могут быть корабли самолеты средства поражения управления свя-зи разведки и наблюдения группа военнослу-жащих или отдельные военнослужащие а также комбинация и тех и других

Особое значение в боевых условиях харак-теризующихся изменением обстановки и дина-мичностью ситуации приобретает возможность формировать беспроводные сети все функции администрирования в которых выполняют сами

узловые радиостанции (узлы) без участия каких-либо элементов сетевой инфраструктуры или оператора Сети данного типа получили назва-ние мобильные адаптивные сети

В целом под мобильной адаптивной сетью понимается формируемая совокупностью мо-бильных узлов динамически меняющаяся сете-вая конфигурация обладающая следующими свойствами отсутствие внешних механизмов настройки (те сеть является самоконфигури-руемой) сетевой узел выполняет как функции маршрутизатора так и оконечного устройства относительно малое время жизни сети в одной и той же конфигурации В условиях сетецен-трической организации эффективность сети подтверждена математическим законом Мет-калфа в соответствии с которым laquoполезностьraquo и laquoэффективностьraquo сети пропорциональны квадрату числа её узлов

Учитывая малое время жизни сетевых узлов в экстремальных условиях для обеспечения надежности управления специально вводится дополнительное количество узлов Типовая структурная схема самоорганизующейся сети (mesh-сеть) приведена на рис 3

Рис 3



Рис 4

В последние годы в АО laquoКонцерн laquoСозвез-диеraquo в основном все разработки проводятся с использованием технологий 6-го технологиче-ского уклада Так например аппаратура laquoКом-плекса полевых узлов связи всех звеньев управ-ленияraquo построена на основе SDR-технологии Автоматизированная система управления по-строена на основе самоорганизующихся ячеи-стых сетей (mesh-сетей) что является одним из способов перехода к сетецентрическому управ-лению На рис 4 приведены данные по достиг-нутому уровню инновационной активности для различных направлений деятельности АО laquoКон-церн laquoСозвездиеraquo Ранее указывалось что в настоящее время уровень инновационной актив-ности достиг asymp 615 При организации серий-ного производства ЕСУ ТЗ в планируемых объ-емах и laquoКомплекса полевых узлов связиhellipraquo в

ближайшие 2ndash3 года уровень инновационной активности может быть доведен до 80 Литература

1 Борисов ВИ О единстве массы энергии и информации Информация и космос 2013 1 С 8ndash10

2 Борисов ВИ Помехозащищенность систем радиосвязи Основы теории и принципы реализации М Наука 2009 358 с

3 Борисов ВИ Зинчук ВМ Лимарев АЕ Му-хин НП Шестопалов ВИ Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей ча-стоты М Радио и связь 2000 384 с Статья поступила в редакцию 13 марта 2018 года



УДК 338987 РАДИОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТАКТИЧЕСКОГО ЗВЕНА УПРАВЛЕНИЯ copy Авторы 2018 ВИ Борисов дтн профессор член-корр РАН научный руководитель ВИ Николаев дтн профессор научный референт e-mail nikolaevsozvezdiesu АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Установлены принципы создания перспективных телекоммуникационных систем в основу которых положены совместимость вновь создаваемых систем связи с системами находящимися в эксплуатации и реализация вновь создаваемых телекоммуникационных систем на принципах сетецентризма и на основе технологий 6-го технологического уклада (инфо-нано-био-когно)

Ключевые слова сетецентрические операции (СЦО) программно-определяемое радио (ПОР) когнитив-ное радио мультимедийность RADIO COMMUNICATION TECHNOLOGIES FOR AUTOMATED TACTICAL CONTROL LEVEL SYSTEMS copy All rights reserved 2018 VI Borisov DSc in Engineering Science Professor Corresponding Member of the Russian Academy of Science Scientific Adviser VI Nikolaev DSc in Engineering Science Professor Scientific Adviser e-mail nikolaevsozvezdiesu JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article describes the established concepts for development of telecommunication systems based on the comparability of newly developed communication systems with systems being in service as well as the implementa-tion of newly developed telecommunication systems based on network-centricity concepts and on the 6th wave of innovation technologies (Nano-Bio-Info-Gogno)

Keywords network centric operations (NCO) Software Defined Radio (SDR) cognitive radio multimedia tech-nologies

В настоящее время одной из доминирующих

тенденций в развитии средств и систем связи и информационного обмена гражданского специ-ального (военного) а также двойного назначения является интеграция собственно телекоммуника-ционных и информационно-управляющих техно-логий Такая тенденция наиболее ярко проявляет-ся в системах и средствах связи определяемых в некоторых источниках как средства связи V и VI поколений в которых laquoинтеллектуальныеraquo (про-цессорные компьютерные) устройства присут-ствуют практически во всех функциональных и структурных элементах решая многочисленные задачи по сбору обработке хранению и распре-делению информации

Современные телекоммуникационные систе-мы определяются во многих источниках как мно-гофункциональные системы Многофункциональ-ность понимается в наиболее широком смысле но

определяющим является то что кроме традици-онного речевого обмена радиосредства в частно-сти должны обеспечивать высокоскоростную пе-редачу данных на скоростях до 150 Мбитс и ви-деоинформации в реальном масштабе времени решать задачи определения местоположения и радиоразведки иметь интерфейсное сопряжение с компьютером иметь встроенные средства крипто-защиты передаваемой информации (режим СКЗИ) реализуя в совокупности режим ACMД ndash аппаратура связи местоположения и передачи данных В ряде случаев средства связи могут ис-пользоваться в комплекте средств выполняющих функции опознавания

В иностранной литературе а также в ряде директивных документов министерств обороны ведущих зарубежных стран такой набор функ-циональных возможностей получил аббревиату-ру С4I (Command Control Communication

ISSN 1995-7009 14

РАДИОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЗУ

Computers and Intelligence) В наиболее извест-ных зарубежных радиостанциях разрабатывае-мых по программам SPEAKeasy Bowman реа-лизованы встроенный приемник радионавигаци-онной системы GPS NAVSTAR либо стык с ним интерфейсное сопряжение с компьютером сред-ства криптозащиты передаваемой информации В интегрированной системе определения место-положения опознавания и передачи данных (EPLRS ndash Enhanced Position Location Reporting System) реализован разностно-дальномерный метод определения местоположения абонента по аналогии с ACMД

Провозглашенная в 90-х гг прошлого века доктриной 59 президента США концепция интегрированного развития средств управления контроля связи и разведки С3I (Command Control Communication and Intelligence) позже трансформированная в концепцию С4I сегодня реализуется как концепция GMM (Global Mobility Multimedia) Она направлена на созда-ние сквозного информационного пространства для всех уровней военного руководства США и стран НАТО

Требование laquoглобальностиraquo предполагает необходимость обслуживания обширных терри-торий и обеспечение в любое время информаци-ей потребителей находящихся на всем ТВД включая акваторию Мирового океана

В требовании laquoмультимедийностиraquo заложе-на необходимость передачи больших массивов информации включая передачу данных и ви-деоинформации в квазиреальном масштабе вре-мени При реализации этого требования основ-

ной акцент делается на широкомасштабное ис-пользование компьютеров и повышение про-пускной способности каналов передачи данных

Требование laquoмобильностиraquo вытекает из условия высокой маневренности воинских фор-мирований и предполагает повсеместное ис-пользование радиосвязи С учетом необходимо-сти обеспечения связи на больших дистанциях (до 1016 тыс км) значительное место отводит-ся спутниковым СС линиям КВ-связи и летно-подъемным ретрансляторам в том числе на ос-нове БПЛА

Основополагающими принципами создания перспективных телекоммуникационных систем в США и странах НАТО судя по информации из различных источников являются

ndash совместимость вновь создаваемых систем связи с системами находящимися в эксплуатации

ndash реализация вновь создаваемых телеком-муникационных систем на основе концепции открытых систем по технологиям программно-определяемой архитектуры

ndash создание новых систем связи по единым стандартам (в том числе стандартам националь-ных стратегических сетей) с целью взаимной совместимости и обеспечения взаимодействия различных видов ВС

ndash создание и внедрение в войска нового оборудования в реальные сроки и при мини-мальных финансовых затратах

На рис 1 [1] представлена динамика роста возможностей телекоммуникационных техноло-гий за 30-летний период (1990‒2020 гг) по за-рубежным средствам связи тактического звена управления

Речь документальная связьПерсональный компьютер

Неподвижное изображениеИнтегрированный доступ и услуги

РазведданныеЦелеуказания

Навигация

Карта с высоким разрешениемОриентирование

ОпознаваниеВидео подвижных объектов

Реальный масштаб времениМультимедиа

Мобильность

Частичное проникновение военныхи гражданских технологий

Интеграция основных технологических решений ( и др)DSSS FHSS

Полная интеграциятехнологий

GMM (Global Mobility Multimedia)

1990 2000 2010 2020

16кб

итс

2Мби

тс

15 5

Мби

тс

JTIDS SINGARS-V GNRTDMA CDMAТехнологии

M3TP EPLRS NTDRWi-Fi (Технология стандарт 80211)

HCTRWi-Max (cТехнология тандарт 80216)

1ГГц 10ГГц 60ГГц

С3I С4I

Рис 1 Динамика роста возможностей телекоммуникационных технологий за 30-летний период (1990‒2020 гг)

Технологии OFDMA и OCDMA


ВИ БОРИСОВ ВИ НИКОЛАЕВ

Нижняя часть рисунка отражает участки ча-стотного диапазона используемые эксплуатиру-емыми и проектируемыми радиосредствами

Функциональные возможности систем и средств первого десятилетия ограничиваются передачей речи и данных на скоростях 1664 кбитс в том числе неподвижного видео реализуются преимущественно в частотном диа-пазоне до 500600 МГц имеет место лишь ча-стичное взаимное проникновение военных и гражданских технологий В системах второго десятилетия (до 2010 г включительно) наблюда-ется взаимная интеграция основных технологи-ческих решений скорость передачи до sim2 Мбитс с возможностью засекречивания ин-формации определения текущего местоположе-ния абонентов сети освоения частотного диапа-зона до sim10 ГГц Прогнозные оценки развития телекоммуникационных систем до 2020 г циф-ровые методы передачи информации на скоро-стях до 155 Мбитс в том числе видеоинформа-

ции в реальном масштабе времени освоение ча-стотного диапазона до 60 ГГц широкое исполь-зование технологий беспроводного доступа (технологии OFDMA и OCDMA)

По данным американских военных экспер-тов в 2010 году в армии США потенциальные суточные объемы передаваемой информации достигли астрономической цифры ndash 270 терабит и эта цифра сопоставима с объемами переданной информации всеми воюющими странами за годы Второй мировой войны Представляет интерес информация о соотношении энергетических и информационных затрат на одного воюющего армии США для достижения целей в войнах ХХ столетия (рис 2) [2] из которой могут быть сде-ланы два важных вывода первый ndash имеет место почти десятикратный рост суммарных затрат на одного воюющего второй ndash в последней войне (VI поколение) информационные затраты впер-вые превысили энергетические

Энергетическиезатраты

Информационныезатраты

I II III IV V VI Рис 2 Энергетические и информационные затраты для достижения целей в войнах различных поколений

Анализ путей развития зарубежных телеком-

муникационных систем военного и гражданского назначения позволяет сделать также вывод о вза-имном проникновении военных технологий и гражданских Так технология кодового разделе-ния каналов (CDMA) произошла из сложнейших систем военного назначения реализованных на основе шумоподобных сигналов (Qualcomm и АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo) Необходимость массово-го производства продукции гражданского назна-чения по технологии CDMA побудила производи-

телей внести существенные инвестиции в создание современной элементной базы в тч по субмик-ронной технологии что позволило повысить тех-нико-экономические и эксплуатационные характе-ристики аппаратуры и прежде всего приборов цифровой обработки сигналов для абонентских терминалов в том числе и в военной сфере

Очевидно еще большее взаимное проник-новение технологий для продукции военного и гражданского назначения вплоть до полной интеграции соответствующих телекоммуника-



ционных систем предстоит наблюдать в бли-жайшее десятилетие Немаловажное значение для такой интеграции приобретают экономиче-ские аспекты поскольку создание автономной инфраструктуры для современных систем даже для военных ведомств является дорогостоящим вложением Сегодня это уже имеет место в спутниковых системах связи и навигации а также в сетях беспроводного абонентского до-ступа в области создания беспроводных сетей передачи информации по технологиям Wi-Fi (стандарты IEEE 80211) и WiMAX (стандарты IEEE 80216) Различные опции (исполнения) указанных стандартов обеспечивают высокую помехозащищенность за счет использования сигналов DSSS FHSS OFDM и пропускную способность до 134 Мбитс имеют возможно-сти роуминга временной (TDD) и частотный (FDD) дуплексные режимы работы обеспечи-вают гарантированную криптозащиту по стан-дарту IEEЕ 80210 и поэтому могут с меньшим числом доработок использоваться в сетях спе-циального назначения

Отечественные инфокоммуникационные системы имеют аналогичные тенденции разви-

тия ограниченные лишь возможностями элек-тронной компонентной базы и существенно меньшими объемами инвестиций Так инвести-ции в телекоммуникационную отрасль в 2000 г в России составляли лишь 002 ВВП против 2 например в Китае и Эстонии В настоящее время инвестициям в телекоммуникационную отрасль уделяется большее внимание В частно-сти в соответствии с утвержденной ВВ Пути-ным 7 февраля 2008 г laquoСтратегией развития информационного общества в Российской Федерацииraquo к 2015 г предусматривалось дове-сти оснащённость населения средствами широ-кополосного доступа до 35 Сегодня эта зада-ча успешно выполняется к 2014 г в России бы-ло достигнуто 536 оснащенности средствами широкополосного доступа [3]

Переход инфокоммуникационных систем на технологии 6-го технологического уклада про-граммно-определяемого радио программно-определяемой архитектуры когнитивного радио и сетецентрического управления (рис 3) ndash создает предпосылки для внедрения накопленного научно-технического задела и существенного повышения конкурентоспособности нашей продукции

Рис 3 Архитектура построения автоматизированных систем управления и связи тактического звена

Объем мирового рынка военной электрони-

ки по данным консалтинговой фирмы laquoФрост энд Салливанraquo оценивается суммой порядка $195 млрд потребность Вооруженных Сил РФ составляет примерно 2 от мировой

В целом соотношение научно-техниче- ского уровня продукции выпускаемой АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo (далее по тексту ‒ Кон-церн) по 6 тематическим направлениям пока-зывает что научно-технический уровень про-дукции по автоматизированным системам

управления не уступает зарубежному а по си-стемам управления оружием включая ПВО превосходит зарубежный уровень Значитель-ное отставание имеется по продукции граж-данского сектора экономики

Исходя из оценки конкурентоспособности нашей продукции и планов по развитию и внед-рению научно-технического задела до 2020 года и на дальнейшую перспективу прогнозируется рост объемов работ



‒ по направлению laquoАвтоматизированные системы связи и управления оружиемraquo в части поставок ‒ до 2ndash3 раз

‒ по направлениям laquoАвтоматизированные системы связи и управления для ПВОraquo и laquoАвто-матизированные системы и средства радиоэлек-тронной борьбыraquo ‒ в 2 раза на последующие го-ды (с учетом экспортных поставок)

‒ по направлению laquoАвтоматизированные системы связи и управления для тактического звенаraquo предусмотрен рост объемов работ до 8000ndash15000 млн рублей в год (рост в 2ndash4 раза)

‒ также заложен рост объемов работ и по остальным направлениям включая продукцию гражданского назначения (системы широкопо-лосного доступа и интернет вещей) При этом конкурентоспособность продукции гражданско-го назначения может быть радикально повышена за счет адаптации зарубежных технологий к тер-риториальным и социально-экономическим осо-бенностям нашей страны

Прогнозируемые объемы производства предприятий Концерна позволят повысить устойчивость Концерна Здесь уместно отме-тить что работы по созданию автоматизирован-ной системы связи и управления для тактическо-го звена за рубежом в рамках проекта Мини-стерства обороны США (SPEAKeasy) начались в 1991 году В соответствии с проектом преду-сматривалось создание SDR-системы включа-ющей в себя множество перепрограммируемых стандартов радиоинтерфейсов (названных ра-диоприложениями) В 1997 г МО США иниции-ровало отдельную программу по разработке комплексной тактической системы JTRS (Joint Tactical Radio System) для обеспечения обмена текстовой звуковой и видеоинформацией на принципах сетецентризма при ведении боевых действий на суше море и в воздухе Основой программы JTRS по созданию семейства пере-программируемых радиостанций явялась откры-тая архитектура SCA (Software Communications Architecture)

Министерство обороны США планирует за-вершить создание глобальной инфокоммуника-ционной сети к 2020 году На эти цели только в интересах сухопутных войск начиная с 1990 г уже потрачено 230 млрд долларов Вместе с тем сегодня наблюдается поток критики в адрес апо-логетов концепции laquoсетецентрических войнraquo К числу проблемных вопросов противники кон-цепции относят следующие [4]

ndash слишком большое внимание к повышению скорости управления может привести к поспеш-ным и непродуманным решениям

ndash ограниченные возможности проведения противоповстанческих операций против laquoнеяв-ного противникаraquo

ndash огромные потоки входящей информации выявили проблему laquoперегрузки информациейraquo и создали угрозу для процесса принятия решений

ndash увеличение сложности военных систем по оценкам специалистов требуется свыше 30 млн строк кодов компьютерных программ

ndash повышение уязвимости программного обеспечения в том числе из-за включения от-крытого ПО

Обращаясь вторично к рис 1 отметим что в отечественных системах имеет место пример-но 10-летнее отставание по срокам внедрения в эксплуатацию отдельных функциональных ре-жимов работы Вместе с тем сегодня известно что зарубежные системы управления тактиче-ского звена в период 2008‒2010 годов неодно-кратно подвергались всесторонним испытаниям в том числе самым дорогим в истории военных учений с бюджетом в 250 млн долларов США в 2010 году [5] Целью этих учений (Millennium Challenge) было доказать превосходство суще-ствующей военной доктрины США Суть док-трины в том что США имея самые современ-ные средства информационной поддержки воен-ных действий в том числе спутниковое наблю-дение суперкомпьютерное моделирование теат-ра военных действий онлайновые базы данных экспертные системы поддержки операций и тд могут легко победить в любой войне Учениями Millennium Challenge руководило Объединенное командование ВС США (JFCOM) которое при-влекло к этой работе несколько сотен военных аналитиков экспертов и программистов Во время учений laquoсинимraquo (свои) противостояли laquoкрасныеraquo (неприятель) которых возглавлял генерал Пол Ван Рипер убежденный что война по своей природе непредсказуема и беспорядоч-на а избыточная информация ndash совсем не пре-имущество И достаточно знать мало чтобы на основании своих знаний и имеющегося опыта принять правильное решение

В итоге Ван Рипер на учениях laquoнаголову разгромил войска СШАraquo сформулировав всего два принципа

1 Для принятия верных решений необхо-димо ограниченное количество исходной ин-формации



2 По-настоящему успешные решения опи-раются на баланс между сознательным и ин-стинктивным мышлением

По результатам учений Millennium Chal-lenge специальным экспертным советом состав-ленным из членов Правительства США JFCOM и DARPA была предложена новая военная док-трина ndash Network Centric Warfare По этой док-трине на смену подходам основанным на laquoту-пом технологическом превосходстве над про-тивником она включает в контур управления военными действиями живых людейraquo Краткие выводы

1 Концепция интегрированного развития средств управления контроля связи и разведки с последующей интеграцией телекоммуникаци-онных и информационных технологий сегодня взята за основу информационного обеспечения на принципах сетецентризма всех уровней об-щевойсковых соединений

2 Проблемами реализации всех современ-ных сетей связи являются уязвимость недоста-точные связность пропускная способность и живучесть Эти проблемы десятикратно возрас-тают в условиях мобильности

3 В попытке найти оптимальные решения имеющихся проблем в армии США в ходе мас-штабных учений по применению разработанной системы управления тактического звена пришли к необходимости включения в контур управле-ния опытных специалистов Литература

1 Букреев АМ Николаев ВИ Ионов СВ Про-гнозно-стратегическое развитие многофункциональ-ных технологий оборонной промышленности Тео-рия и техника радиосвязи 4 2016 С 88‒93

2 Хоффман ЛД Информационная война Ин-ститут инженерных и прикладных проблем Вашинг-тон 1995 212 с

3 Рынок фиксированного широкополосного до-ступа в России в сегменте частных пользователей [Электронный ресурс] Режим доступа wwwjsontv

4 httppentagonusrupublk_voprosu_o_kritike_ koncepcii_quot_setecentricheskikh_vojn_operacii_v_ amerikanskikh_smi19-1-0-1758

5 Силбо Э Сетецентрический подход к прове-дению боевых операций [Электронный ресурс] Ре-жим доступа httpoaidticmiloaiverb= getRecordamp metadataPrefix=htmlampidentifier=ADA477071 Статья поступила в редакцию 12 февраля 2018 года



УДК 5198623 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Автор 2018 ИВ Владимиров ктн доцент директор НТЦ АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo e-mail viv sozvezdiesu

Проведена оценка результатов работ по созданию автоматизированной системы управления и связи Проведен аналитический обзор решенных в ходе их выполнения научно-технических задач учитывающих тре-бования к управлению Сформированы основные цели и направления развития автоматизированной системы управления и связи на ближайшую и дальнейшую перспективы определены основные пути реализации этих направлений

Ключевые слова автоматизированная система управления система связи сетецентрическая система управления THE AUTOMATED COMMAND CONTROL AND COMMUNICATION SYSTEM STATEMENT AND DEVELOPMENT PERSPECTIVES All rights reserved 2018 IV Vladimirov PhD in Engineering Science Associate Professor Director of RampD Center JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo e-mail viv sozvezdiesu

The results of the work on the creation of the Automated Command Control and Communication System were evaluated Analytical review of scientific and technical problems taking into account the requirements for control solved during that work were provided The main goals and directions of the Automated Command Control and Communication System development for the immediate and further perspectives have been formulated and the main ways of these directions implementation have been determined

Keywords automated control system communication system network-centric control system Работы по созданию автоматизированной

системы управления и связи (АСУ и С) развер-нуты в Воронежском НИИ связи (сегодня АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo) с 2001 года За период 2001ndash2017 гг специалистами предприятия с привлечением широкой кооперации предприя-тий промышленности проведен комплекс НИОКР по созданию технической и программ-но-информационной основ системы управления Разработаны прошли все необходимые виды испытаний приняты на снабжение Вооружен-ных Сил Российской Федерации более 50 от-дельных образцов техники и более 150 програм-мно-информационных изделий Осуществлены апробация и внедрение их в войска как автоном-но функционирующих средств управления и связи так и в составе автоматизированных под-систем управления

Результаты работ позволили впервые прове-сти интеграцию в единую автоматизированную систему управления тринадцати структурно-функциональных подсистем ndash командования и штаба разведки ракетных войск и артиллерии

противовоздушной обороны радиоэлектронной борьбы связи инженерных войск войск радиа-ционной химической и биологической защиты тылового и технического обеспечения топогео-дезического обеспечения безопасности и защи-ты информации Эти подсистемы управления силами и средствами представляющие собой взаимоувязанную по целям задачам и способам применения совокупность программно-технических комплексов автоматизации и связи применяемые по единому замыслу и плану поз-воляют объединить в соответствующие контуры автоматизированного управления органы и пункты управления тактических воинских фор-мирований различного уровня (дивизия брига-да полк батальон)

Технической основой АСУ и С являются программно-технические комплексы (ПТК) и система связи Программно-техническиме ком-плексы стационарного и мобильного исполне-ния как взаимоувязанная совокупность средств связи автоматизации коммутационного обору-дования и специализированных средств обеспе-

ISSN 1995-7009 20

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ

чивают реализацию автоматизированного управления подчиненными тактическими воин-скими формированиями любого уровня органи-зацию связи передачи данных и автоматизиро-ванную обработку документов по управлению подразделениями решение оперативно-тактических задач лиц оперативного состава и должностных лиц по связи и безопасности ин-формации работу с графическими документами и данными оперативно-тактической обстановки

Система связи как совокупность взаимо-увязанных и согласованных по задачам месту и времени действий узлов и линий связи различ-ного назначения развертываемых или создавае-мых по единому плану для решения задач обес-печения управления является многофункцио-нальной системой обмена всеми видами инфор-мации в закрытом и открытом режимах управ-ление которыми осуществляется АСУ связью в масштабе времени близком к реальному

Программно-информационной основой АСУ и С являются программное и информаци-онное обеспечение которые включают в себя унифицированное общее программное и инфор-мационно-лингвистическое обеспечение а также специальное программное и информационно-лингвистическое обеспечение для непосред-ственного решения органами (пунктами) управ-ления и должностными лицами целевых задач управления

В целом в ходе выполнения комплекса ра-бот по созданию АСУ и С разработано более 200 новых средств ndash комплексов средств связи и ав-томатизации программно-технических ком-плексов программных и информационных изде-лий обеспечивающих командирам различных уровней интеграцию функций управления свя-зи разведки РЭБ навигации

Для решения задачи создания автоматизи-рованной системы управления как сложной ор-ганизационно-технической системы учитываю-щей специфические требования и особенности управления проведен комплекс исследователь-ских работ и получены новые научно-технические решения среди которых можно вы-делить следующие

В части технической основы системы управления

1 Интеграция разнородных каналов связи в единую сеть связи объединяющую всех абонен-тов системы

Необходимость обеспечения как речевого обмена так и обмена информацией (данными)

на требуемых системой управления дистанциях определила необходимость использования раз-нородных радио- (KB УКВ (метровые децимет-ровые)) радиорелейных и проводных каналов связи отличающихся как по реализуемой скоро-сти передачи информации так и по обеспечива-емой дальности связи

Используемые ранее радиально-узловой и рокадно-осевой принципы построения сетей связи основывались на использовании выде-ленных каналов связи для передачи конкрет-ного типа информации конкретному абоненту на заданную дальность с организацией так назы-ваемых сетей прямых связей с закреплением прав доступа абонента к каналу Эти принципы хорошо зарекомендовали себя в системах управ-ления для стационарной структуры управления В условиях нестационарности системы управле-ния по многим параметрам их использование не позволило достигнуть требуемых характеристик устойчивости управления Потребовались новые решения позволяющие формировать каналы связи образованные средствами связи различно-го типа равнодоступными для любого абонента Их реализация в системе обеспечила организа-цию и предоставление прямых и составных ка-налов различных видов связи в режимах долго-временной (по плану связи) и оперативной (по запросу абонента) коммутации

2 Обеспечение динамической маршрутиза-ции информации с контролем состояния и каче-ства каналов связи учитывающей дальности связи между абонентами количество абонентов их мобильность доступную скорость передачи информации

В ходе выполнения работ проведен анализ и апробация существующих (более 20) известных алгоритмов маршрутизации По результатам анализа возможности их реализации выявлены существенные ограничения влияющие на их применение в интересах выполнения требований системы управления которые связаны с количе-ством одновременно работающих абонентов в сети их мобильностью а также требуемыми для обеспечения информационного обмена скоро-стями передачи информации Применение из-вестных алгоритмов маршрутизации не позво-лило обеспечить в полном объеме выполнение требований к вероятностно-временным характе-ристикам (ВВХ) информационного обмена

В целях решения задачи обеспечения ВВХ информационного обмена учитывающего тре-бования к количеству одновременно работаю-


ИВ ВЛАДИМИРОВ

щих абонентов нестационарности их местопо-ложения а также доступным по условиям веде-ния связи скоростям обмена информацией раз-работан комплекс новых алгоритмов адаптиро-ванных под обеспечение мобильности абонен-тов изменяющиеся во времени дальности между ними низкие (до 24 кБитс) скорости передачи информации в канале

Этот комплекс алгоритмов позволил например обеспечить информационный обмен (до 5 Мбитс) между абонентами находящимися на расстояниях до 60 км средствами высокоско-ростной связи за счет реализации методов авто-матической маршрутизации позволяющих обес-печить до 10 ретрансляций сообщений

3 Обеспечение масштабируемости сетей свя-зи в зависимости от складывающихся условий

Традиционно применяемые способы ор-ганизации сетей передачи информации ис-пользующие технические средства радио- проводной радиорелейной связи определяют laquoжесткуюraquo привязку адресной части абонентов к конкретному объекту управления (командно-штабной командирской машинам машинам управления средствам поражения) Для органи-зации обмена информацией требуется знание адресов всех абонентов в сети и возможных фиксированных маршрутов доведения информа-ции В условиях нестацинонарности системы управления когда происходит деградация структуры сетей связи и объекты управления laquoвыбываютraquo из системы восстановление функ-ционирования сети связи требует длительных перенастроек с обновлением адресов и маршру-тов доведения информации учитывая реально допустимые информационные нагрузки (трафик) по направлениям связи Устойчивость системы управления получаемая при этом не обеспечи-вает требования к целевым и временным показа-телям управления Необходимость обеспечения непрерывности управления в складывающихся условиях определила необходимость решения задачи обеспечения автоматического масштаби-рования сети связи в зависимости от состояния ее структуры которая учитывает складываю-щуюся на текущий момент времени фактиче-скую структуру сети и реальные информацион-ные нагрузки по направлениям связи В резуль-тате решения этой задачи получены результаты которые обеспечили локализацию трафика по группе абонентов (например абонентов из со-става пунктов управления дивизией полком батальоном) с учетом адаптации трафика к до-

стижимому на данный момент времени качеству каналов связи

4 Обеспечение laquoбесшовностиraquo сетей связи образованных каналами с различной пропускной способностью

Использование при организации связи раз-нородных радио- (KB УКВ) радиорелейных и проводных каналов связи отличающихся как по реализуемой скорости передачи информации так и по обеспечиваемой дальности связи определяет необходимость объединения их в единую сеть связи позволяющую обеспечить laquoбесшовностьraquo передачи информации между абонентами раз-личных организационных структур системы управления Это и определило необходимость решения задачи обеспечения непрерывности ин-формационного обмена в составном информаци-онном канале построенном на базе разнородных каналов связи Решение данной задачи позволило получить решения позволяющие обеспечить многоскачковую ретрансляцию информации при увеличении дистанций связи между крайними в маршруте абонентами и осуществить автомати-ческий переход на промежуточных звеньях маршрута с высокоскоростных на низкоскорост-ные каналы связи с ограничением объема предо-ставляемых услуг без потери взаимообмена ин-формацией между крайними абонентами

5 Обеспечение автоматической адаптации сети связи к изменяющимся условиям

В целях повышения устойчивости управле-ния проведен анализ существующих методов автоматического доведения информации до за-данного абонента с заданным качеством с уче-том особенностей организационного построения системы управления и факторов влияющих на ее структуру в процессе функционирования

Реализация технологии QoS (качества предоставления услуг) адаптированной под тре-бования к АСУ и С позволила получить реше-ния самостоятельного определения приоритета абонентом В результате резервирование и пере-распределение каналов и трактов связи между абонентами с обеспечением приоритета (по типу трафика голос данные служебный геоинфор-мация по типу подчиненности старший млад-ший) абонентам и информации осуществляется в соответствии со сложившейся обстановкой по связи и техническим состоянием средств Авто-матическая доставка информации до требуемого абонента с учетом изменяющихся условий и за-данного приоритета существенно повысила устойчивость системы управления



6 Обеспечение автоматической реконфигу-рации системы связи

Изменяющаяся во времени структура управления войсками определяет требования к непрерывности информационного обмена Ре-шение этой задачи с применением технологии динамической адресации абонентов позволило получить решения обеспечивающие при выходе объекта управления из строя и переходе абонен-та в другой объект управления автоматическую перерегистрирацию его в системе без потери его функциональности и без дополнительных настроек системы связи

7 Повышение мобильности и живучести системы связи

В основе построения системы связи реализо-ван принцип одноранговости заключающийся в том что в структуре системы отсутствуют так называемые laquoбазовые станцииraquo ndash узловые центры системы определяющие механизмы распределе-ния и предоставления различных ресурсов и услуг Все объекты связи в АСУ и С ndash одноранго-вые Система связи АСУ и С ndash это децентрализо-ванная система связи в которой осуществлен пе-реход от традиционных синхронных сетей связи к асинхронным сетям Использование высокоско-ростной составляющей в системе связи позволило за счет увеличения доли служебной информации (на 10) и уменьшения скоростной избыточности обеспечить доведение информации до заданного абонента без проведения жесткой высокоточной временной синхронизации объектов связи нахо-дящихся на значительном удалении друг от дру-га При этом скоростная избыточность компенси-руется многоскачковой ретрансляцией

В части программно-информационной ос-новы системы управления

1 Расширение уровня автоматизации задач управления

Автоматизация управления как процесс преобразования информации о складывающейся обстановке в управляющие воздействия с мини-мальным участием человека определяет каче-ство управления

В требования к АСУ и С впервые за всю ис-торию автоматизации в Вооруженных Силах Российской Федерации включая создание АСУ laquoМаневрraquo были включены требования по авто-матизации более 80 всех задач решаемых должностными лицами в тактическом звене ndash задач общего и специального применения реа-лизованных в виде программных изделий специ-ального программного обеспечения (СПО)

Функционально задачи СПО распределены стволовым принципом по начальникам родов войск и служб (НРВиС) а практически инфор-мационно связаны через общесистемное про-граммное обеспечение (ОСПО) Их функцио-нальная взаимосвязь реализована через задачи специального программного обеспечения ко-мандования и штаба (КиШ)

Традиционно в соответствии с руководя-щими документами результатами работы долж-ностных лиц (НРВиС) являются оперативные документы донесения приказы справки распо-ряжения боевые распоряжения доклады Для обмена между должностными лицами исполь-зуются неформализованные и формализованные текстовые документы команды и сигналы управления сообщения о положении подвиж-ных объектов сообщения с данными оператив-но-тактической обстановки (ОТО) для отобра-жения на электронной карте местности (ЭКМ) сообщения с документами текстовых редакто-ров сообщения информационно-расчетных за-дач (ИРЗ) данные регламентированного обмена (результатами сбора данных обстановки (СДО))

Объединение в единую информационно и функционально согласованную систему инфор-мационных расчетных и управленческих задач решаемых в интересах органов и пунктов управ-ления на различных уровнях управления позво-лило повысить уровень автоматизации

2 Обеспечение распределенной обработки информации

В автоматизированных системах управле-ния разработанных ранее использовался метод централизованной обработки информации с вы-делением отдельного сервера (центра обработки информации) Это ввиду концентрации инфор-мации в одном локализованном месте предъяв-ляет высокие требования к производительности средств вычислительной техники (СВТ) к ин-формационным нагрузкам на сети связи и к обеспечению живучести системы управления

Необходимость исключения указанных не-достатков определила необходимость реализа-ции метода децентрализованной распределенной обработки информации с локализацией исход-ных данных для расчетов и их результатов по объектам управления и многовариантным обме-ном изменениями в исходных данных между ними Автоматизированное рабочее место каж-дого НРВиС сегодня представляет собой пол-нофункциональный объект автоматизированного управления оптимизированный как по задачам



СПО так и по направлениям информационного обмена Наличие данных для решения долж-ностным лицом задач в любой момент времени отсутствие ограничений по запросам дополни-тельной информации у других НРВиС опреде-ляют отсутствие зависимости от получения ин-формации от одного центрального источника информации

Единство информации при распределенной обработке на разных пунктах управления (ПУ) достигается за счет единого формализованного представления автоматизируемых функций управления и унифицированных решений по информационно-лингвистическому обеспечению АСУ и С

3 Создание единой модели данных В целях минимизации временных характе-

ристик обработки и представления информации сформированы формализованные описания ав-томатизируемых функций управления в виде единой модели данных Это позволило опреде-лить набор логических понятий а также сфор-мулировать требования к их информационному представлению и последовательности обработки при решении задач управления в едином инфор-мационном процессе на пунктах управления со-единения

Учет вычислительных и телекоммуникаци-онных возможностей ПТК и пропускных спо-собностей каналов передачи данных позволил решить задачу оптимизации информационного трафика для всех компонентов информационно-лингвистического обеспечения программных изделий общесистемного и специального назна-чения а также перечня структуры и объемов информационного обмена Полученные реше-ния позволили обеспечить функционирование более 200 автоматизированных задач в едином информационном пространстве

4 Реализация единства специальных задач НРВиС в алгоритме общевойскового командира

Основным функциональным требованием к автоматизации управления в тактическом звене изначально являлось обеспечение автоматизиро-ванного режима планирования боя с разработкой полного комплекта боевых графических и тек-стовых документов решения на бой включая выдачу боевых распоряжений подразделениям соединения Для подготовки в автоматизирован-ном режиме решения на бой разработана систе-ма поддержки принятия решения (СППР) ин-формационно связанная со всеми задачами спе-циального программного обеспечения начальни-

ков родов войск и служб Для этого определены общие для всех НРВиС автоматизируемые функции управления (работа с картой докумен-тооборот командно-сигнальный тракт сбор данных обстановки (СДО) навигация обраще-ния к БД) и реализованы в виде применяемого во всех объектах автоматизации единого про-граммного изделия ndash общесистемного про-граммного обеспечения (ОСПО) Кроме того все задачи СПО (более 200) объединены задачей СППР что позволило сформировать общий функциональный процесс пункта управления ndash подготовку решения на бой и выдачу боевых распоряжений на применение частей и подраз-делений

5 Оптимизация информационной нагрузки на сети связи

Необходимость реализации требований по гарантированной доставке сообщений определя-ет необходимость реализации методов последо-вательного квитирования сообщений на разных уровнях ndash физическом канальном сетевом при-кладном Это приводит к существенному увели-чению информационной нагрузки на сети связи имеющие ограниченные пропускные способно-сти и как следствие к снижению оперативно-сти решения задач управления В целях оптими-зации информационной нагрузки на сети связи разработаны алгоритмы впервые позволяющие исключить необходимость квитирования сооб-щений (на прикладном уровне) при выполнении требований по гарантированному доведению информации до должностных лиц

6 Обеспечение одновременной обработки информации большого объема

Большое количество объектов управления в тактическом звене и необходимость одновремен-ного обмена информацией между ними (в соот-ветствии со структурой управления) определяют необходимость обеспечения должностных лиц в режиме времени близком к реальному разно-типной информацией в виде текстовых и графи-ческих документов о местоположении взаимо-действующих объектов об изменениях обстанов-ки по противнику изменениях обстановки по своим войскам с отображением на электронной карте а также командно-сигнальной информаци-ей Реализованные технические программные и информационные решения позволяют обеспечить возможность единовременной обработки в си-стеме количества информации величина которой может составлять от 200 Мбит (для командно-сигнальных сообщений) до 800 Тбит (сообщений в виде графики)



Результаты практической апробации со-зданной системы позволяют сформировать ос-новные цели развития АСУ и С на ближайшую и дальнейшую перспективы среди которых ndash расширение пространства управления сокраще-ние временных характеристик управления по-вышение качества управления

Целевыми направлениями развития системы в ближайшей перспективе являются

1 Увеличение дистанций между пунктами и объектами управления без изменения объемов решаемых должностными лицами задач

2 Повышение достоверности и актуально-сти информации об условиях ведения боевых действий используемой при принятии решений

3 Сокращение времени принятия решения при увеличении количества анализируемых аль-тернативных вариантов

4 Сокращение времени гарантированного доведения принятых решений до объектов

управления при увеличении объемов передавае-мой информации

5 Повышение устойчивости управления при изменении обстановки на поле боя

В настоящее время главные изменения в формах и способах ведения боевых действий связаны прежде всего с переходом к концеп-ции laquoсетецентрическойraquo войны которая направлена на повышение боевой мощи такти-ческих воинских формирований в первую оче-редь за счет превосходства над противником в информационном обеспечении и управлении войсками и оружием Собственно концепция laquoсетецентрическойraquo войны находится в посто-янном совершенствовании и развитии При этом в рамках данной концепции могут быть реализованы модели управления войсками и оружием laquoсетецентрическогоraquo laquoинформацион-но-центрическогоraquo и laquoзнание-центрическогоraquo типов (см таблицу)

Таблица

Модели управления войсками и оружием

Характеристика

Типы автоматизированных систем управления Сетецентрическая

C4ISR Информационно-

центрическая C5ISR

Знание-центрическая C5ISR+

Стр

укту

ра

Сетевая (laquoжестко связаннаяraquo)

Р И

Р И

Р

ИР

И

Сетевая (laquoмягко связаннаяraquo)

И

И ИИ

Р

Р

Р

Р


И

И ИИ

Р

Р

Р

Р

Автоматизированная

настройка под заданную структуру ТВФ

Автоматизированная настройка (реконфигурация)

под текущую обстановку на поле боя

Автоматическая настройка (реконфигурация)


Фун

кцио

наль

ные

се

рвис

ы

Интегрированные приложения

Приложения как сервисы

Самонастраиваемые приложения

Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е

Хранение ndash адресное доступ ndash по запросу или по расписанию

Хранение ndash промежуточное ПО доступ ndash на основе

laquoпубликации-подпискиraquo

Хранение ndash промежуточное ПО единая база знаний

доступ ndash на основе laquoпубликации-подпискиraquo

ЕРИП (данные)

ЕРИП (интегрированная

информация)

ЕРИП (знания)



Таблица (продолжение)






Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е

Ситуационная осведомлен-ность в масштабе времени

близком к реальному

Ситуационная осведомлен-ность в реальном масштабе

времени

Прогнозирование развития боевой ситуации

Визуализация обстановки ndash графический

дисплей зоны боевых действий

Визуализация обстановки и интегрированных данных

Визуализация обстановки и знаний интерфейс ndash

laquoмозг-компьютерraquo

Косвенное опознавание объекта управления

по навигационной инфор-мации (по запросу)

Автоматизированная идентификация объекта управления по группе

признаков

Автоматическая идентифи-кация объекта управления

Сер

висы

свя

зи

Единый тип сетей (самоорганизующиеся

сети)

Программно-определяемые сети (самоорганизующиеся

мультисервисные сети)

Когнитивные сети (самоорганизующиеся

мультисервисные мультиагентные сети)

Зона охвата 50times50 км Зона охвата 100times100 км Зона охвата 300times300 км Дополнительно ndash

наземные ретрансляторы связи расширенная

УКВ радиосвязь

Дополнительно ndash воздушный сегмент

(ретрансляторы связи) системы связи спутниковая

связь до батальона

Дополнительно ndash широкополосная спутнико-

вая связь до солдата интеграция с коммерчески-

ми сетями связи

Сис

тема

по

ддер

жки

при

няти

я р

ешен

ий

- персональная - групповая по органу управления - последовательная (laquoсверху внизraquo)

- персональная - групповая - последовательно-параллельная (с делегирова-нием прав laquoвнизraquo)

- коллективная - параллельная (с сохране-нием принципа единонача-лия

Приложения обеспечива-ющие деятельность ДЛ

(автоматизация рутинных операций визуализация поля боя ситуационная осведомленность и др)

Приложения моделирова-ние обеспечивающие опе-ративность и качество вы-

бора решений

Приложения моделирова-ние прогнозирование

за противника обеспечи-вающие оперативность

и качество выбора решений и упреждение противника

в действиях

Сре

дств

а ре

ализ

ации

Средства связи

и автоматизации программные средства

Программные средства

интегрированные сенсор-ные сети сенсорные решет-

ки робототехника


нейрокомпьютеры нейросети

Модель laquoсетецентрическогоraquo типа преду-

сматривает управление войсками и оружием на основе организации взаимодействия между управляющими органами по принципу laquoкаждый с каждымraquo При этом обмен информацией меж-ду органами управления осуществляется либо laquoпо запросуraquo либо laquoпо представлениюraquo Функ-ции управления и информация laquoжесткоraquo закреп-лены за управляющими органами Модель laquoсе-тецентрическогоraquo типа обеспечивает повышение оперативности и устойчивости управления вой-

сками и оружием за счет многократного резер-вирования каналов управления и сокращения циклов управления благодаря возможности laquoгибкогоraquo формирования управляющих конту-ров под решаемые задачи Модель laquoсетецентри-ческогоraquo типа положена в основу существующей АСУ и С

Основное отличие модели управления laquoин-формационно-центрическогоraquo типа от модели laquoсетецентрическогоraquo типа состоит в изменении информационного взаимодействия между



управляющими органами которое строится на основе технологии laquoпубликацияподпискаraquo обеспечивающей общий доступ органов управ-ления к информации Благодаря этому достига-ется дополнительное повышение устойчивости управления войсками и оружием в условиях де-градации управляющей системы на основе laquoмяг-койraquo (без реконфигурации системы управления) взаимозаменяемости источников и получателей информации Переход к модели laquoинформацион-но-центрическогоraquo управления является основ-ной задачей развития и совершенствования АСУ и С ближайшей перспективы

Наряду с реализацией модели управления laquoинформационно-центрическогоraquo типа отличи-тельной особенностью АСУ и С ближайшей перспективы будет использование унифициро-ванных боевых платформ и помехозащищенной системы связи 6-го поколения

АСУ и С дальнейшей перспективы плани-руется строить на основе модели управления войсками и оружием laquoзнание-центрическогоraquo типа реализующей общий доступ органов управления к информации и системе поддержки принятия решения (те к знаниям) с одновре-менной реализацией принципов когнитивного управления на базе искусственного интеллекта и роботизированных платформ В результате бу-

дет обеспечен дополнительный прирост опера-тивности и устойчивости управления войсками и оружием

Прогнозируется что за счет развития и со-вершенствования АСУ и С на основе последова-тельного внедрения рассмотренных выше моде-лей управления боевые возможности соедине-ний Сухопутных войск могут быть увеличены в несколько раз

В рамках планирования развития АСУ и С предлагается использовать адаптивный эволю-ционно-технологический подход к созданию перспективной АСУ и С который представляет собой единый поэтапный процесс с внутренней синхронизацией программных мероприятий НИОКР (в том числе технологических) и серий-ных поставок (включая модернизацию ремонт сервисное обслуживание и др)

Таким образом за прошедшие 15 лет АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo разработан и практиче-ски реализован комплекс научно-технических мероприятий который позволил впервые за но-вейшую историю Российской Федерации создать автоматизированную систему управления и свя-зи отличающуюся от известных аналогов высо-ким уровнем инноваций создать научную и ин-женерную школы специалистов готовых осу-ществлять дальнейшее развитие АСУ и С Статья поступила в редакцию 14 марта 2018 года



УДК 62139123 ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ ТАКТИЧЕСКОГО ЗВЕНА УПРАВЛЕНИЯ Авторы 2018 АГ Алфёров ктн начальник НТУ е-mail alferovsozvezdiesu АВ Мержвинский начальник отдела е-mail meralbmailru АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Рассмотрен путь поэтапного перехода от радиально-узловой системы связи тактического звена к со-временной системе базирующейся на мультисервисных сетях с элементами самоорганизации Обоснованы основные направления создания перспективной системы связи учитывающей изменения способов ведения боевых действий в тактическом звене

Ключевые слова системы управления системы связи тактического звена управления сети связи THE HISTORY AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF COMMUNICATION SYSTEMS FOR TACTICAL COMMAND AND CONTROL LEVEL All rights reserved 2018 AG Alferov PhD in Engineering Science Director of RampD Department е-mail alferovsozvezdiesu AV Merzhvinskij Head of Department е-mail meralbmailru JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

The way of step-by-step transition from the radial-nodal communication system of tactical link to the modern sys-tem based on multiservice networks with self-organization elements is considered The article substantiates the main directions of development of advanced communications systems that reflect the changing ways of warfare at the tacti-cal level

Keywords control systems communication systems for tactical command and control level communication networks Разработкой средств и комплексов радио-

связи для тактического звена управления ВНИИС (ныне АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo) за-нимается с момента своего основания За время существования предприятия было разработано несколько поколений радиостанций для тактиче-ского звена Достижения в этой области пред-определили головную роль предприятия в вы-полнении ОКР laquoСозвездие-Мraquo и laquoСозвездие-М2raquo при реализации целевой программы по со-зданию ЕСУ ТЗ В процессе выполнения ОКР laquoСозвездие-Мraquo и laquoСозвездие-М2raquo Концерн laquoСо-звездиеraquo вышел на качественно новый уровень создания систем связи для ТВФ

Начиная с 2002 года в период проведения ОКР laquoСозвездие-Мraquo была создана система свя-зи охватывающая все звенья управления ТЗУ и обеспечивающая предоставление необходимых инфокоммуникационных услуг В ходе создания системы связи использовались все самые пере-довые на тот момент технические решения ко-

торые позволили создать единую транспортную сеть в ТЗУ сети доступа и различные объекты сети (стационарные и мобильные) Система свя-зи ЕСУ ТЗ 2005 года создавалась как цифровая система связи состоящая из независимых сетей сетей командной связи (СКС) и сети связи обще-го пользования (ССОП)

Основой системы связи стали сети команд-ной связи (или сети прямых связей) обеспечи-вающие работу боевых контуров управления одиннадцати структурных подсистем каждая из которых имеет свои особенности

Сеть связи общего пользования разрабаты-валась как цифровая сеть радиально-узловой структуры базирующаяся на раздельных вто-ричных сетях с коммутацией каналов для теле-фонной связи и коммутацией пакетов для пере-дачи данных

Основные системотехнические решения были поддержаны набором базовых технических средств таких как

ISSN 1995-7009 28

ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ ТЗУ

‒ комплекс средств радиорелейной связи laquoУскорение 3raquo Р-419МР Р-419МЦ который совместно с аппаратурой каналообразования laquoИмпульсraquo П-331 стали основой построения транспортной сети связи

‒ коммутатор телефонной связи laquoНовеллаraquo П-215 обеспечивающий развертывание автома-тизированной телефонной связи как на пункте управления так и при взаимодействии с други-ми узлами связи

‒ коммутатор открытой телефонной связи laquoПолеraquo П-380К позволивший увязать в единую коммутируемую телефонную сеть уровни управления от дивизии до батальона

‒ аппаратура передачи данных laquoСливкаraquo Т-236 ставшая основой сети обмена данными в ЕСУ ТЗ

Были разработаны или заимствованы по-движные объекты повышенной проходимости на колесном или гусеничном ходу такие как стан-ция спутниковой связи laquoЛегенда МДraquo и радио-станция средней мощности КВ диапазона ком-плекса laquoАртек 05raquo

Основными средствами радиосвязи стали радиостанции КВ и УКВ диапазонов комплекса Р-168 laquoАкведукraquo разработанные на нашем предприятии В них были реализованы однока-нальный и многоканальный режимы а также работа в режиме ППРЧ

Основой построения транспортной сети свя-зи и сетей доступа а также абонентских сетей на пунктах управления дивизии стали комплексные аппаратные связи МП-1И МП-2И МП-3И МП-4И разрабатываемые в ОКР laquoМедногорец-Мraquo а также КАС Н-18-23Н разработанная в ОКР laquoПереселенец-5raquo

В качестве абонентских объектов были ис-пользованы унифицированные командно-штабные машины (УКШМ) также разработан-ные нашим предприятием

Все это позволило провести в 2006 году ис-пытания системы связи ЕСУ ТЗ Основная доля информационного обмена приходилась на сети прямой связи между объектами рассредоточен-ными по территории ответственности ТВФ что позволяло обеспечить информационный обмен даже в условиях отсутствия инфраструктуры полевой транспортной сети

В дальнейшем увеличение информацион-ных потребностей системы управления ТЗУ и реализация принципов сетецентризма потребо-вали перехода к мультисервисным высокоско-ростным сетям которые не могли быть реализо-

ваны с использованием традиционных КВ и УКВ средств прямой связи

В этой связи построение единой транспорт-ной мультисервисной сети обеспечивающей передачу комбинированного трафика с учетом необходимого качества обслуживания стало ос-новным направлением развития системы связи ТЗУ Среди видов услуг связи мультисервисной системы связи ТЗУ можно выделить следующие основные телефонная связь обмен данными в реальном времени или близком к реальному пе-редача графической информации доступ к базам данных совместная работа и тп

Повышение живучести системы связи по-требовало обеспечения резервирования марш-рутов что обусловило необходимость созда-ния избыточных маршрутов и средств марш-рутизации а также обеспечения возможности построения системы связи с распределенной структурой

Для реализации новых требований в 2009 году в рамках ОКР laquoСозвездие-М2raquo была построена система связи нового типа

Так были практически полностью модерни-зированы комплексные аппаратные связи МП-1И и МП-2И которые в настоящее время имеют обозначение МП-1ИМ и МП-2ИМ мо-дернизированы аппаратная ПУС-Д и командно-штабные машины Р-149 и Р-142

Взаимодействие между всеми аппаратными в транспортной сети и между объектами в сетях пунктов управления стало осуществляться с ис-пользованием технологии построения MESH-сетей что позволило применить алгоритмы са-моорганизации в части определения оптималь-ного маршрута доставки сообщений приорите-зации трафика дополнительные мультисервис-ные услуги связи

Основными изделиями реализующими по-строение транспортной MESH-сети стали мо-дернизированные пакетные станции Р-168МРА-01 и Р-168МРА-02 совместно с аппаратурой внутренней связи коммутации и управления (АВСКУ) аппаратурой Т-236В с интерфейсом Ethernet

Таким образом на данном этапе была со-здана laquoгибриднаяraquo система связи которая со стороны первичных сетей базировалась на со-временных принципах построения мультисер-висных сетей

Тактические воинские формирования пред-ставляют наиболее динамичный вид войск Им


АГ АЛФЁРОВ АВ МЕРЖВИНСКИЙ

свойственно постоянное обновление форм и спо-собов подготовки и проведения войсковых опе-раций влекущее изменение системы управления

Технической основой системы управления тактическими воинскими формированиями яв-ляется система связи На этом основании систе-ма связи прежде всего должна обеспечивать полноценную реализацию системой управления новых форм вооружённой борьбы В современ-ных условиях характер боевых действий все больше приобретает вид laquoбесконтактнойraquo борь-бы с применением высокоточного оружия по всем вскрытым объектам системы управления и связи противника его средствам (комплексам) высокоточного оружия объектам материально-технического обеспечения и другим важнейшим объектам Приоритетом стало достижение ин-формационного превосходства над противником в реальном масштабе времени Действия такти-ческих воинских формирований стали мобиль-ными а районы ответственности увеличились на порядок и более

Обзор зарубежных источников показывает что в армиях передовых стран и прежде всего США с целью поддержания соответствия изме-няющимся условиям активно внедряются сете-центрические принципы управления В [1] под-чёркивается что согласно определению Пента-гона сетецентрическая война (СЦВ) направлена на перевод информационного преимущества с помощью информационных технологий в кон-курентное между надежными сетями географи-чески распределенных сил Эта сеть в сочетании с изменениями в технологиях организации процессах и людском потенциале возможно позволит создать новые формы организационно-го поведения Реализация принципов и возмож-ностей сетецентрических операций (СЦО) явля-ется основной целью преобразований в МО США и их апологетами оценивается как суще-ственное видоизменение тактики ведения войны и структуры вооруженных сил

В реальности СЦО создают множество но-вых требований к обслуживающим сетям и ин-формационной инфраструктуре Техническая реализация принципов сетецентризма и дости-жение ожидаемых результатов представляют собой значительную техническую сложность

Так в работе [2] констатируется что сеть связи для СЦО должна быть всеохватывающей безопасной несущей достоверную информацию робастной защищенной и должна иметь высо-кую пропускную способность Это предполагает

наличие многорежимной коммуникационной среды с динамической маршрутизацией с при-менением многократной ретрансляции с обес-печением связи вне области прямой видимости Она должна быть также адаптивной и само-управляемой при сбоях на узлах и линиях связи и обеспечивать качество услуг гарантированное при данной пропускной способности надежно-сти задержке приоритете Сеть должна исполь-зовать все достижения технологии гражданского назначения в том числе интернет-протоколы (IP) как общий стандарт и другие стандарты и протоколы открытых систем при необходимо-сти Коммерческие стандарты безопасности должны использоваться для управления мобиль-ными кодами отказами в услугах при внутриси-стемных угрозах Управление безопасностью и риском должно рассматриваться как интеграль-ная разработка

Выполнение указанных требований ока-зывается труднодостижимым Так предпола-гается что сеть связи следующего поколения (NGN ‒ Next Generation Network) будет ис-пользовать все достижения технологии граж-данского (коммерческого) назначения в том числе интернет-протоколы (IP) как общий стандарт и другие стандарты и протоколы от-крытых систем при необходимости В обеспе-чение данного подхода ещё в 2009 г агентство DARPA подписало с корпорацией Lockheed Martin контракт на создание протокола Military Network Protocol (военный сетевой протокол MNP) MNP должен отличаться от нынешнего laquoфундаментаraquo сети ndash протоколов TCPIP ndash laquoповышенной безопасностью дина-мическим распределением пропускной спо-собности и основанными на правилах уровня-ми приоритетов для отдельных участников и узлов сетиraquo Вместе с тем ее удовлетворитель-ного решения до сих пор не получено В своё время трансфер военных технологий в граж-данскую сферу проходил практически без за-труднений А вот обратный процесс ‒ перенос современных технологий связи из граждан-ской сферы в военную область ‒ требует неор-динарных усилий и во многих случаях по по-нятным причинам невозможен Впрочем в военной сфере внедрение инноваций в связи не является самоцелью их появление актуаль-но настолько насколько они приводят систему связи в соответствие с новыми оперативно-тактическими требованиями к системе управ-ления войсками и оружием в ТВФ



Задача создания для тактического звена NGN как универсальной платформы коммута-ции маршрутизации криптозащиты и каналооб-разования совместимой с сетями стационарной и полевыми системами высшего звена управле-ния требует коренного пересмотра всех архи-тектурных основ существующих систем связи вплоть до широкого внедрения в них принципов самоорганизации [3] Но прежде всего необхо-димо обеспечить гибкость их логистически-материальной составляющей к которой отно-сятся системы передачи оконечные средства линии связи узлы и всё что касается организа-ции производства и предоставления связных ре-сурсов и виртуальной (логической) составляю-щей ‒ всё что связано с транспортировкой со-общений и коммутацией пакетов Это предпо-лагает выполнение ряда требований

bull во-первых всю сеть необходимо строить на принципах единой унифицированной транс-портной сети позволяющей без потерь переда-вать трафик генерируемый любыми оконечны-ми устройствами

bull во-вторых в идеале все элементы системы связи мобильных формирований должны под-держивать единый протокол обмена данными (например протокол пакетной передачи IР)

bull в-третьих средства коммутации и марш-рутизации должны реализовывать механизмы разноприоритетности передачи данных того или иного оконечного оборудования

bull в-четвертых используемые средства ра-диосвязи должны создаваться на основе адап-тивных радиотехнологий и обладать способно-стью изменения параметров сигналов в зависи-мости от помеховой обстановки и характеристик распространения радиоволн в используемых ча-стотных диапазонах

bull в-пятых коммутационное и коммуника-ционное оборудование должны обеспечивать адаптивное перераспределение допустимого для каждого абонента объема передаваемой инфор-мации в соответствии с заданными приоритета-ми и реальной полосой пропускания маги-стральной сети

Создание такой сети связывают с внедрени-ем новых и совершенствованием уже существу-ющих технологий беспроводной передачи дан-ных Однако в условиях пересечённой местно-сти значительной удаленности создание зон сплошного информационного покрытия боль-шой площади для данных сетей является про-блематичным Как правило эти задачи приводят

к созданию сложной наземной инфраструктуры полевой системы связи при построении которой не удается в полном объеме устранить противо-речия между устойчивостью разведзащищенно-стью и мобильностью с одной стороны и про-пускной способностью ‒ с другой Поэтому развитие наземной инфраструктуры мультисер-висной полевой системы связи требует под-держки со стороны воздушной или космиче-ской компонент выражающейся в использова-нии ретрансляторов на беспилотных летатель-ных аппаратах (БЛА) или искусственных спут-никах земли (ИСЗ)

Таким образом создание системы связи тактического звена управления удовлетворяю-щей современным требованиям информацион-ного обеспечения ведения боевых действий яв-ляется сложной комплексной и многофакторной задачей решение которой во многом предопре-делит тактические возможности подразделений на поле боя и возможно повлияет на характер боевых действий в целом

В настоящее время АО laquoКонцерн laquoСозвез-диеraquo ведет активную работу по дальнейшему совершенствованию системы связи тактического звена Среди основных факторов определяющих облик перспективной системы связи ТЗУ можно выделить следующие

1 Увеличение средств автоматизации ре-ализующих тактику laquoбесконтактнойraquo воору-женной борьбы увеличение количества источ-ников и получателей информации работаю-щих как с участием человека так и чисто ав-томатически Вся эта совокупность будет в дальнейшем расширять состав сети изменять характер информационной нагрузки что по-требует от системы связи повышения устойчи-вости функционирования

2 Повышение динамики боевых действий влекущее повышение подвижности подразде-лений и пунктов управления Это требует улучшения показателей мобильности системы связи что в свою очередь приведет к даль-нейшему увеличению доли средств радиосвязи сокращению использования проводных линий и средств связи увеличению доли спутниковых средств связи

3 Увеличение информационной нагрузки на систему связи со стороны системы управления и дальнейшее расширение перечня предоставляе-мых услуг связи Это повышает требования к быстродействию средств и комплексов связи повышению пропускной способности совер-



шенствованию механизмов передачи информа-ции с разными требованиями по качеству об-служивания

4 Повышение интеграции автоматизиро-ванной системы управления ТЗУ в общую си-стему управления ВС РФ что потребует повы-шения эффективности взаимодействия на транс-портном уровне устранения laquoшвовraquo и перехода к единым техническим решениям

5 Увеличение территории ответственности подразделений ТВФ что приведет к повышению способности подразделений действовать авто-номно в отрыве от основных сил В этой связи потребуется пересмотр решений в части обеспе-чения эффективности энергопотребления скры-тности работы

6 Повышение рациональности использо-вания частотного ресурса и совершенствование методов повышения помехоустойчивости свя-занное как с ухудшением электромагнитной обстановки вследствие роста количества соб-ственных радиоизлучающих средств так и с организованным радиоэлектронным противо-действием

Указанные факторы в значительной мере влияют на облик перспективной системы связи определяют её эффективность и основные функ-циональные и тактико-технические характери-стики боеготовности устойчивости мобильно-сти пропускной способности разведзащищен-ности реконфигурируемости [4]

Основным средством информационного об-мена в тактических воинских формированиях армий всех стран обеспечивающим необходи-мый уровень мобильности была и будет радио-связь С учетом указанных выше особенностей совершенствование средств радиосвязи в ТЗУ является одной из важнейших задач Должны быть реализованы технические решения направленные на увеличение пропускной спо-собности радиосвязи при одновременном сни-жении массогабаритных показателей радио-станций повышении скрытности работы реали-зации принципов качества обслуживания дина-мической маршрутизации Указанные задачи в настоящее время решаются в ходе выполнения ОКР laquoАксионraquo

В современных условиях ведения боевых действий требуется увеличение доли использо-вания средств спутниковой связи в общем ин-формационном обмене ТЗУ Повышение до-ступности средств спутниковой связи в ТЗУ зна-чительным образом скажется на мобильности

подразделений и повысит пространственный размах В этой связи основные усилия должны быть направлены на увеличение возможностей группировки космических аппаратов и совер-шенствование наземных средств спутниковой связи Результатом этой работы должно стать широкое применение средств спутниковой связи подразделениями ТЗУ в любой точке мира для беспрепятственного обмена всеми видами ин-формации включая ресурсоёмкие приложения

В связи с объективными сложностями раз-вития группировки космических аппаратов связи и использования их ресурса в интересах системы управления ТЗУ альтернативным вариантом расширения территориального размаха системы связи является использование беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов как носи-телей комплекса радиотехнического оборудова-ния В настоящее время рядом предприятий промышленности ведутся ОКР по разработке комплекса ретрансляторов воздушного базиро-вания с использованием аэростатов Особое ме-сто также уделяется использованию малораз-мерных БЛА для организации связи с удален-ными районами территории ответственности Несмотря на ограниченность функционала БЛА в сравнении с космическими аппаратами суще-ственным достоинством данного вида техники является дешевизна гибкость и простота приме-нения В комбинации с наземными средствами связи применение ретрансляторов на БЛА при решении локальных задач не уступает по эффек-тивности средствам космической связи

Появление радиостанций комплекса laquoАкси-онraquo увеличение доли средств спутниковой связи и применение ретрансляторов на лётно-подъемных средствах позволят кардинальным образом изменить облик системы связи ТЗУ Значительно увеличится пространственный раз-мах системы связи повысится эффективность взаимодействия между подразделениями ТВФ Одновременно с этим станет возможным прора-ботка вопроса сокращения состава узлов связи перераспределения состава оборудования между объектами системы связи в целом

Кроме того с целью расширения простран-ственного размаха сети связи могут быть ис-пользованы технические решения принятые в ОКР laquoАнтейraquo

Совершенствование средств первичной свя-зи должно быть поддержано развитием и модер-низацией средств и систем вторичной связи Ос-новное направление развития должно заклю-



чаться в создании гибридных мультисервисных устройств обеспечивающих гибкое управление всеми видами предоставляемых услуг связи ре-ализацию политики QoS управление потребля-емым ресурсом транспортной сети абонентской и сетевой маршрутизацией

Отдельной задачей должно стать повыше-ние эффективности комплекса управления функционированием технических средств и со-вершенствование вопросов автоматизированно-го управления связью Актуальность этих задач уже сегодня обуславливается значительной сложностью настройки оборудования большим объемом настроечных данных высокими требо-ваниями к эксплуатирующему персоналу Ожи-дается что в перспективе сложность средств и систем связи будет только возрастать С целью исключения влияния laquoчеловеческого фактораraquo доля участия оператора в настройке оборудова-ния должна поэтапно сокращаться В перспекти-ве должна преобладать доля автоматизации про-цессов настройки своевременной диагностики локализации и устранения аварийных ситуаций Необходимо дальнейшее совершенствование систем контроля и управления с реализацией интеллектуальных функций самовосстановления связи и поддержки принятия решений

Указанные направления развития должны лечь в основу большого комплекса работ по со-вершенствованию системы связи ТЗУ которые способны кардинальным образом изменить об-лик системы связи Часть этих работ ведутся уже в настоящее время в частности основой буду-щей системы связи ТЗУ могут стать усовершен-ствованные аппаратные МП-1ИМ и МП-2ИМ которые показали свою высокую эффективность в период эксплуатации в войсках и в ходе раз-личных учений Построенные на передовых тех-

нических решениях они обладают потенциалом для модернизации и после незначительной дора-ботки вполне могут соответствовать существу-ющим и перспективным требованиям Работу по модернизации данных аппаратных АО laquoКон-церн laquoСозвездиеraquo проводит уже сегодня Одно-временно с аппаратными МП-1ИМ и МП-2ИМ ведутся работы по дальнейшему развитию ко-мандно-штабных командирских машин и ма-шин управления По всем этим направлениям в Концерне накоплен значительный опыт работ

Таким образом закладываемые сегодня технические решения которые реализуются АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo позволят суще-ственным образом изменить облик системы свя-зи ТВФ будущего повысить ее эффективность и улучшить по всем характеристикам и предъяв-ляемым требованиям

Литература 1 Савин ЛВ Сетецентрическая и сетевая война

Введение в концепцию М Евразийское движение 2011 130 с

2 Alberts David S Hayes Richard E Power to the Edge Command and Control in the Information Age [Электронный ресурс] Режим доступа http wwwdodccrporgfilesAlberts_Powerpdf 2005

3 Мержвинский АВ Попов БМ Технология самоактуализации сетей связи в режиме опережаю-щем режим реального времени системы управления Теория и техника радиосвязи 2018 1 С 27ndash33

4 Алферов АГ Толстых НН Оценка устойчи-вости телекоммуникационной системы в условиях информационного конфликта Вестник Военно-авиационного инженерного училища 2012 2 (6) С 217‒225

Статья поступила в редакцию 13 марта 2018 года



УДК 6234380043 НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ КОМАНДНОЙ УПРАВЛЯЕМОСТИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ БРОНЕТАНКОВОЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ЕСУ ТЗ copy Авторы 2018 РА Быстрых директор НТЦ e-mail brasozvezdiesu РА Асташов заместитель начальника НТУ e-mail astashovsozvezdiesu ДМ Уткин ктн начальник сектора АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Проведен анализ подходов к улучшению параметров командной управляемости современных образцов

бронетанковой военной техники определена роль программно-технических комплексов в модернизации образ-цов бронетанковой военной техники выявлены тенденции развития перспективных систем радиосвязи средств информационного обеспечения и навигации

Ключевые слова командная управляемость программно-технический комплекс DEVELOPMENT TREND FOR IMPROVING SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEXES TO ENHANCE COMMAND CONTROLLABILITY OF ADVANCED MODELS OF ARMORED VEHICLES FOR UNIFIED TACTICAL LEVEL CONTROL SYSTEM copy All rights reserved 2018 RA Bystrykh Director of RampD Center e-mail brasozvezdiesu RA Astashov Deputy Director of RampD Department е-mail astashovsozvezdiesu DM Utkin PhD in Engineering Science Head of Section JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article describes a complete analysis for improving command controllability of modern armored vehicles

defines the role of software and hardware complexes in modernization of armored vehicles and reveals development trends for advanced radio communication systems information support and navigation aids

Keywords command controllability software and hardware complexes В последнее время в мире резко возросло

количество локальных и региональных кон-фликтов в которых задействуется большое ко-личество людских и военных ресурсов При этом не вызывает сомнения тот факт что для получе-ния преимущества на поле боя у противобор-ствующих сторон необходимо наличие совре-менных и перспективных образцов различных типов вооружений Как показывают события в Сирии в подавляющем большинстве случаев обладание новейшими средствами ведения боя в частности применение модернизированных образцов бронетанковой военной техники (БТВТ) с успехом позволяет предопределить исход военных операций Своевременная мо-дернизация систем вооружений изделий БТВТ сухопутных войск и ВКС должна представлять собой единый процесс создания быстрой и мо-бильной целевой силы для решения кризисных ситуаций по всему миру

К модернизируемой технике предъявляются повышенные требования в части технических характеристик Так например наряду с тради-ционными требованиями к системам в изделиях БТВТ таких как требования по огневой мощи по защищенности и живучести тд на первый план выходит такое требование как командная управляемость [1‒3]

В общем случае под командной управляе-мостью понимается приспособленность подраз-делений и образцов БТВТ к изменению процес-сов своего функционирования под воздействием внешних управляющих команд в заданных усло-виях боевого применения

Командная управляемость оказывает непо-средственное влияние на общее время выполне-ния команд где в качестве оценочного показате-ля командной управляемости выступает время цикла управления

ISSN 1995-7009 34

НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Этапы и направления совершенствования ПТК образцов БТВТ

В начале двухтысячных для повышения ко-мандной управляемости изделий БТВТ предпо-лагалось их оснащение современными мно-гофункциональными многоканальными сред-ствами связи обеспечивающими открытую и маскированную радиосвязь тактического звена управления

Для удовлетворения потребности воинских формирований в радиосвязи в качестве основно-

го радиосредства удовлетворяющего предъяв-ляемым требованиям АО laquoКонцерн laquoСозвез-диеraquo были разработаны радиостанция Р-168-25У-2 и аппаратура внутренней связи коммута-ции и управления (АВСКУ) предназначенные для установки в объекты на колесном и гусенич-ном ходу

Основные характеристики радиостанции Р-168-25У-2 и АВСКУ формирующих комплекс средств связи (КСС) образцов БТВТ приведены на рис 1

Рис 1 Основные характеристики комплекса средств связи для образцов БТВТ

Однако при таком подходе к модернизации средств управления достаточно скоро пришли к выводу что в части радиосвязи улучшаются только некоторые конкретные функциональные возможности изделий БТВТ На современном же этапе при прогнозировании моделей войн буду-щего активно развивается концепция сетецен-тризма в основе которой лежит ориентация на повышение боевых возможностей воинских формирований за счет достижения информаци-онного превосходства объединения участников боевых действий в интегрированную систему Все сети сводятся в единое информационно-коммуникационное пространство функциони-рующее в реальном масштабе времени что поз-воляет войскам действовать намного эффектив-нее быстрее и результативнее [4‒6]

При этом на новый уровень необходимо вы-водить и командную управляемость которую следует трактовать как способность восприни-мать и реализовывать информацию поступаю-щую к образцу БТВТ действующему в составе подразделения Командная управляемость в но-

вой концепции реализуется в процессе решения следующих задач

‒ прием информации о противнике сосед-них объектах местности и преобразование ее в команды боевого управления

‒ подготовка данных для ведения огня и маневра и передача их в команды на системы управления огнем и движением

‒ оценка результатов огня и движения их корректировка

‒ защита информационного и речевого обмена

‒ обеспечение дистанционного управления движением и огнем

Для решения поставленных задач и оказа-ния влияния на общее время их выполнения бы-ла принята новая концепция построения ЕСУ ТЗ основанная на внедрении программно-технических комплексов (ПТК) в военную тех-нику

Можно выделить основные предоставляе-мые возможности ПТК

‒ организация радиосвязи

Техническая основа КСС ‒ радиостанция laquoАкведукraquo 5-го поколения (Р-168-25У-2) ‒ АВСКУ Функциональные возможности ‒ организация радиосвязи ‒ организация внутренней связи между членами экипажа изделия ВТ Технические характеристики 1) количество трактов приема и передачи ndash 2 2) дальность связи при максимальной мощности на антенну Р-168БШДА ndash 20 км 3) основные режимы работы фиксированная частота симплекс фиксированная частота симплекс ‒ техническое маскирование фиксированная частота двухчастотный симплекс псевдослучайная перестройка рабочей частоты адаптивная связь


РА БЫСТРЫХ РА АСТАШОВ ДМ УТКИН

‒ автоматизированное управление отдель-ными подразделениями отдельными изделиями военной техники (ВТ) и отдельными военнослу-жащими

‒ решение информационных расчетных и других задач в составе ЕСУ ТЗ в масштабе вре-мени близком к реальному

‒ формирование и отображение оперативно-тактической обстановки на электронной карте местности (ЭКМ) на месте и в движении образ-цов ВТ

Для обеспечения требований к командной управляемости образцов БТВТ потребовалось применить много новых технических решений от модернизации радиостанции Р-168-25У-2 до введения в состав ПТК радиостанций других диапазонов автоматизированных рабочих мест (АРМ) и аппаратуры спутниковой навигации (АСН)

Так например в новом разработанном ва-рианте радиостанции Р-168-25У-2 появился ра-диоканал оперативно-командной связи в диапа-зоне ДМВ1 (390-440 МГц) используемый для речевой радиосвязи диапазон МВ (30-108 МГц) стал использоваться преимущественно для пере-дачи данных Проведена модернизация радио-станции Р-168-25У-2 путем увеличения скорости передачи данных с 16 до 256 кбитс с адаптив-ным автоматическим изменением скорости пе-

редачи в зависимости от дальности (помеховой обстановки) В состав ПТК введена радиостан-ция Р-168МРА диапазона ДМВ2 (15-175 ГГц) для обеспечения высокоскоростной передачи данных со скоростью до 11 Мбитс на расстоя-ниях до 3 км Для интеграции в единую систему управления военнослужащих действующих в пешем порядке в современных ПТК обеспечена связь по передаче данных в диапазоне 24 ГГц (Wi-Fi) В состав ПТК был интегрирован блок телекоммуникационный модуль (ТКОМ) Дан-ный блок обеспечивает динамическую реконфи-гурацию телекоммуникационных настроек пу-тем автоматического формирования и ведения распределенного справочника абонентов авто-матический выбор оптимального канала связи для передачи информации (высокоскоростно-гонизкоскоростного) получение навигацион-ных данных и времени от АСН

Разработанные и введенные в состав ПТК АРМ и АСН позволили предоставить командиру информационное обеспечение процессов подго-товки и принятия решения планирования при-менения подчиненных частей (подразделений) а также постановки и доведения задач в составе автоматизированной системы управления

Состав функциональные возможности и технические характеристики современных ПТК представлены на рис 2

Рис 2 Состав функциональные возможности и технические характеристики современных ПТК образцов БТВТ входящих в состав ЕСУ ТЗ

Тенденции развития современных способов

и средств ведения боевых действий приводят к смещению направлений роста основных характе-

ристик и потенциальных возможностей образцов БТВТ в область автоматизации рабочих процес-сов по управлению огнем движением ситуаци-

Техническая основа ПТК ‒ модернизированная радиостанция laquoАкведукraquo 5-го поколения ‒ АВСКУ ‒ средства навигации ‒ средства вычислительной техники Функциональные возможности ‒ организация радиосвязи ‒ автоматизированное управление отдельными подразделениями отдельными изделиями ВТ и отдельными военнослужащими ‒ решение информационных расчетных и других задач в составе ЕСУ ТЗ в масштабе времени близком к реальному ‒ формирование и отображение оперативно-тактической обста-новки на ЭКМ на месте и в движении изделия ВТ Технические характеристики 1) количество автоматизированных рабочих мест ndash 1 2) количество радиоканалов оперативно-командной связи ‒ МВ диапазон (от 30 до 108 МГц) ndash скорость до 256 кбитс ‒ ДМВ1 диапазон (от 390 до 440 МГц) ndash скорость 12 кбитс ‒ ДМВ2 диапазон (от 15 до 24 ГГц) ndash канал высокоскоростной передачи данных со скоростью до 11 Мбитс



онной осведомленности За счет значительного усложнения различных комплексов и систем об-разцов БТВТ происходит повышение основных свойств боевых машин Так например с ростом огневой мощи образцов БТВТ произошло услож-нение комплекса управления огнем которое про-явилось в резком увеличении числа органов управления и средств отображения информации а также операций которые вынужден выполнять экипаж при подготовке и в процессе боевого применения вооружения БТВТ Это же можно в полной мере отнести и к средствам связи и к другим системам образца БТВТ

В связи с возросшими потенциальными возможностями современных образцов БТВТ по огневой мощи мобильности скорости переме-щения и оперативности решения боевых задач появились технические решения позволяющие расширить физические возможности экипажа по управлению различными системами образца БТВТ и взаимодействию систем между собой на поле боя Это в свою очередь определило пред-посылки для дальнейшей модернизации аппара-туры ПТК для образцов БТВТ по улучшению показателей командной управляемости

Данные тенденции отчетливо проявились при разработке образцов БТВТ на перспектив-ных платформах laquoАрматаraquo laquoКурганец-25raquo laquoБумерангraquo и позволили к уже имеющемуся

функционалу добавить новый а именно ‒ взаимодействие с бортовыми управляю-

щими системами объекта БТВТ ‒ автоматизированное формирование и пе-

редачу вышестоящему командиру интегральных показателей о текущем состоянии изделия ВТ (огневая мощь подвижность защищенность)

Кроме того использование системы само-ориентирующейся совместно с автоматизирован-ным рабочим местом (АРМ-ПТК) позволило ре-шить такие принципиально важные для образцов БТВТ задачи как прием и обработка внешних команд по управлению огнем и маневром танка (целе- и курсоуказания) определение ориентации корпуса а также совместно с приборным ком-плексом объекта БТВТ ndash определение угла и дальности до цели с последующим нанесением местоположения цели на электронную карту

В качестве перспективного задела проведе-ны исследования по возможности реализации дистанционного управления огнем и движением образцов БТВТ Результаты этих исследований позволяют уже сейчас говорить о значительном повышении уровня автоматизации подразделе-ний и как следствие выходе командной управ-ляемости объектов БТВТ на новый качествен-ный уровень

На рис 3 приведены направления совер-шенствования перспективных систем управле-ния образцов БТВТ в ЕСУ ТЗ

Рис 3 Направления совершенствования перспективных систем управления образцов БТВТ в ЕСУ ТЗ

Заключение Таким образом можно сделать вывод что

развитие программно-технических комплексов позволят значительно повысить уровень ко-

мандной управляемости за счет высокой вероят-ности доведения команд управления увеличения скорости передачи данных а также решения принципиально новых расчетных и специализи-

Техническая основа ПТК ‒ радиостанции 6-го поколения laquoАксионraquo ‒ АВСКУ ‒ специализированный вычислитель АРМ-ПТК предназначенный для применения в объектах БТВТ ‒ система самоориентирующаяся гироскопическая Добавление новых функциональных возможностей ‒ взаимодействие с бортовыми управляющими системами (БИУС) объекта БТВТ ‒ автоматизированное формирование и передача вышестоящему командиру информации о текущем состоянии изделия ВТ

‒ о техническом состоянии объекта БТВТ ‒ об интегральных показателях систем объекта БТВТ (боевая мощь подвижность и др) ‒ о наличии боеприпасов топлива и др

‒ взаимодействие с объектами БТВТ посредством IP-телефонии ‒ возможность дистанционного управления огнем и движением образцов БТВТ



рованных задач в составе автоматизированной системы управления Это в свою очередь при-водит к повышению эксплуатационных характе-ристик образцов БТВТ и исключению вероятно-сти ошибочных действий экипажа Литература

1 Парфенов ЕИ Методология обоснования тактико-технических требований к современным об-разцам БТВТ Танкостроение Состояние и перспек-тивы М Минобороны России 2006 С 22‒33

2 Халитов В От laquoТерминатораraquo до боевых си-стем будущего о главных преимуществах танковой армады России [Электронный ресурс] Режим досту-па httptassruarmiya-i-opk4687080

3 Шевченко АА Актуальные вопросы развития отечественного бронетанкового вооружения и техни-

ки и высокозащищенных военных автомобилей [Электронный ресурс] Режим доступа httpfederalbookrufilesOPKSoderjanieOPK-10III Shevchenkopdf

4 Канчуков С Что такое сетецентризм и как к нему прийти [Электронный ресурс] Режим доступа httpwwwiarexruarticles44355html

5 Кондратьев А Сетецентрический фронт [Электронный ресурс] Режим доступа httpwwwoboronaruincludesperiodicsmaintheme20110210211255558detailhtml

6 Савин СВ Сетецентрическая и сетевая война Введение в концепцию М Евразийское движение 2011 130 с




УДК 6213969 НОСИМЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ Авторы 2018 ОА Глазунов ктн начальник сектора АН Мокроусов руководитель проекта ТВ Осицкая начальник отдела e-mail tvosozvezdiesu АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Предложена структура управляющего устройства в системе ЕСУ ТЗ образуемой мобильными

пользователями Комплексы построенные на основе данной структуры предназначены для сокращения времени на постановку задач управления за счет применения встроенных алгоритмов информационно-расчетных задач автоматизированного формирования ситуационной задачи в графическом и текстовом виде передачи данных по высокоскоростному каналу автоматизированного определения местоположения каждого пользователя

Ключевые слова управляющее устройство коммуникатор терминал мобильный пользователь PORTABLE SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEXES All rights reserved 2018 OA Glazunov PhD in Engineering Science Head of Sector AN Mokrousov Project Manager TV Ositskaya Head of Department e-mail tvosozvezdiesu JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article offers a structure of a controller within the Unified Tactical Level Command and Control System to

be formed by mobile users Complexes based on the structure are intended to minimize the time needed for command and control mission statement through the following solutions application of integrated algorithms of information and computing tasks automated setting of a situational task represented in graphical and text forms high-speed data transmission automated identification of userrsquos location

Keywords controller communicator terminal mobile user

Программно-технические комплексы (ПТК) являются основой систем связи ПТК выполняют функцию системы управления которая позволя-ет автоматизировать регулирование потоков ин-формации и увеличить функциональные воз-можности элементов системы Особое внимание при разработке системы управления должно уделяться носимым ПТК (НПТК) поскольку они обеспечивает повышение возможностей личного состава всего подразделения в условиях воору-женного конфликта

В связи с этим актуальна задача разработки элементов НПТК размещаемых на отдельном пользователе которые позволяли бы увеличить эффективность производительность и управля-емость всего локального окружения в этих усло-виях Необходимость решения этой задачи обу-словлена тем что существующая на сегодняш-ний день экипировка личного состава силовых

структур и оснащение их специальными сред-ствами не в полной мере соответствуют совре-менным требованиям тактики основанной на новых подходах к выполнению боевых типовых и специальных задач [1]

Стандартная функциональная схема системы управления изображена на рис 1 Она состоит из следующих элементов [2]

‒ чувствительные устройства (ЧУ) ndash для измерения подаваемых на управляющее устрой-ство (УУ) сигналов

‒ вычислительные устройства (ВУ) ndash для реализации алгоритма работы УУ

‒ исполнительные устройства (ИУ) ndash для непосредственного управления объектом

На УУ поступают три вида сигналов ‒ информация о величине X определяющей

состояние объекта (О)

ISSN 1995-7009 39

ОА ГЛАЗУНОВ АН МОКРОУСОВ ТВ ОСИЦКАЯ

‒ информация о величине XЗ задающей цель управления

‒ информация о F ndash возмущениях нару-

шающих режим работы объекта а он сам вырабатывает сигнал управления U

F

XUИУВУЧУ

XЗ

УУО

Рис 1 Общая блок-схема системы управления

В АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo разработана архитектура УУ для НПТК конкретная реализа-ция которой приведена на рис 2 В данной архи-тектуре различают три подсистемы каждая из которых выполняет свою роль [3]

‒ коммуникатор выполняет роль вычисли-тельного устройства

‒ терминал выполняет роль чувствительно-го устройства

‒ радиостанция выполняет роль исполни-тельного устройства

Рис 2 Блок-схема системы управления НПТК

Подобное построение УУ позволит автоматизировать управление потоками информации увеличить функциональные

возможности и мобильность отдельных пользователей На основе этого обеспечивается возможность взаимодействия и связи в


НОСИМЫЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

автоматизированном и неавтоматизированном режимах информационная безопасность и помехозащищенность связи и передачи данных определение местоположения и адаптивная осведомленность на всех уровнях

Предложенная структура УУ реализована в программном обеспечении позволяющем вместо одного высокопроизводительного процессора использовать распределенную архитектуру из нескольких более простых и менее мощных процессоров каждый из которых выполняет только определенную часть общей задачи

(маршрутизация фильтрация учет трафика функции сетевого моста работа с несколькими сетевыми интерфейсами одновременно) Данное построение программного обеспечения повышает производительность надежность и безопасность системы управления

Примером практической реализации УУ представленной на рис 2 является разработан-ный в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo комплект пе-реносимый Р-175 принятый на снабжение Во-оруженных Сил РФ Комплект Р-175 представ-лен на рис 3

Рис 3 Комплект Р-175 как пример реализации УУ

Комплект переносимый (УНКВ-07) Назначение bull автоматизация управления bull повышение живучести bull увеличение боевых возможностей и мо-

бильности тактических групп и отдельных воен-нослужащих

bull является составной частью базовых ком-плектов ЕСУ ТЗ

bull обеспечивает должностным лицам уровня рота‒взвод‒отделение‒военнослужащий воз-можность взаимодействия управления и связи в автоматизированном и неавтоматизированном режиме

Технические характеристики bull время определения координат собственно-

го местоположения в СНС ГЛОНАССGPS ‒ не более 3 мин

bull время непрерывной работы без подзарядки аккумуляторных батарей ‒ не менее 8 ч

bull масса 4 кг

Состав bull терминал тактический ТТ-65 bull коммуникатор абонентский АК-35 bull радиостанция P-168-05УМ

Функциональные возможности ‒ одновременная передача речи и данных в

режиме СКЗИ по УКВ радиоканалу с дально-стью связи до 25 км

‒ передача данных в режиме СКЗИ по кана-лу широкополосного доступа стандарта IEEE 80211bg

‒ определение координат собственного ме-стоположения в СНС ГЛОНАССGPS отчет хранение и индикация текущего времени

‒ обмен навигационной информацией со-общениями и документами в локальных сетях

‒ отображение местоположения объектов противника и своих подразделений на фоне цифровой карты местности

‒ паролевая система защиты от несанкцио-нированного доступа

‒ встроенный автоматический контроль ра-ботоспособности и диагностика технических средств

‒ сенсорное управление + возможность ра-боты с клавиатурой

‒ подключение технических средств по ин-терфейсам RS-232 USB и Ethernet

‒ обеспечение совместной работы с лазер-ными дальномерами РЛС БПЛА

‒ размещение на экипировке военнослужа-щего



t1t2

t6

t7

t8

t3

t9

t11

t13t14

t16

t18 t17

t15

t19

t10

t12

P4

P2

P5

P1

P7

P8

P10 P11

P9

t20

t22

P6

t21

t23

t25

t26

t27

t4

P3

t24

t5

t28

Рис 4 Сеть Петри при функционировании вычислительного устройства (коммуникатора)

условия P1 P2 P11 ‒ обработка информации в составных частях устройства события t1 t2 t28 ‒ обмен информацией с оконечными устройствами

Наглядное представление функционирова-ния подсистем Р-175 дает их описание с помо-щью сетей Петри [4] Например сеть Петри для вычислительного устройства (коммуникатор) представлена на рис 4

Заключение В целом Р-175 работающий в соответствии

с разработанным программным обеспечением позволяет значительно сократить время на по-становку задач управления подключение новых или дополнительных образцов радиоэлектрон-ного оборудования за счет открытой архитекту-ры электронной платформы

Данные характеристики Р-175 дают возможность автоматизировать управление повысить живучесть увеличить боевые возможности и мобильность тактических групп и отдельных военнослужащих в ЕСУ ТЗ обеспечивают должностным лицам уровня

рота‒взвод‒отделение‒военнослужащий возмо-жность взаимодействия управления и связи в автоматизированном и неавтоматизированном режимах Литература

1 Руководство российской армии проявляет заметный интерес к экипировке военнослужащих нового поколения [Электронный ресурс] Режим доступа httpwwwarms-exporu 05505705212405 2051053051html

2 Юревич ЕИ Теория автоматического управ-ления учебник для вузов 2-е изд перераб и доп СПб Энергия 1975 416 с

3 Глазунов ОА Мокроусов АН Осицкая ТВ Носимый программно-технический комплекс Ин-формационно-измерительные и управляющие систе-мы 2012 Т 10 12 С 23‒30

4 Питерсон Дж Теория сетей Петри и модели-рование систем пер с англ М Мир 1984 Статья поступила в редакцию 14 марта 2018 года



УДК 6213969 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ РАДИОКАНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ Авторы 2018 СВ Иевлев руководитель программ e-mail ievlevyandexru СВ Кривопустов директор НТЦ e-mail ksvksvramblerru АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Изложено состояние разработки АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo и применения в интересах систем управле-

ния новой области техники связи и информатики ndash помехозащищенных радиоканалов управления Показаны области применения этих радиоканалов основные характеристики и пути их достижения Рассмотрены перспективы развития системы радиоканалов вытекающие из тенденций развития объектов и систем их управления

Ключевые слова автоматизированные системы управления программно-определяемые радиосредства согласованные фильтры гарантированные характеристики доведения

THE STATE AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF THE CONTROL RADIO CHANNEL SYSTEM All rights reserved 2018 SV Ievlev Program Manager e-mail ievlevyandexru SV Krivopustov Director of RampD Center e-mail ksvramblerru JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article describes the current state of development and application of brand-new noise-proof control radio

channels for communication and IT control systems elaborated by JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo The publication also covers applications and basic characteristics of the radio channels including the methods needed to achieve such characteristics and prospects for development of the radio channel system based on the trends in development of con-trolled objects and respective control systems

Keywords automated control systems Software Defined Radio (SDR) matched filters guaranteed communica-tion characteristics

Радиоканалы управления предназначены

для обеспечения устойчивого обмена информа-цией между территориально разнесенными зве-ньями автоматизированных систем управления По этим радиоканалам доводится приоритетная информация сравнительно небольшого объема реализующая необходимые управляющие воз-действия на элементы систем в основных режи-мах их применения в том числе решающих стратегические задачи и размещенных на объек-тах различного вида базирования (наземных морских воздушных)

Решаемые с помощью радиоканалов управ-ления задачи определили следующие основные особенности их построения

‒ обеспечение технологической безопасно-сти при создании технических средств радиока-налов на основе применения исключительно отечественной элементной базы и программного обеспечения

‒ высокие вероятностно-временные харак-теристики доведения информации

‒ высокая устойчивость технических средств и каналов в целом к различного вида воздействи-ям в том числе преднамеренным помехам

Работы по созданию радиоканалов управле-ния ведутся в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo почти 50 лет За это время сформировалась целая об-ласть техники на основе нескольких поколений связных и информационных технологий Кон-церном обеспечивается полный цикл разработ-ки серийного производства и обеспечения экс-плуатации радиоканалов Радиоканалы исполь-зуются несколькими поколениями систем управления различного назначения

Радиоканалы управления работают в не-скольких диапазонах частот ndash от низкочастот-ных до высокочастотных что позволяет полу-чить высокие характеристики доведения в раз-личных условиях применения Высокочастотные каналы ориентированы на обеспечение доведе-

ISSN 1995-7009 43

СВ ИЕВЛЕВ СВ КРИВОПУСТОВ

ния по всей территории обслуживания за мини-мальное время малые габариты антенн этих диапазонов частот позволяют разместить техни-ческие средства радиоканалов практически на любых подвижных объектах Низкочастотные каналы и соответствующие средства ориентиро-ваны на доведение с высокой вероятностью в условиях воздействий как на каналы так и на объекты размещения средств Этому способ-ствует относительная стабильность условий рас-пространения радиоволн с малым затуханием сигналов на больших дальностях и возможность применения в необходимых случаях подземных (защищенных) и подводных (скрытых) антенн

Работа радиоканалов управления организу-ется административно-диспетчерской службой оснащенной специальными техническими сред-ствами и программным обеспечением и решаю-щей задачи поддержания постоянной готовности радиоканалов к применению ввода в модемы и кодеки текущих параметров каналов и их смены с учетом изменения условий применения кана-лов В необходимых случаях организуется рабо-та в режиме ретрансляции

Аппаратура радиоканалов на объектах раз-мещения не требует участия оператора в своей работе включается по команде от смежного зве-на управления и функционирует в полностью автоматическом режиме

Радиоканалы управления отличаются высо-кой помехозащищенностью которая достигается применением оптимальных методов обработки широкополосных сигналов помехоустойчивого кодирования селекции и подавления различного рода помех

По мере совершенствования элементной ба-зы модемы обеспечивающие формирование и обработку широкополосных сигналов для раз-личных поколений разработанной аппаратуры прошли путь от использования согласованных фильтров на аналоговых линиях задержки через аналого-цифровые корреляторы к чисто цифро-вым устройствам Устройства селекции и подав-ления помех также начинались как прецизион-ные аналоговые laquoгребенкиraquo фильтров усилите-лей и ключей с постепенным переходом к циф-ровым устройствам

Цифровая реализация модемов кодеков и устройств подавления помех сделала возмож-ным в ряде последних разработок использовать технологию программно-определяемых радио-средств позволяющую проводить модерниза-цию средств на уровне программного обеспе-

чения с целью быстрого и относительно эконо-мичного запуска новых сервисов без приобре-тения и освоения нового дорогостоящего обо-рудования

Цифровая реализация позволила также раз-работать и реализовать новые алгоритмы повы-шения помехозащищенности и уменьшения времени доведения В ряде случаев основные характеристики радиоканалов в части степени подавления комплекса различных помех и ми-нимизации времени доведения приблизились к теоретически достижимым пределам

В ходе создания радиоканалов управления было решено множество задач по разработке необходимых для этого устройств и алгорит-мов Например созданы заглубленные защи-щенные антенные решетки с распределенными элементами передающего центра обеспечива-ющими подведение сигнала к каждому элемен-ту решетки усиление мощности и необходимое фазирование Разработаны и реализованы мето-ды излучения широкополосных сигналов узко-полосными антеннами без потерь в согласую-щих устройствах Разработаны типовые кон-струкции аппаратуры для различных условий ее эксплуатации

Перспективы развития радиоканалов управ-ления лежат в направлениях дальнейшего со-вершенствования характеристик технических средств повышения характеристик доведения в каналах и формирования на их основе системы радиоканалов

Актуальность формирования нового облика системы радиоканалов управления обусловлена появлением в настоящее время новых совер-шенных объектов управления как правило раз-мещенных на мобильных объектах различного вида базирования Данные объекты потребовали их включения в контуры управления с помощью новых модификаций систем управления Разви-тие этих систем происходило обычно с исполь-зованием оригинальных алгоритмов и протоко-лов взаимодействия со смежными системами Для функционирования в реальных условиях применения этим системам управления требу-ются радиоканалы управления с гарантирован-ными характеристиками доведения Поэтому необходима система радиоканалов управления построенная на единых системных протоколах и единых протоколах взаимодействия с различны-ми системами управления Она позволит обес-печить доведение информации в интересах всех разрабатываемых систем управления и должна


СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ РАДИОКАНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ

интегрировать в себя находящиеся в эксплуата-ции радиоканалы управления

Повышение характеристик доведения во вновь разрабатываемых каналах должно прово-диться на основе их приближения к теоретиче-ски обоснованным пределам и реализации в том числе ранее разработанных и апробированных алгоритмов Совершенствование технических средств при этом требует учета перспектив раз-вития отечественной элементной базы и связан-ных с этим ограничений Новая элементная база должна позволить также уменьшить массогаба-ритные характеристики аппаратуры и расширить

возможность ее использования на различных объектах

В настоящее время в АО laquoКонцерн laquoСо-звездиеraquo ведется ряд опытно-конструкторских работ направленных на создание нового облика аппаратуры и системы радиоканалов управления с использованием последних достижений пред-приятий разрабатывающих новую отечествен-ную элементную базу с целью реализации намеченных путей развития




УДК 6213964 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ КОМПЛЕКСОВ ПВО-ПРО copy Автор 2018 ДЮ Чаркин директор НТЦ АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo e-mail officesozvezdiesu

Рассматриваются особенности функционирования систем радиосвязи комплексов ПВО-ПРО Отмечены основные факторы снижающие помехоустойчивость систем связи Предложены методы и квазиоптимальные алгоритмы направленные на снижение влияния негативных факторов на работу системы связи

Ключевые слова системы радиосвязи цифровые антенные решетки эквалайзер гибридные ППРЧШПС системы PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF RADIO COMMUNICATION SYSTEMS FOR ANTI-AIRCRAFT DEFENSE AND MISSILE DEFENSE COMPLEXES copy All rights reserved 2018 DYu Charkin Director of RampD Center JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo e-mail officesozvezdiesu

The article describes the features of functioning of radio communication systems intended for anti-aircraft de-fense and missile defense complexes highlights the key factors that affect noise immunity of communication systems and offers methods and quasioptimal algorithms intended to reduce the impact of adverse factors on the performance of a communication system

Keywords radio communication systems digital phased arrays equalizer hybrid frequency-hoppingpseudonoise signal (FHPNS) systems

В современных комплексах ПВО-ПРО ор-

ганизуются системы радиосвязи использующие технологию прямой видимости Сеть связи должна обеспечивать надежный обмен данными и информацией в реальном или близком к ре-альному масштабе времени между распределен-ными на местности батареями вышестоящими штабами соседними боевыми подразделениями и подразделениями поддержки Система связи должна обладать достаточной избыточностью с тем чтобы обеспечивать непрерывную связь Для успешного выполнения боевых операций подразделение должно поддерживать работо-способность системы связи которая должна обеспечивать контроль за воздушными боями cвязь командных административных и логисти-ческих единиц с вышестоящими штабами и под-чиненными им подразделениями

С ростом потока передаваемой информации при разработке системы связи необходимо ис-пользовать сложные многопозиционные сигна-лы которые для повышения помехоустойчиво-сти требуют применения дополнительных мер позволяющих компенсировать влияние различ-ных негативных факторов В работе рассматри-ваются различные перспективные подходы поз-воляющие увеличить помехоустойчивость со-временных систем связи комплексов ПВО-ПРО

Особенности функционирования систем связи комплексов ПВО-ПРО

На современном театре военных действий подразделение ПВО-ПРО может интегрировать-ся в состав бригады сухопутных войск как со-ставной части корпуса или подразделения уров-ня выше корпуса От этой системы может потре-боваться участие в команде по обеспечению действий оперативных группировок и экспеди-ционных корпусов В этом случае организация и качество связи существенным образом зависят от размещения системы ПВО на местности Ха-рактерной особенностью работы комплексов является ярко выраженная радиальная структура построения системы связи Информационное взаимодействие строится от laquoцентраraquo к laquoведо-мымraquo Это связано с особенностью функциони-рования боевых алгоритмов работы комплексов и определяет ряд дополнительных ограничений для системы связи

Для систем связи предусмотрены следующие меры защиты от помех в том числе в условиях помех различного происхождения высокий энер-гетический потенциал режим псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) в широком диапазоне помехоустойчивое кодирование

ISSN 1995-7009 46

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ КОМПЛЕКСОВ ПВО-ПРО

Системы связи комплексов размещаются на мобильных объектах а следовательно при их разработке необходимо учитывать ограничен-ные энергетические ресурсы которые могут быть предоставлены

Исходя из вышесказанного в системах свя-зи комплексов ПВО-ПРО актуальны и востребо-ваны методы позволяющие повышать рабочее отношение сигналndashшум за счет высокоэффек-тивных алгоритмов обработки сигнала при его передаче и приеме

Факторы влияющие на снижение помехо-устойчивости систем связи

Одним из основных факторов ухудшающих помехоустойчивость системы связи является не-идеальность передаточной характеристики канала распространения Это связано с тем что в канале связи сигнал претерпевает искажения вызванные различными физическими явлениями [1]

Многолучевое распространение возникает в результате отражения рассеяния и дифракции электромагнитных волн при взаимодействии с различными объектами в пространстве Таким образом сигнал в приемной антенне содержит сумму волн с различными задержками ампли-тудами и фазами Суперпозиция этих волн при-водит к изменению амплитуды и фазы принима-емого сигнала

Затенение вызывается объектами такими как здания холмы деревья и тп оказывающи-мися на пути сигнала и ограничивающими пря-мую видимость между передатчиком и прием-ником Изменения параметров сигнала во вре-мени вызванные затенением обычно относят к медленным замираниям

Потери в тракте характеризуются как зави-симость падения средней мощности сигнала от расстояния между передатчиком и приемником В условиях прямой видимости в рамках двулу-чевой модели Введенского средняя мощность сигнала уменьшается пропорционально четвер-той степени расстояния между передатчиком и приемником

Ещё одним фактором ухудшающим работу системы связи является нелинейность переда-ющего радиотракта [2] При формировании и усилении полезного сигнала из-за нелинейного характера устройств передающего тракта возни-кают различные внеполосные излучения Внепо-лосные составляющие не попадающие в частот-ную область канала передачи например гармо-ники рабочей частоты достаточно просто по-

давляются выходным фильтром Интермодуля-ционные составляющие нечётного порядка наоборот лежат вблизи рабочей частоты и непо-средственно проходят на выход передающего устройства Уменьшить их уровень простыми методами уже не удаётся Помимо появления излучения в соседнем канале нелинейность вы-ходного тракта приводит также к искажению сигнала и в основной его полосе что увеличива-ет вероятность битовой ошибки и уменьшает достоверность приёма

В качестве источников внутри- и внеполос-ных радиоизлучений могут выступать различ-ные устройства передающего тракта модулятор синтезатор частот смеситель но основным устройством вносящим нелинейные искажения в полезный сигнал является усилитель мощно-сти (УМ) С одной стороны обеспечение высо-кой энергетической эффективности является крайне важным требованием предъявляемым к усилителям мощности так как при этом мини-мизируется потребляемая мощность от источни-ков питания снижаются расходы на энергопо-требление С другой стороны именно при рабо-те в энергоэффективном режиме усилитель в наибольшей степени начинает проявлять нели-нейные свойства Таким образом при разработ-ке передающего тракта возникает вопрос поиска компромисса между линейностью системы и ее энергоэффективностью

И наконец часто системе связи приходится работать в условиях воздействия мешающих сигналов ndash помех Помехи могут иметь есте-ственное или искусственное происхождение создаваться непреднамеренно (взаимные внут-рисистемные помехи) или преднамеренно стан-цией радиоподавления

Таким образом в рамках совершенствова-ния систем связи возникают следующие задачи требующие разрешения

ndash совершенствование методов борьбы с многолучевостью [1]

ndash разработка алгоритмов линеаризации пе-редающего тракта в условиях высокой энер-гоэффективности [2]

ndash поиск средств повышения дальности связи и скорости передачи информации за счет созда-ния высокоэффективных антенных систем [3] применения ретрансляторов [4ndash6]

ndash анализ влияния внутрисистемных помех на системы связи с ППРЧ [7] и разработка алго-ритмов создания ортогональных ансамблей по-следовательностей ППРЧ минимизирующих


ДЮ ЧАРКИН

взаимные помехи образованные сигналами с ППРЧ [8]

ndash разработка новых и совершенствование существующих методов и устройств борьбы с преднамеренными помехами за счет применения алгоритмов пространственной фильтрации по-мех [3] сигналов с расширенным спектром в том числе гибридных ШПСППРЧ сигналов совместно с перемежением и помехоустойчивым кодированием [9ndash14]

Пути повышения помехоустойчивости си-стем связи при воздействии дестабилизиру-ющих факторов

Рассмотрим возможные пути повышения помехоустойчивости систем связи комплексов ПВО-ПРО при воздействии дестабилизирующих факторов

Для борьбы с вызванной каналом межсим-вольной интерференцией (МСИ) которая возни-кает вследствие многолучевого распространения радиоволн может использоваться процедура выравнивания сигнала (эквализация) [1] которая заключается в использовании методов собира-ющих рассеянную энергию символа в её исход-ный временной интервал Если канал является частотно-селективным эквалайзер (устройство выравнивания) усиливает частотные компонен-ты с малыми амплитудами и ослабляет с боль-шими Эквалайзеры обычно реализуются во временной или частотной области

Проведённые в [1] исследования показали что для систем радиосвязи работающих на од-ной несущей частоте в пакетном режиме более эффективными с точки зрения обеспечения по-мехоустойчивости и сложности аппаратной реа-лизации являются частотные эквалайзеры поз-воляющие выравнивать характеристики каналов как со слабой так и с сильной частотной селек-тивностью При оценке частотной характеристи-ки канала необходимо применять алгоритмы шумоподавления Например предложенный в [1] алгоритм вейвлетного шумоподавления поз-воляет увеличить помехоустойчивость системы связи на 2ndash4 дБ

Стандартный подход к формированию сиг-нала для систем c частотной эквализацией ndash это вставка циклического префикса необходимая для предотвращения межблочной интерферен-ции вследствие свойства цикличности операций с помощью дискретных преобразований Фурье Однако это снижает пропускную способность канала связи Следовательно необходим такой

метод который позволит избежать этого недо-статка с сохранением качества выравнивания сигнала Так в работе [1] предлагается алгоритм частотного выравнивания на основе метода хра-нения перекрытий который не предполагает ис-пользования циклических префиксов при фор-мировании сигнала

Для уменьшения искажений вносимых уси-лителем мощности в современных системах связи применяют метод цифровых предыскаже-ний главная идея которого состоит в добавле-нии цифрового блока ndash корректора вносящего искажения в сигнал до того как он поступит на вход усилителя Основными узлами системы с цифровыми предыскажениями являются цифро-вой корректор и блок адаптации Блок цифрово-го корректора реализует комплексную характе-ристику обратную к соответствующей характе-ристике усилителя а блок адаптации подстраи-вает эту характеристику под изменяющиеся условия работы устройства (температура старе-ние активных элементов и прочее)

Для нахождения параметров корректора ис-пользуют известные из теории адаптивной фильтрации сигналов алгоритмы такие как ме-тод стохастического градиента и рекурсивный метод наименьших квадратов Основным пре-имуществом первого алгоритма является его вы-числительная и алгоритмическая простота за которую приходится платить низкой скоростью адаптации и тщательным подбором шага сходи-мости Второй алгоритм обладает большей ско-ростью сходимости по сравнению с первым но при этом он требует больше арифметических операций на один отсчет сигнала Недостатком обоих алгоритмов является то что они могут расходиться при плохой обусловленности кор-реляционной матрицы

Компромиссным решением задачи иденти-фикации нелинейной системы может служить метод сопряженных градиентов [2] Данный ал-горитм обладает следующими преимуществами не расходится даже если корреляционная матри-ца плохо обусловлена обладает достаточно быстрой сходимостью и не требует никаких до-полнительных подбираемых параметров По-дробно возможность применения данного алго-ритма для идентификации моделей цифрового корректора и эффективность его функционирова-ния при пакетном режиме работы системы рас-смотрены в [2] Теоретически и эксперименталь-но установлено что применение метода цифро-вых предыскажений позволяет снизить уровень внеполосных излучений сигнала на 15ndash18 дБ



увеличив при этом уровень выходного отноше-ния сигналndashшум на 12ndash15 дБ

Современная радиотехническая обстановка характеризуется быстро меняющейся радиосце-ной при наличии пассивного и активного проти-водействия Это требует разработки многофунк-циональных радиоэлектронных комплексов лег-ко адаптируемых к конкретным условиям в окружающей помеховой ситуации и значитель-ного усовершенствования характеристик радио-систем находящихся в составе комплекса Одной из наиболее важных частей радиосистемы явля-ется антенный модуль в значительной степени определяющий характеристики радиосистемы в целом (дальность действия возможность функ-ционирования в помеховых условиях)

Изначально для комплексов связи ПВО-ПРО применялись ненаправленные антенны с круговыми в горизонтальной плоскости диа-граммами направленности (ДН) которые обес-печивали равномерное покрытие территории возможной связи При использовании таких ан-тенн лишь часть излучения оказывается полез-ной попадая в сектор расположения абонента Остальная часть излучения теряется рассеива-ясь в пространстве и создавая помехи для других абонентов Это потребовало создания фазиро-ванных антенных решёток которые позволили увеличить излучаемую мощность без увеличе-ния энергопотребления системы и применить быстрое электронное сканирование луча

Ещё большие преимущества можно полу-чить если применять цифровые антенные ре-шётки (ЦАР) С их помощью можно формиро-вать ДН не только с учётом направления прихо-да полезного сигнала но и путем одновременно-го формирования нулей ориентированных в направлении прихода помех Так например в [3] показано что за счёт применения алгоритмов пространственной фильтрации в радиомодемах на основе малоэлементных кольцевых антенных решёток возможно увеличение помехоустойчи-вости системы связи на 28 дБ при попадании помехи вне основного лепестка ДН

Увеличить дальность радиосвязи возможно не только применяя антенны с узкой диаграммой направленности но и за счёт использования ре-трансляторов В [4 5] в рамках двулучевой мо-дели затухания сигналов проведен сравнитель-ный анализ помехоустойчивости и пропускной способности радиорелейных линий с AF и DF протоколами Полученные результаты позволя-ют в каждой конкретной ситуации в зависимо-

сти от сложности реализации и требований к помехоустойчивости и пропускной способности выбрать приемлемый вариант протокола В со-временных условиях кроме помехоустойчивости важным показателем является скорость передачи информации при фиксированной вероятности ошибки на бит В связи с этим возникает необ-ходимость в выборе сигнальных конструкций с высокой спектральной эффективностью В [6] проведен анализ влияния дальности связи на скорость передачи для распространенных видов модуляции в условиях прямой видимости

Системе связи комплекса ПВО-ПРО прису-щи внутрисистемные (взаимные) помехи Ана-лиз вероятности ошибки на бит при множе-ственном доступе в сетях с ППРЧ проведенный в [7] выявил что основным негативным факто-ром является столкновение частот различных пользователей сети С целью уменьшения этого негативного явления в [8] предложен алгоритм конструирования оптимального ППРЧ ансамбля на основе М-последовательностей (последова-тельности ансамбля не содержат совпадающих частот) Так как выделенные пользователям сети последовательности ППРЧ периодически обнов-ляются во времени то проведена также оценка возможного числа ансамблей обеспечивающих практически неограниченный период работы сети без повторного использования последова-тельностей ППРЧ

Особое место занимают преднамеренные помехи создаваемые станцией радиоподавле-ния Помехозащищенность совместно с высокой скоростью передачи в условиях преднамеренных помех достигается за счет совместного примене-ния сигналов с расширенным спектром в том числе гибридных систем ППРЧШПС и помехо-устойчивого кодирования [9ndash14]

Разработка современной аппаратуры для систем связи комплексов ПВО-ПРО осуществ-ляется в виде унифицированных модулей с при-менением SDR-технологии Применение данной технологии позволяет программными средства-ми осуществлять стыковку с существующим парком и проводить адаптацию системы к кон-кретным условиям функционирования

Заключение

К основным направлениям повышающим помехозащищенность систем связи комплексов ПВО-ПРО следует отнести

1 Разработку цифровых алгоритмов и их программную и аппаратную реализацию


ДЮ ЧАРКИН

направленную на уменьшение межсимвольной интерференции вызванной многолучевым рас-пространением сигналов Данный комплекс ме-роприятий позволит повысить помехоустойчи-вость и дальность радиосвязи в условиях гори-стой лесистой местности а также при наличии застроек и холмистости местности

2 Разработку цифровых адаптивных мето-дов предыскажений для линеаризации передаю-щего тракта систем связи комплексов что поз-волит снизить уровень внеполосных излучений передаваемого сигнала и увеличить отношение сигналndashшум на выходе передатчика при его ра-боте в режиме высокой энергоэффективности

3 Разработку цифровых антенных решёток и алгоритмов пространственной фильтрации по-мех Применение цифровых антенных решеток приведет к увеличению дальности связи увели-чению скрытности и уменьшению времени адап-тации к изменяющейся помеховой обстановке

4 Разработку модемов для радиорелейной связи Применение данного вида связи повысит дальность связи и скорость передачи информа-ции на большие расстояния

5 Разработку алгоритмов конструирования оптимальных ППРЧ ансамблей Применение оптимальных ППРЧ последовательностей сни-зит уровень взаимных помех и повысит струк-турную скрытность используемых сигналов

6 Разработку новых и совершенствование существующих сигналов с расширенным спек-тром в том числе гибридных ППРЧШПС При-менение таких сигналов совместно с перемеже-нием и помехоустойчивым кодированием позво-лит осуществлять помехозащищенную связь для широкого класса преднамеренных помех стан-ции подавления

Литература

1 Аверина ЛИ Каменцев ОК Лафицкий АЮ Чаркин ДЮ Повышение помехоустойчивости си-стемы связи на одной несущей в условиях многолу-чевого распространения Вестник Воронежского государственного университета Сер Физика Мате-матика Воронеж 2018 1 С 5ndash14

2 Аверина ЛИ Малев АС Чаркин ДЮ Оцен-ка эффективности применения метода цифровых предыскажений с алгоритмами уменьшения пик-фактора для сигналов с частотным мультиплексиро-ванием Теория и техника радиосвязи 2017 3 С 59ndash65

3 Аверина ЛИ Корольков МА Увеличение помехоустойчивости систем военной связи с помо-щью цифровых антенных решёток Вестник воз-душно-космической обороны 2017 3 (15) С 7ndash12

4 Чаркин ДЮ Оценка помехоустойчивости се-ти радиосвязи комплекса управления Теория и тех-ника радиосвязи 2016 1 С 32ndash38

5 Чаркин ДЮ Сравнительный анализ эффек-тивности AF- и DF-протоколов сети радиосвязи ком-плекса управления Теория и техника радиосвязи 2016 1 С 39ndash45

6 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Зависимость скорости передачи данных от дальности связи в условиях пря-мой видимости Теория и техника радиосвязи 2017 1 С 23ndash32

7 Борисов ВИ Лимарев АЕ Лепендин АВ Чаркин ДЮ Вероятность ошибки на бит при множе-ственном доступе в сетях с ППРЧ Теория и техника радиосвязи 2015 4 С 36ndash46

8 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Ли-марев АЕ Прохоров ВЕ Конструирование оптималь-ного ППРЧ ансамбля на основе М-последовательностей Теория и техника радиосвязи 2017 1 С 41ndash49

9 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Сравнительный анализ помехоустойчивости и скрытности различных мето-дов расширения спектра сигналов Часть 1 Помехо-устойчивость Теория и техника радиосвязи 2017 4 С 18ndash25

10 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Сравнительный анализ помехоустойчивости и скрытности различных мето-дов расширения спектра сигналов Часть 2 Скрыт-ность Теория и техника радиосвязи 2017 4 С 25ndash33

11 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Алгоритмы временной и частотной синхронизации сигналов с ППРЧ Часть 1 Вхождение в синхронизм Теория и техника радио-связи 2017 2 С 23ndash32

12 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Алгоритмы временной и частотной синхронизации сигналов с ППРЧ Часть 2 Удержание синхронизма Теория и техника радио-связи 2017 2 С 33ndash36

13 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Гибридные ППРЧШПС системы связи Часть 1 Основы теории Теория и техника радиосвязи 2017 3 С 41ndash51

14 Чаркин ДЮ Алехин СЮ Григорьев ЕВ Лимарев АЕ Прохоров ВЕ Гибридные ППРЧШПС системы связи Часть 2 Вариант реализации Теория и техника радиосвязи 2017 3 С 52ndash58




УДК 621391 ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМАХ СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ Авторы 2018 ВИ Штефан дэн ктн генеральный директор e-mail box-vegatechno-rru АА Лукьяненко начальник НТО АО laquoВНИИ laquoВегаraquo г Воронеж

Рассмотрены направления развития процесса разработки средств и комплексов для систем специальной

связи в АО laquoВНИИ laquoВегаraquo Обозначены направления развития телекоммуникационных технологий в системах специальной связи Рассмотрены инновационные технологии для применения в системах специальной связи

Ключевые слова АО laquoВНИИ laquoВегаraquo телекоммуникационные технологии системы специальной связи непрерывность связи сетевые технологии сети общего пользования сигнально-кодовые конструкции поме-хоустойчивость разведзащищенность энергоскрытность робототехнические комплексы адаптивные фа-зированные антенные решетки инновационные технологии БПЛА видео

TRENDS AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF TELECOMMUNICATION TECHNOLOGIES FOR SPECIAL COMMUNICATION SYSTEMS All rights reserved 2018 VI Shtefan DSc in Economics PhD in Engineering Science CEO e-mail box-vegatechno-rru AA Lukyanenko Head of RampD Department JSC laquoVSRI laquoVEGAraquo Voronezh

This article covers trends in the process of development of equipment and complexes for special communication

systems at Voronezh Scientific-Research Institute laquoVEGAraquo (JSC laquoVSRI laquoVEGAraquo) Moreover the publication deter-mines trends in development of telecommunication technologies for special communication systems and describes in-novative technologies for special communication system applications

Keywords JSC laquoVSRI laquoVEGAraquo telecommunication technologies special communication systems continuity of communication public networks signal-code sequences noise immunity electronic countermeasures communication security robotic complexes adaptive phased arrays innovative technologies UAV video

АО laquoВНИИ laquoВегаraquo основано в 1956 году для выполнения работ по созданию сетей специ-ального назначения в интересах высшего руко-водства страны и Министерства обороны

Традиционной специализацией предприятия за все время существования всегда были радио-средства и комплексы для систем специальной связи которые обеспечивали транспортный уро-вень между двумя абонентами системы Общий объём находящихся в эксплуатации изделий разного типа составляет более 1000 комплектов С каждой новой разработкой параметры радио-оборудования улучшались и достигли напри-мер по чувствительности значений 02 мкВ в полосе 25 кГц при скорости движения объектов до 1000 кмч что близко к аппаратному пределу Системы в которых используется радиообору-дование АО laquoВНИИ laquoВегаraquo успешно выполня-

ли и продолжают выполнять свои функции на протяжении десятков лет

За последние 5 лет процесс разработки средств и комплексов для систем специальной связи в АО laquoВНИИ laquoВегаraquo перешел на каче-ственно новый уровень

С развитием информационных технологий произошло проникновение системных функций в радиосредства которые стали решать не только вопросы организации канала связи между двумя специальными устройствами но и выполнять часть задач сетевой организации объектов специ-альной связи Примером нового системного под-хода к разработке радиооборудования является комплекс обеспечения непрерывности связи при переходе подвижных абонентов из зоны действия одного радиоцентра в зону действия другого ра-диоцентра (рис 1) При решении этой проблемы специалистами АО laquoВНИИ laquoВегаraquo были реализо-

ISSN 1995-7009 51

ВИ ШТЕФАН АА ЛУКЬЯНЕНКО

ваны модифицированные сетевые алгоритмы функционирования системы связи высшего руко-водства страны при этом новые функции нало-жены laquoповерхraquo алгоритмов действующей систе-мы и являются прозрачными для них В результа-те решения этой задачи был разработан и введен в эксплуатацию в 2012 году комплекс laquoПихтаraquo

который принимает решения о необходимости перехода абонента в зону действия другого ра-диоцентра на основании информации о состоянии радиоканалов получаемой от системы специаль-ных приемных устройств размещенных на каж-дом радиоцентре

Рис 1 Структурная схема реализации функции непрерывности связи

В результате выполнения этой работы архи-тектура системы радиосвязи высшего руковод-ства страны стала представлять собой многозо-новую структуру с функцией роуминга в реаль-ном режиме времени без разрыва соединения

Другим направлением расширения новых функций в сетях специальной связи стало ис-пользование сетей общего пользования 3GLTE для задач резервирования основных каналов ра-диосвязи систем специальной связи Эта техно-логия позволяет существенно расширить гео-графическое пространство предоставления кана-лов связи для соединений абонентов Базовыми решениями этой задачи являются IP-технологии основанные на алгоритмах стека протоколов TCPIP Результатом стала разработка в 2014 году телекоммуникационного комплекса мо-бильной связи laquoСапфир-IPraquo который входит в состав новой модификации комплекса техниче-ских средств laquoДружбаraquo и позволяет предостав-лять каналы связи через операторов сотовой свя-зи при отсутствии основных каналов радиосвязи Использование IP-технологий позволяет предо-ставлять услуги связи в любой точке мира без

предварительного развертывания радиоцентров на местности В настоящее время ведутся ини-циативные работы по предоставлению услуг пе-редачи видеоизображений в сетях специальной связи которые органично впишутся в алгоритмы функционирования действующей системы

Успешное решение задач с использованием современных телекоммуникационных техноло-гий дало возможность АО laquoВНИИ laquoВегаraquo рас-ширить свое участие в новых НИР и ОКР В настоящее время АО laquoВНИИ laquoВегаraquo разрабаты-вает для системы связи высшего руководства страны не отдельные радиосредства а масштаб-ную многозоновую радиосеть с полным спек-тром предоставляемых функциональных воз-можностей Владение современными телеком-муникационными технологиями позволило предложить и самостоятельно разработать кон-троллер радиосети нового поколения со встро-енным IP-коммутатором который поддерживает соединения с подвижными абонентами одно-временно по нескольким каналам различной фи-зической природы с выбором наилучшего канала для связи (рис 2)


ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Рис 2 Концепция одновременной передачи информации по параллельным каналам связи

Такой подход позволяет повысить досто-

верность доставки информации за счет реализа-ции пакетного режима и выбора пакета с наименьшим количеством ошибок из поступив-ших по всем каналам связи Одновременно про-должается разработка новых сигнально-кодовых конструкций для повышения качества предостав-ляемых услуг без расширения полосы занимае-мой радиосигналом и без уменьшения дальности связи относительно действующей системы Но-вые сигнально-кодовые конструкции не имеют аналогов в мире и авторские права на них под-тверждены соответствующими патентами

Другим важнейшим направлением развития сетей специального назначения является повы-шение помехоустойчивости разведзащищенно-сти и энергоскрытности каналов радиосвязи Со-временные системы военного и специального назначения ставят новые задачи по передаче ин-формации по радиоканалам Скорости передачи информации возросли в тысячу раз (от кбитсек до Мбитсек) повысились требования по устой-чивости к внешним несанкционированным воз-действиям АО laquoВНИИ laquoВегаraquo за счет накоп-ленного научно-технического потенциала смог-ло предложить и заинтересовать потенциальных заказчиков своими инновационными предложе-ниями основанными на оригинальных сигналь-но-кодовых конструкциях собственной разра-ботки Эти решения стали основой организации каналов связи и управления для робототехниче-ских платформ тяжелого класса на универсаль-

ной платформе laquoАрматаraquo Разработанный канал управления робототехническим комплексом функционирует при соотношении сигналшум от ‒12 до ‒18 дБ что вместе с использованием технологии адаптивных фазированных антенных решеток (АФАР) позволяет доводить команды управления практически при любом мешающем радиопротиводействии Технология АФАР явля-ется необходимой и неотъемлемой частью лю-бых инновационных проектов в области радио-связи для систем специального назначения При построении телекоммуникационных сетей в том числе для передачи видеоизображений скорость передачи информации по радиоканалу сегодня требуется не менее 20 Мбитс АО laquoВНИИ laquoВегаraquo представило и провело ис-пытания радиолинии также для робототехниче-ских комплексов на базе платформы laquoАрматаraquo которые обеспечивали указанную скорость на дальностях до 5 км при движении объектов по пересеченной местности и функционирование систем технического зрения на базе искус-ственного интеллекта в режиме реального вре-мени Дальнейшее развитие высокоскоростных радиолиний будет состоять в повышении даль-ности связи до 20-30 км за счет использования ретрансляционных линий на базе малогабарит-ных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) (рис 3)

Малогабаритные БПЛА широко использу-ются в настоящее время технологически разви-тыми странами не только для ретрансляции ра-



диосигналов но и для решения других задач в том числе

‒ ведение радиотехнической разведки ис-точников излучения

‒ ведение аэро-видеосъемки с разведыва-тельной целью

‒ постановка радиопомех радиоэлектрон-ным средствам различного назначения

Меры борьбы с БПЛА пока еще недоста-точно отработаны поэтому АО laquoВНИИ laquoВегаraquo создало научно-технический задел в интересах создания локаторов малогабаритных БПЛА для решения задачи определения laquoсвой‒чужойraquo

Рис 3 Структурная схема предоставления канала радиосвязи мобильному абоненту на базе БПЛА

Повышение дальности связи также должно опираться с одной стороны на использование технологии АФАР для обеспечения сопровож-дения радиолучом подвижных объектов а с дру-гой стороны ndash на поиск и реализацию новых сигнально-кодовых конструкций и схем модуля-ции таких как например параллельные состав-ные сигналы использующие двухуровневое расширение базы радиосигнала

Технология высокоскоростных энерго-скрытных радиоканалов связи по нашему мне-нию станет в ближайшие годы самым востребо-ванным направлением развития радиосвязи в системах специального назначения

Инновационные решения реализуемые для военных систем и систем специального назначе-ния должны использоваться для создания кон-курентоспособных продуктов на мировом рынке и внутреннем рынке России АО laquoВНИИ laquoВегаraquo проводит политику одновременного продвиже-ния инновационных технологий в системах спе-циальной связи и в интересах народного хозяй-ства На первый план тут выходит способность

предлагаемых технических решений быть устойчивыми к многолучевому распростране-нию и их высокая помехоустойчивость Это поз-воляет использовать рассмотренные технологии в интересах ГК laquoРосатомraquo где сложные условия эксплуатации в определенных местах не позво-ляют специалистам проводить работы непосред-ственно своими руками Для выполнения этих задач будут использоваться роботизированные комплексы которым как раз и будут нужны вы-сокоскоростные и помехоустойчивые каналы радиосвязи для выполнения своих функций Чтобы гарантировать постоянное наличие кана-ла управления и исключить потерю управления роботами обязательно будут использоваться беспилотные летательные аппараты и платфор-мы Кроме того одновременно с инновацион-ными научно-техническими разработками для реализации народнохозяйственных проектов необходимо использовать инновационные тех-нологии менеджмента и маркетинга поскольку коммерческий успех будет основным критерием успешности выполняемых проектов



Таким образом телекоммуникационные технологии в системах специальной связи будут развиваться в следующих направлениях

1 Предоставление новых видов услуг ‒ передача видео в защищенном режиме ‒ работа в сетях общего пользования в за-

щищенном режиме 2 Повышение надежности и качества кана-

лов связи ‒ реализация помехозащищенных каналов

радиосвязи за счет разработки новых сигнально-кодовых конструкций и схем модуляции

‒ одновременная передача информации по нескольким каналам связи разной физической природы (радиолинии УКВ диапазона спутни-ковые линии сети операторов сотовой связи радиорелейные линии радиосвязи проводные каналы связи сети Интернет)

‒ применение технологии активных адап-тивных фазированных антенных решеток для повышения энергетики каналов радиосвязи

‒ непрерывный контроль качества каналов связи и использование для передачи информа-ции наилучшего в данный момент канала

3 Расширение географической зоны предо-ставления услуг абонентам сетей специальной связи за счет использования ресурсов сетей об-щего пользования ndash спутниковых систем общего назначения сетей операторов сотовой связи се-

тей транкинговой радиосвязи проводных кана-лов связи сети Интернет

4 Повышение разведзащищенности и энер-госкрытности каналов радиосвязи за счет

‒ разработки новых сигнально-кодовых конструкций и схем модуляции с расширением базы сигналов и минимизацией ширины спек-тров занимаемых радиосигналами

‒ применение технологии активных адап-тивных фазированных антенных решеток с уз-конаправленными диаграммами излучения и определением азимутального направления по-движного радиоабонента

5 Улучшение оперативности предоставле-ния каналов связи за счет

‒ использования беспилотных малогабарит-ных летательных аппаратов и платформ для предоставления каналов связи подвижным ра-диоабонентам при проведении кратковременных мероприятий без предварительной подготовки

‒ применения мобильных пунктов управле-ния беспилотными летательными аппаратами

‒ использования локаторов малогабаритных БПЛА для решения задачи определения laquoсвой‒чужойraquo




УДК 6213969 ПОЛЕВЫЕ РАДИОЦЕНТРЫ И РАДИОСТАНЦИИ СТРАТЕГИЧЕСКОГО ОПЕРАТИВНОГО И ТАКТИЧЕСКОГО ЗВЕНЬЕВ УПРАВЛЕНИЯ copy Авторы 2018 АГ Алферов ктн начальник НТУ е-mail officesozvezdiesu ВА Долгих заместитель начальника НТУ е-mail vadsozvezdiesu ЭН Родионов ктн заместитель начальника НТУ АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Предлагается информация о результатах разработки перспективного комплекса КВ-УКВ радиосвязи для высших звеньев управления laquoАнтейraquo Приведены состав комплекса основные технические характеристи-ки особенности применения

Ключевые слова SDR ИВ-ЧДС laquoТишинаraquo laquoАмарантraquo радиоцентр FIELD RADIO COMMUNICATIONS CENTERS AND RADIO STATIONS FOR STRATEGIC OPERATIONAL AND TACTICAL CONTROL AND COMMAND LEVELS copy All rights reserved 2018 AG Alferov PhD in Engineering Science Director of RampD Department е-mail officesozvezdiesu VA Dolgikh Deputy Director of RampD Department е-mail vadsozvezdiesu EN Rodionov PhD in Engineering Science Deputy Director of RampD Department JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article highlights the results of development of the laquoAnteyraquo system an advanced HF-VHF radio communica-tion complex for supreme command levels The article describes the complex components its basic characteristics and application features

Keywords SDR ionosphere wave and frequency control service (IWampFCS) laquoTishinaraquo laquoAmarantraquo radio com-munications center

Акционерным обществом laquoКонцерн laquoСо-

звездиеraquo был завершен цикл работ по созданию комплекса laquoАнтейraquo ‒ комплекса унифицирован-ных средств КВ-УКВ-радиосвязи для оснащения полевых и стационарных радиоцентров для высших звеньев управления ВС РФ Опытно-конструкторская работа laquoАнтейraquo выполнялась на основе технических решений полученных ранее в ходе выполнения ОКР laquoТишинаraquo Кроме того в инициативном порядке была проведена модернизация радиостанции тактического звена Р-166-05 (laquoАртек-05raquo) на аналогичных техни-ческих решениях

Комплекс laquoАнтейraquo разработан для замены своего предшественника ndash комплекса laquoПоискraquo (Р-161) который был принят на снабжение ВС РФ в начале 80-х годов Разработок такого клас-са и номенклатуры в отечественной промыш-ленности не проводилось более 30 лет

Комплекс изделий представляет собой ав-томатизированный радиоцентр и отдельные ра-диостанции предназначенные для предоставле-

ния каналов передачи и приема данных теле-фонной и телеграфной информации узлу связи и отдельным должностным лицам Изделия ком-плекса обеспечивают организацию и ведение радиосвязи на расстояниях до нескольких тысяч километров При этом обеспечивается высокий коэффициент исправного действия адаптивной помехозащищенной радиолинии на заданных дальностях в условиях воздействия средств ра-диоэлектронной борьбы (РЭБ)

Радиоцентр laquoАнтейraquo работает в составе по-левого узла связи laquoРедут-2УСraquo и обеспечивает автоматическое дистанционное управление от АСУС узла связи Изделия laquoАнтей-5Аraquo laquoАнтей-1Аraquo Р-166-05М могут работать автономно без узла связи совместно с командно-штабной ма-шиной командира Кроме того радиостанции laquoАнтей-1Аraquo и Р-166-05М позволяют организо-вать радиосвязь в движении как на марше так и в ходе боя Учитывая возможности изделий в целом применение комплекса возможно как при проведении масштабных войсковых операций

ISSN 1995-7009 56

ПОЛЕВЫЕ РАДИОЦЕНТРЫ И РАДИОСТАНЦИИ

так и в локальных конфликтах Комплекс laquoАнтейraquo состоит из полевой и

стационарной компонент В состав полевой компоненты входят ‒ laquoАнтей-ПУraquo ndash отдельная приемная маши-

на с функцией управления и с постом ионосфер-но-волновой и частотно-диспетчерской службы (ИВ-ЧДС)

‒ laquoАнтей-Уraquo ndash радиопередающий узел ‒ laquoАнтей-5Аraquo ndash автономная КВ радиостан-

ция мощностью 5 кВт состоящая из трех аппа-ратных laquoАнтей-5А ПРМraquo laquoАнтей-5А ПРДraquo laquoАнтей-5А АМКraquo и электропитающей машины ЭД2х30

‒ laquoАнтей-1Аraquo ndash автономная КВ-УКВ ра-диостанция мощностью 1 кВт

В состав стационарной компоненты входят ‒ laquoАнтей-С ПРМraquo ndash стационарный прием-

ный комплекс КВ-УКВ связи с автоматизиро-ванным управлением и реализацией службы ИВ-ЧДС

‒ laquoАнтей-С ПРДraquo ndash стационарный переда-ющий комплекс с возможностью автономного функционирования в необслуживаемых объек-тах и возможностью наращивания канальной емкости

Все изделия полевой компоненты реализо-ваны на транспортной базе КамАЗ-5350 модернизированная радиостанция Р-166-05М ‒ на бронебазе К1Ш1 Некоторые изделия комплекса представлены на рис 1

Рис 1 Внешний вид изделий полевой компоненты комплекса laquoАнтейraquo Пример использования полевой компоненты изделий комплекса при построении радиоцентра

показан на рис 2

Рис 2 Вариант построения полевого радиоцентра на основе изделий комплекса laquoАнтейraquo


АГ АЛФЕРОВ ВА ДОЛГИХ ЭН РОДИОНОВ

При создании мобильных и стационарных объектов был разработан и использован ряд из-делий различного типа ‒ от приемников и возбу-дителей магистрального класса до высоколиней-ных твердотельных усилителей КВ-УКВ диапа-зонов и панелей слухового приема рабочих мест операторов Среди основных составных частей можно выделить следующие изделия и блоки

‒ laquoТишина-ПВРТ01raquo ndash многоканальное устройство приема и обработки сигналов

‒ laquoТишина-ПВРТ02raquo ndash многоканальный возбудитель

‒ laquoТишина-ПВРТ21raquo ndash дуплексный фильтр приемного тракта

‒ laquoТишина-ПВРТ22raquo ndash узкополосный фильтр возбудителя

‒ УМ-1000-1 ndash усилитель мощности 1 кВт УКВ диапазона с АнСУ

‒ УМ-1000-2 ndash усилитель мощности 1 кВт КВ диапазона с АнСУ

‒ А32 ndash КВ-модем с компенсатором помех laquoАмарантraquo

‒ А010 ndash мультиплексор стыков С1 адап-тивных каналов

‒ А028 ndash широкополосный панорамный приемник

‒ А015 ndash приемный ВЧ коммутаторразвет-витель КВ диапазона

‒ А016 ndash приемный ВЧ коммутаторразвет-витель УКВ диапазона

‒ А019 ndash панель слухового приема операто-ра-радиста

Внешний вид некоторых составных частей


Рис 3 Внешний вид отдельных составных частей комплекса laquoАнтейraquo

В ходе проведения работ по созданию ком-плекса был предложен целый ряд инновацион-ных решений Главными особенностями изделий комплекса являются

‒ построение радиотрактов на основе техно-логии программно-определяемого радио (SDR) что позволило впервые получить унифицирован-ную программно-аппаратную платформу полевых аппаратных радиосвязи

‒ применение модемов с адаптивной компен-сацией помех совместно с системой быстрой ча-стотной адаптации при работе на исходных дан-ных от автономной службы ИВ-ЧДС что обеспе-чило надежность КВ связи с заданным качеством при активном противодействии РЭБ противника

‒ автоматизация процессов планирования организации и ведения связи в соответствии с требованиями руководящих документов по свя-зи на основе программно-определяемых автома-тизированных рабочих мест

В основу построения комплекса положен принцип единого информационного простран-ства децентрализованного управления и виртуа-лизации радиосредств и процессов Это повыша-ет надежность функционирования радиоцентра обеспечивает свободный обмен служебной и технологической информацией и максимальное удобство работы должностных лиц



Среди широкого ряда показателей эксплуа-тационных и технических характеристик можно выделить следующие

‒ быстрая частотная адаптация в режимах laquoАртек-АВСraquo и laquoВишняraquo (основные общевой-сковые режимы автоматизации радиосвязи)

‒ адаптивная компенсация помех и когерент-ный прием ветвей разнесения (от 2 до 4 АФУ)

‒ вертикальное и трассовое зондирование с прогнозом и рассылкой сведений по боевым по-стам и номерам дежурного расчета

‒ обмен служебной файловой информацией с однотипными изделиями

‒ управление от узла связи по командному протоколу

‒ автоматическое составление и контроль информационных трактов

Кроме того автоматизировано ведение журналов и документов оперативно-технической службы с привязкой ко времени и расположе-нию объекта прием слуховых радиограмм и их регистрация что сильно облегчает повседнев-ную деятельность персонала

По сравнению с существующим парком одно-типных радиосредств комплекс laquoАнтейraquo имеет су-щественные преимущества Сравнительная оценка эксплуатационных характеристик радиосредств различных поколений приведена в таблице

Таблица Сравнение поколений радиосредств

Характеристики

Поколения радиосредств 3

(1980-е) 4

(1990-е) 5

(2010‒) Радиосредства

Р-161 laquoПоискraquo Р-166 laquoАртекraquo Р-176 laquoАнтейraquo Участие персонала в обеспечении

функционирования Высокое Среднее поддерживающее

Минимальное контролирующее

Типовой интерфейс управления аппаратурой Провод‒команда

Последовательный низкоскоростной

ИПРС RS-232

Сетевой высокоскоростной

Ethernet Программно-определяемые функциональные

возможности аппаратуры Нет Нет Да

Автоматизация контрольных функций Нет Частично Да

Функции ИВ-ЧДС Отдельная аппаратная Нет

Встроенная в составе

аппаратных Адаптивная компенсация помех Нет Нет Да

Вероятность ошибки в предоставленном канале (с учетом АКЗП) 5middot10-2 5middot10-2 5middot10-3

Автоматический прием и обработка схемы-приказа Нет Нет Да

Программное обновление (добавление новых функций) Нет Нет Да

Режимы адаптации laquoВишняraquo laquoАртек-АВСraquo laquoВишняraquo

laquoТишина-АУСraquo laquoАртек-АВСraquo

laquoВишняraquo Количество частот адаптации 10 основных 100 Без ограничения

Передача служебной файловой информации Нет Нет Да В 2017 году была проведена первая серий-

ная поставка изделий laquoАнтей-ПУraquo laquoАнтей-Уraquo laquoАнтей-5Аraquo Р-166-05М для оснащения опытно-го района в котором проводится опытная экс-плуатация изделий комплекса в составе перспек-тивных полевых автоматизированных радиоцен-тров для определения основных направлений

дальнейшего развития и модернизации комплек-са По совокупности эксплуатационно-техни-ческих характеристик комплекс laquoАнтейraquo соот-ветствует мировому уровню




УДК 537865192 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЛЕКСОВ И СРЕДСТВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЫ copy Автор 2018 МЛ Артемов дтн доцент директор НТЦ АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo e-mail artemovsozvezdiesu

Проведен обзор этапов становления исследований и разработок в области радиоэлектронной борьбы в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo Проанализированы основные направления совершенствования техники радио-электронной борьбы методы решения задач радиоразведки

Ключевые слова обнаружение-пеленгование радиоразведка радиоподавление радиоэлектронная борьба

THE STATE AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF ELECTRONIC WARFARE COMPLEXES AND EQUIPMENT copy All rights reserved 2018 ML Artemov DSc in Engineering Science Associate Professor Director of RampD Center JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo e-mail artemovsozvezdiesu

This article reviews the milestones of research and development in the field of electronic warfare throughout history of JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquoThe article contains an analysis of developments trends to improve electronic warfare technologies and describes methods of problem solving in the field of radio reconnaissance

Keywords detection and direction finding radio-electronic survey electronic countermeasures radio-electronic warfare

Основные этапы становления исследований и разработок в области радиоэлектронной борьбы в АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Систематические работы по созданию техни-ки РЭБ Воронежский научно-исследовательский институт связи (ВНИИС) начал проводить с 1976 года Первые работы были направлены на созда-ние малогабаритных передатчиков заградитель-ных помех средствам радиосвязи и радиолиниям управления минно-взрывными устройствами

В 80-е годы в связи с боевыми действиями на территории Афганистана резко возросла по-требность в такой технике В предельно сжатые сроки ВНИИС были разработаны и поставлены в войска малогабаритные передатчики загради-тельных помех (изделия laquoЗонд-Вraquo и laquoЗонд-Сraquo) Для инженерных войск создаётся многодиапа-зонный мобильный комплект передатчиков по-мех РП 377Б За короткий срок разрабатываются комплекты малогабаритных дистанционно управляемых передатчиков помех КВ и УКВ диапазонов РП-377А РП-377У РП-377К

Созданными малогабаритными передатчи-ками широкополосных помех laquoЗонд-Пraquo оснаща-ется первая эскадрилья дистанционно пилотиру-емых летательных аппаратов laquoПчела-Пraquo В

кратчайший срок организуется разработка и се-рийный выпуск малогабаритных постановщиков помех laquoЗонд-Фraquo и laquoЗонд-Дraquo с устройством кон-тролируемого подрыва радиоуправляемых фуга-сов на безопасном расстоянии Сотни изделий поставляются в группировку наших войск в Аф-ганистане где они обеспечивают защиту лично-го состава и техники от подрыва на радиоуправ-ляемых минно-взрывных устройствах

В 90-е годы на Воронежский НИИ связи возлагается головная роль по созданию техники радиоэлектронного подавления (РЭП) радио-связи и автоматизированных систем управле-ния частей РЭБ которая ранее выполнялась Донецким НИИ комплексной автоматизации В этот период в России наметился некоторый спад в темпах развития техники Однако благо-даря четкой политике заказчика и адекватной позиции руководства ВНИИС а также востре-бованности техники РЭБ в конфликтах того пе-риода времени удалось не только развернуть работы по созданию и модернизации техники РЭП но и создать новую устойчивую коопера-цию предприятий

Широкое внедрение в войска зарубежных стран аппаратуры радиосвязи с использованием расширения спектра сигналов и ППРЧ потребо-

ISSN 1995-7009 60

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЛЕКСОВ И СРЕДСТВ РЭБ

вало проведения работ по увеличению быстро-действия аппаратуры обработки информации о радиоэлектронной обстановке и формированию помеховых сигналов внедрению более эффек-тивных алгоритмов функционирования систем и средств РЭБ Специализация подразделений ВНИИС по направлениям разработок техники РЭБ позволила достигнуть высоких результатов в различных областях за счет целенаправленной концентрации усилий на разработке аппарату-ры помех радиоразведки и управления В ин-ституте впервые в России было реализовано создание помех системам связи с ППРЧ мето-дом погони по частоте laquoвследraquo и синхронное пеленгование источников радиоизлучения раз-несенными станциями помех (комплекс РЭБ laquoАлтаецraquo)

Применение высокопроизводительной вы-числительной техники специализированных процессоров цифровой обработки сигналов эф-фективных алгоритмов и программного обеспе-чения дали возможность обеспечить высокую автоматизацию действий лиц боевого расчета процессов обработки данных радиоразведки и целераспределения средств помех

В автоматизированных командных пунктах (ОКР laquoРеактор-1raquo) были отработаны современ-ные технические решения по созданию команд-ного пункта части РЭБ Впервые для повышения достоверности вскрытия радиоэлектронной об-становки и эффективности применения средств помех использована цифровая картографическая информация Эта работа явилась основой для дальнейших разработок в области автоматиза-ции систем и средств РЭБ ВНИИС создан ряд пунктов управления ротного и батальонного звеньев (Р-330КМБ РП-330КП) а также подси-стема управления РЭБ ЕСУ ТЗ (пункт управле-ния начальника службы РЭБ РП-330-КПВ-К) в результате чего обеспечена сквозная автомати-зация процесса управления от начальника РЭБ соединения до оператора средства РЭБ

В ходе работ по созданию и модернизации техники РЭБ радиосвязи специалистами ВНИИС найдены принципиально новые технические ре-шения построения средств радиоразведки и ав-томатизированных систем управления что обу-словлено необходимостью адекватной реакции на бурное развитие систем и средств радиосвязи противника За работы по совершенствованию подсистемы радиоразведки комплексов РЭБ Ар-темову МЛ Дмитриеву ИС и Линнику ВА в

2004 г присуждена премия Правительства Рос-сийской Федерации в области науки и техники В 2006 г за работы по созданию и модернизации семейства малогабаритных постановщиков по-мех радиолиниям управления минно-взрывными устройствами лауреатами премии Правительства Российской Федерации в области науки и техни-ки стали Николаев ВИ Руднев ЕА Чаплы-гин АА и Шульженко СН

В 2009 году в соответствии с решением Минпромторга одобренным Военно-промыш-ленной комиссией (ВПК) при Правительстве Российской Федерации АО laquoКонцерн laquoСозвез-диеraquo определено ведущей организацией от обо-ронно-промышленного комплекса (ОПК) по научно-техническому сопровождению работ в области развития техники РЭБ с системами управления Главным конструктором по направ-лению назначен доктор технических наук до-цент Артемов Михаил Леонидович

Для проведения многосторонней целена-правленной работы по созданию и дальнейшему развитию техники радиоэлектронной борьбы в Концерне создан и функционирует научно-технический центр laquoРЭБ и спецсвязьraquo под руко-водством Артемова МЛ (далее Центр) Коорди-нация научно-технической и производственной деятельности предприятий по созданию техники РЭБ осуществляется Советом главных конструк-торов техники РЭБ с инфокоммуникационными системами под руководством Артемова МЛ

Одной из основных задач Центра стала раз-работка и производство широкой номенклатуры техники радиоэлектронной борьбы

minus многофункциональные комплексы (сред-ства) РЭБ наземного и воздушного базирования

minus комплексы (средства) РЭБ с системами связи

minus комплексы (средства) РЭБ с системами радионавигации

minus малогабаритная техника РЭБ для раз-личных носителей

minus автоматизированные системы управле-ния соединений и частей РЭБ

minus подсистемы РЭБ в автоматизированных системах управления общевойсковых соедине-ний

minus системы и средства связи и передачи данных для комплексов РЭБ

minus средства технического обеспечения ча-стей РЭБ

minus унифицированные тренажеры специали-стов РЭБ


МЛ АРТЕМОВ

В 2010 году разработан комплекс РБ-301А составляющий основу вооружения частей РЭБ тактических соединений В разработанных из-делиях на два порядка улучшено быстродей-ствие на порядок расширен рабочий диапазон частот существенно улучшены массогабарит-ные характеристики обеспечена работа всех средств в едином алгоритме освоена технология создания высокопотенциальных активных фази-рованных антенных решеток Наиболее весомый вклад в эти работы внесли Артемов МЛ Афа-насьев ОВ Дмитриев ИС Куликов ЮН Медведев АИ Осьмак ВН Рыбалкина ЮН Хохлов СА

Все это создало условия для перехода к со-зданию многофункциональных комплексов РЭБ воздушного базирования (РБ-551В) Ши-рокое развитие получила малогабаритная тех-ника РЭБ размещаемая на различных классах носителей на основном вооружении в артил-лерийских снарядах на беспилотных летатель-ных аппаратах

Практическим результатом продолжения работ по созданию техники постановки помех радиолиниям управления минно-взрывными устройствами стала разработка многофункцио-нального комплекса РЭБ наземного базирования РБ-531Б

Поставляемая в войска техника постановки помех радиолиниям управления минно-взрывными устройствами (РП-377УВМ1) уста-навливаемая на авто- бронеобъектах а также переносная аппаратура (РП-377УВМ2 РП-377УВМ3) широко используемая в проводимых контртеррористических операциях показала до-статочно высокую эффективность по обеспече-нию сохранения личного состава и техники при их передвижениях

Для ускорения процесса освоения новой техники личным составом частей РЭБ концер-ном разработан универсальный компьютерный тренажер РБ-801С Тренажер позволяет приоб-ретать навыки работы как на отдельных типах средств лицами боевых расчетов так и обеспе-чивает одновременное системное обучение от командира части (подразделения) до операторов станций помех С учетом завершенной ОКР по созданию аппаратной технического обеспечения РБ-805 и последующего серийного производства Центр проводит полный цикл работ включаю-щих разработку основного вооружения для ча-стей РЭБ а также средств обучения и средств обеспечения эксплуатации и ремонта

В 2016 году Концерн завершил разработку высокомобильного многофункционального ком-плекса радиоэлектронной борьбы нового поко-ления РБ-302А обеспечивающего радиоразвед-ку и эффективное радиоподавление перспектив-ных многофункциональных систем радиосвязи в том числе радиосредств построенных на осно-ве SDR-технологий Комплекс размещается на шасси автомобилей laquoКАМАЗraquo и предназначен для оснащения соединений и частей РЭБ ВС РФ

Достижение высоких качественных харак-теристик аппаратуры комплекса обеспечено за счет внедрения высокоэффективных наукоем-ких алгоритмических решений и новейших до-стижений радиоэлектроники Высокая эффек-тивность решения задач РЭБ обеспечена реали-зацией подсистемы поддержки принятия реше-ния оптимизирующей частотно-энергетический ресурс средств комплекса За создание и серий-ное освоение комплекса РЭП радиосвязи со-ставляющего техническую основу вооружения частей подразделений РЭБ тактических соеди-нений Артемову МЛ Афанасьеву ОВ Кули-кову ЮН и Рыбалкиной ЮН присуждена пре-мия Правительства Российской Федерации в об-ласти науки и техники за 2014 год

Молодые специалисты научной школы Цен-тра регулярно участвуют в различных научно-технических конкурсах и конференциях Среди них ndash лауреаты премии АО laquoКонцерн laquoСозвез-диеraquo имени КЯ Петрова (Абрамова ЕЛ Арте-мов ДА Афанасьев ОВ Воропаев ДИ Гу-сев БЛ Журавлев ДН Куликов ДЮ Мелост-ная ЕЕ Митин АВ Митюков СА Морев АИ Панфилов ЮЮ Петухов ДЮ Синицын ВА) победители регионального и всероссийского эта-пов конкурса laquoИнженер годаraquo в номинации laquoПрофессиональные инженерыraquo (Воропаев ДИ Журавлев ДН Сличенко МП) конкурса Цен-трального федерального округа laquoНовые лицаraquo в номинации laquoПромышленностьraquo (Сличенко МП) лауреаты стипендии Президента РФ laquoЗа выдаю-щиеся достижения в создании прорывных техно-логий и разработку современных образцов во-оружений и специальной техники в интересах обеспечения обороноспособности страныraquo Мно-гие прошли обучение в аспирантуре на базе предприятия имеют ученую степень кандидата наук За последние пять лет специалистами Центра опубликовано более 50 научных работ и статей в ведущих рецензируемых научных журналах многие разработки защищены Па-тентами РФ



Направления совершенствования техники РЭБ В настоящее время АО laquoКонцерн laquoСозвез-

диеraquo разработана широкая номенклатура техни-ки РЭБ различного назначения являющейся конкурентоспособной на мировом рынке осу-ществлена интеграция ее в автоматизированные системы управления войсками

Центром laquoРЭБ и спецсвязьraquo АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo освоены и развиваются технологии создания всех основных элементов систем и средств РЭБ В ходе НИОКР разработаны и про-изводятся

minus аппаратура радиоразведки декаметрово-го метрового дециметрового и сантиметрового диапазонов с высокой скоростью обзора частот-ного диапазона в режиме обнаружения с одно-временным пеленгованием и среднеквадратиче-ской ошибкой пеленгования не более 1 градуса

minus аппаратура помех декаметрового метро-вого и дециметрового диапазонов различной мощности

minus высокопотенциальные активные фазиро-ванные антенные решетки

minus аппаратура управления средствами и комплексами радиоэлектронной борьбы обеспе-чивающая автоматизацию основных процессов обработки развединформации анализа радио-электронной обстановки формирование целе-указаний средствам радиоподавления

Разработанная аппаратура позволяет решать широкий спектр задач по созданию новой тех-ники РЭБ соответствующей мировому уровню

Центр проводит полный цикл работ ndash от научных исследований разработки и изготовле-ния опытных образцов до серийных поставок и последующего эксплуатационного сопровожде-ния высокотехнологичной техники РЭБ

Важнейшим интенсивно развивающимся в Центре направлением исследований является повышение эффективности созданной техники РЭБ на основе результатов научно-практической работы по совершенствованию основных эле-ментов техники РЭБ дальнейшему развитию и поиску новых подходов к ведению радиоразвед-ки (РР) в интересах РЭБ и осуществлению ра-диоэлектронного поражения

Решение задач радиоразведки в рамках теории статистической радиотехники

Наряду с другими видами разведки подси-стемы РР комплексов РЭБ обеспечивают войска информацией о группировках численности и

намерениях противника расположении его бо-евых порядков за счет мониторинга электро-магнитного излучения многочисленных воен-ных устройств и систем противника Получен-ная с помощью подсистем РР информация ис-пользуется для принятия решений о необходи-мости и целесообразности радиоподавления обнаруженных радиоэлектронных средств и выборе наиболее эффективных способов созда-ния помех

Повышение эффективности функциониро-вания подсистем РР на современном этапе раз-вития РЭБ является приоритетной задачей Центра В интересах ее решения специалиста-ми Центра обоснованы сформулированы и решены основные задачи первичной вторич-ной и третичной обработки сигналов в подси-стемах РР систем РЭБ развиты существующие и разработаны новые методы и способы реше-ния задач РР

Широкое распространение на практике ис-торически получили laquoупрощенныеraquo методы ре-шения задач РР реализация которых соответ-ствовала возможностям аппаратуры того време-ни Ввиду широкого распространения методов теории статистической радиотехники (СРТ) [1ndash3] в связи и локации развитие этих областей исследования инициировало постепенное laquoпро-никновениеraquo статистических методов и в об-ласть РР Однако из-за недостаточной глубины внедрения методов теории СРТ в решении задач РР эти методы до сих пор не смогли полностью laquoвытеснитьraquo различные аспекты детерминисти-ческих идей и эвристических принципов

Можно отметить следующие основные не-достатки современных методов РР (проявляю-щиеся в разной степени в зависимости от того или иного реализованного метода или способа) сочетание элементов эвристического и детерми-нистического подходов при постановке и реше-нии задач РР разнообразие отличающихся по показателям эффективности способов решения одной и той же задачи РР и отсутствие матема-тически обоснованного методического аппарата выбора наиболее предпочтительного их них разнообразие подходов к определению техниче-ских характеристик радиоэлектронной аппара-туры (в том числе обнаружитель-пеленгатор ‒ ОП) обеспечивающих выполнение заданных технических требований и тп Обозначенные обстоятельства в большинстве случаев ограни-чивают возможности подсистем РР по решению задач основного назначения приводят к сниже-


МЛ АРТЕМОВ

нию эффективности функционирования техники РЭБ в условиях реальной насыщенной высоко-динамичной электромагнитной обстановки

Исследования Центра показали что исполь-зование современной элементной базы цифро-вой обработки сигналов на основе высокопроиз-водительных элементов позволяет в настоящее время реализовать на практике широкий спектр возможностей по решению задач РР с высокими показателями достоверности точности и быст-родействия отвечающими современным по-требностям Поэтому приоритетным направле-нием исследований Центра является разработка и адаптация статистически оптимальных мето-дов обработки информации для их реализации в высокопроизводительной многофункциональной аппаратуре РР функционирующей в условиях реальной высокодинамичной насыщенной элек-тромагнитной обстановки

Особое внимание уделяется созданию адек-ватных моделей реальной электромагнитной об-становки приемно-пеленгаторных АС обеспе-чению возможности цифровой обработки при-нимаемой информации в масштабе времени максимально близком к реальному с реализаци-ей конвейерной обработки данных В целях обеспечения работоспособности разрабатывае-мых методов в условиях реальной электромаг-нитной обстановки разработана методология адаптации подсистем РР к неизвестным пара-метрам обстановки соответствующие алгорит-мы автоматической адаптации внедрены в спе-циальное программное обеспечение (СПО) раз-рабатываемой техники РЭБ

Важнейшими задачами РР являются обна-ружение и пеленгование [4ndash6] радиоволн источ-ников радиоизлучений (ИРИ) выполняемые по результатам приема и обработки сигналов с по-мощью пространственно разнесенной приемной антенной системы (АС) многоканальных ОП Решение данных задач РР в рамках СРТ харак-теризуется рядом особенностей обусловленных спецификой ведения РР в реальных условиях

Известно что в основе принципа обнаруже-ния сигналов лежит свойство различия в laquoпри-родеraquo сигнальных и помеховых (стохастиче-ских) составляющих Несмотря на отсутствие априорной информации о форме (законах ам-плитудной и фазовой модуляции) сигнала уда-ленных ИРИ возможность пространственно разнесенного приема сигналов позволяет учесть дополнительное различие сигналов и помех Данное различие состоит в том что сигнальная

составляющая характеризует распределение ам-плитуды и фазы поля радиоволны ИРИ по рас-крыву АС ОП Помеховая составляющая не име-ет данного представления а ее компоненты в пространственно разнесенных пунктах приема имеют случайные амплитуды и фазы не обу-словленные падением некоторой радиоволны с плоским волновым фронтом Ввиду этого спе-цифическая особенность обнаружения сигналов ИРИ подсистемами РР заключается в обнаруже-нии не произвольной сигнальной составляющей в наблюдаемых данных (НД) а составляющей обусловленной плоским волновым фронтом ра-диоволны ИРИ удаленного от АС ОП Учет данного обстоятельства позволил разработать ряд высокоэффективных методов простран-ственно-многоканального обнаружения сигна-лов [7ndash9] работоспособных в условиях прису-щей РР априорной неопределенности относи-тельно законов модуляции сигналов и интенсив-ности аддитивных помех

Важным этапом разработки многоканаль-ных АС ОП является электродинамическое мо-делирование АС результаты которого позволя-ют выбирать наиболее предпочтительные вари-анты размещения АС на различных типах носи-телей и используются при анализе статистиче-ской устойчивости используемых математиче-ских моделей

Большинство разрабатываемых Центром ОП являются моноимпульсными Это позволяет учесть соотношения амплитуд и фаз между все-ми приемными элементами АС и в полной мере использовать возможности пространственно разнесенного многоканального приема В каче-стве примера на рис 1 представлена типовая структурная схема моноимпульсной обработки сигналов в ОП

Радиоприемное устройство обеспечивает возможность как независимой работы от одного до восьми каналов приёма так и синхронной работы всех каналов от общего гетеродина в ре-жиме обнаружения-пеленгования Ячейка пер-вичной обработки (ПО) предназначена для сбо-ра накопления и обработки информации управ-ления радиоприемным устройством выдачи це-леуказания на цифровой формирователь помех или передачи данных для дальнейшей обработки на центральной процессор (ЦП) Ячейка ЦП предназначена для межканальной обработки ин-формации вторичной и третичной обработки выдачи целеуказания на формирование помех и загрузки программ в ячейки ПО ЦП состоит из



нескольких процессоров объединенных в кла-стер с общей шиной с распределенным досту-пом которая позволяет осуществлять оператив-ный обмен информацией Высокоскоростная передача данных между ПО и ЦП обеспечивает-ся с помощью линк-портов (LVDS) по шине

VME осуществляется обмен данными с ОЭВМ Обработка сигналов в соответствии с представ-ленной структурной схемой позволяет на прак-тике решать задачи радиоразведки с требуемыми показателями эффективности

Рис 1 Типовая структурная схема моноимпульсной обработки сигналов в ОП

В рамках теории СРТ задача обнаружения-

пеленгования радиоволн ИРИ с помощью ОП формулируется как задача проверки статисти-ческих гипотез относительно закона распреде-ления совокупности НД ndash измеренных ком-плексных амплитуд напряжений на выходах АС Для критериев Байеса и Неймана-Пирсона оптимальная процедура решения данной задачи состоит в обработке НД с целью вычисления отношения правдоподобия и сравнения данной скалярной величины с пороговым уровнем Разработанный метод пеленгования [6 10] предполагает формирование из совокупности НД матрицы взаимных энергий комплексных амплитуд напряжений на выходах АС ОП накопленной по серии измерений и последую-щее вычисление решающей функции ndash пелен-гационного рельефа (ПР)

( ) ( ) ( )( ) ( )

H 1 1

H 1

M

minus minus

minus

θ β θ βθ β =

θ β θ β

H K WK H

H K H

(1)

где ( )θ βH ndash векторная комплексная диаграмма направленности (ВКДН) АС ОП K ndash матрица

ковариации аддитивного шума W ndash накоплен-ная по серии измерений матрица взаимных энер-гий напряжений на выходах АС ОП

Оценка пеленга находится в результате глобальной максимизации ПР (см рис 2)

( ) ( )

argsup Mθ β

θ β = θ β

(2)

ВКДН АС с произвольного направления

ВКДН АС с направления

соответствующего глобальному

максимуму ПР

Базисные векторы N-мерного

пространства

Вектор измеренных напряжений на выходах АС ОП

Рис 2 Ориентация вектора измеренных напряжений

и ВКДН АС ОП в многомерном унитарном пространстве


МЛ АРТЕМОВ

Решение о реализации справедливой гипо-тезы принимается на основании сравнения гло-бального максимума ПР с пороговым уровнем обнаружения обеспечивающим фиксированную вероятность ошибки первого рода

Данный метод пеленгования справедлив для моноимпульсных ОП с произвольным количе-ством приемных каналов ОП с плоскими и объ-емными многолитерными АС произвольной конфигурации и характеристиками направлен-ности антенных элементов в случаях совместно-го и раздельного пеленгования по азимуту и (или) углу места

На случай априорной неопределенности от-носительно интенсивности аддитивного шума Центром разработан метод [11] адаптивного обна-ружения-пеленгования Статистические характе-ристики решающей статистики данного метода и порог принятия решения о справедливой гипотезе инвариантны к неизвестной интенсивности шума Метод справедлив в случае аддитивного шума с произвольной матрицей ковариации характери-зующего как внутренние шумы радиоприемных каналов ОП так и внешние шумы эфира

Аналитическое выражение для нижней гра-ницы неравенства Крамера-Рао в общем случае

произвольной матрицы ковариации шума коли-чества и характеристик направленности АЭ име-ет вид [12]

2

12

r

rθ θβ θ βminus

lowastθβ θ β β

σ minus σ σ = minus σ σ σ

Φ

(3)

где

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEθ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus

timespart θ β part θ β

partθ partθH H

K

(4)

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEβ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus


partβ partβH H

K

(5)

ndash дисперсии совместных оценок азимута и угла места направления на ИРИ

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

H1

H H1 1

r

minus

θβ

minus minus

part θ β part θ βpartθ partβ=

part θ β part θ β part θ β part θ βpartθ partθ partβ partβ

H HK

H H H HK K

(6)

ndash комплексный коэффициент корреляции оценок азимута и угла места

В качестве примера на рис 3 представлена за-висимость отношения сигналшум (ОСШ) от от-ношения радиуса антенной решетки к длине вол-ны ( R λ ) обеспечивающего заданные среднюю квадратическую ошибку (СКО) θσ и вероятность P аномальной ошибки пеленгования (ВАОП) для ОП с семиэлементной эквидистантной кольцевой антенной решеткой (ЭКАР) Отдельной кривой представлена зависимость максимального уровня бокового лепестка η Зависимости такого рода позволяют определять параметры АС ОП исходя из требований к диапазону рабочих частот точно-сти и достоверности пеленгования

Уменьшение количества каналов ОП обеспечивающих синхронный прием сигналов приводит к снижению объема информации о направлении прихода радиоволны извлекаемой из наблюдаемых данных а следовательно ndash к снижению эффективности пеленгования На рис 4 представлены пеленгационные рельефы при использовании моноимпульсного (кри-вая 1) и двух различных вариантов интерфе-рометрического способа (кривые 2 3) приема сигналов для ОП с 7-ЭКАР Видно что ис-пользование моноимпульсного способа обес-печивает повышение точности и достоверно-сти пеленгования чувствительности и ширины диапазона рабочих частот ОП



Рис 3 Зависимость отношения сигналшум от R λ обеспечивающего заданные СКО

и вероятность аномальной ошибки пеленгования ИРИ с помощью ОП с семиэлементной ЭКАР

Рис 4 Пеленгационный рельеф в случае моноимпульсного (1) и двух интерферометрических (2) (3)

способов приема сигналов

В качестве основных показателей эффек-тивности обнаружения-пеленгования следует отметить вероятность правильного обнаружения и ложной тревоги а также параметры точности и достоверности пеленгования ndash оценивания направления прихода радиоволн ИРИ При этом достоверность пеленгования характеризует сте-пень уверенности в правильности оценивания направления прихода радиоволны и (в рамках методологии Байеса) применительно к каждому акту измерения определяется апостериорной плотностью вероятности ndash условной плотностью вероятности оцениваемого параметра относи-тельно наблюдаемых данных Специалистами центра разработан метод [13] оценки достовер-ности результатов обнаружения-пеленгования адаптивный к априорно неизвестной интенсив-ности шума Использование данного метода

позволяет повысить надежность информации получаемой с помощью подсистемы РР и сле-довательно эффективность функционирования комплексов и средств РЭБ

Методы многосигнального пеленгования

При многолучевом распространении УКВ радиоволн в условиях сложного рельефа мест-ности плотной городской застройки на АС ОП на одной частоте приходят несколько радио-волн Характерной особенностью распростране-ния радиоволн в коротковолновом диапазоне является их переотражение от различных слоев ионосферы что также приводит к наличию в месте размещения приемной антенны прямой и отраженных радиоволн на одной частоте разли-чающихся направлениями прихода Кроме того


МЛ АРТЕМОВ

в случаях воздействия преднамеренных и не-преднамеренных помех также возможны ситуа-ции когда принимаемые АС ОП радиоволны имеют не одинаковые но близкие по номиналам частотные компоненты В указанных случаях если спектральные компоненты радиоволн по-падают в один и тот же элемент разрешения ОП по частоте их также следует считать частотно-неразделимыми для данного ОП

При наличии нескольких частотно-неразделимых радиоволн laquoодносигнальныеraquo ОП в общем случае будут давать ложные пеленги (которые можно считать аномальными ошибка-ми пеленгования) и пропуски сигналов от ИРИ Кроме того в общем случае радиоволны от од-ного ИРИ приходящие по разным траекториям можно считать частично когерентными что ухудшает точность и достоверность пеленгова-ния Поэтому актуальной задачей является раз-работка в рамках теории статистической радио-техники методов пеленгования нескольких ча-стотно-неразделимых радиоволн с помощью многоканальных моноимпульсных ОП подси-стем РР перспективных комплексов РЭБ

Взаимный угловой разнос направлений при-хода радиоволн может быть различным в том числе меньшим так называемого релеевского предела разрешения Последнее обстоятельство послужило причиной тому что данные методы часто называют методами сверхразрешения Да-лее будем использовать термин laquoмногосигналь-ное пеленгованиеraquo понимая под ним пеленгова-ние нескольких частотно-неразделимых радио-волн с произвольным взаимным угловым разно-сом в том числе меньшим релеевского предела

Известно большое число методов которые дают возможность определить параметры не-скольких частотно-неразделимых радиоволн да-же если углы их прихода находятся в пределах ширины основного луча диаграммы направлен-ности антенной системы (например методы Кей-пона MUSIC теплового шума проекционные методы [14]) Все известные методы сверхразре-шения основаны в той или иной степени на ана-лизе дискретного спектра матрицы взаимных энергий спектральных компонент напряжений сигналов на выходах каналов АС ОП Исследова-ния методов сверхразрешения показали что воз-можности их эффективного использования при решении задач РР с помощью многоканальных моноимпульсных ОП ограничиваются специфи-ческими требованиями предъявляемыми к под-системам РР перспективных комплексов РЭБ

Применительно к подсистемам РР Центром решена в наиболее общей постановке задача многосигнального обнаружения-пеленгования и оценивания количества частотно-неразделимых радиоволн Многосигнальный пеленгационный рельеф имеет вид [15ndash17]

( ) ( )( )Tr minus minusΠ = 1 1α N α K WK (7)

где α ndash вектор азимутов и (или) углов места прихода радиоволн ( ) ( ) ( )1minus= HN α H α S H α

( ) ( )H 1minus=S H α K H α minus minus= 1 1G K WK ( )Tr sdot ndash оператор следа матрицы В качестве примера на рис 5 приведена функция неопределенности (ПР (7) при бесконечно большом ОСШ) метода двухсигнального пеленгования в случае ОП с семиэлементной ЭКАР при 075R λ = Истин-ные азимуты направлений прихода частотно-неразделимых радиоволн равны 200 и 100ordm

Оценка количества частотно-неразделимых радиоволн реализуется посред-ством итерационной процедуры [17] вычисления глобальных максимумов многосигнальных ПР для каждой из различаемых гипотез и последо-вательного попарного сравнения значений гло-бальных максимумов с пороговым уровнем обеспечивающим требуемую вероятность ошиб-ки первого рода Разработанные методы являют-ся работоспособными в случае приема частично и даже полностью когерентных радиоволн а их внедрение в СПО комплексов РЭБ позволит ве-сти достоверную РР в сложных природно-географических условиях

Рис 5 Функция неопределенности

метода двухсигнального пеленгования в случае ОП с 7-ЭКАР при 075R λ =



Компенсация ошибок пеленгования обуслов-ленных взаимными электродинамическими влияниями в антенных системах

Ввиду возрастающих (с течением времени) требований предъявляемых к комплексам РЭБ в части характеристик точности пеленгования ИРИ все более важное практическое значение приобретает решение задачи снижения величи-ны составляющей СКО пеленгования обуслов-ленной взаимными электродинамическими вли-яниями (ВЭВ) в АС ОП Существующие в настоящее время методы в различной степени основаны на предположениях эвристического характера разработаны и являются работоспо-собными лишь для некоторой конкретной кон-фигурации АС и типов ее АЭ Анализ многочис-ленных научных публикаций в данном направ-лении позволяет сделать вывод об отсутствии

единого подхода к решению задачи компенса-ции составляющей СКО пеленгования обуслов-ленной ВЭВ в АС основанного на положениях теории СРТ

В Центре получили развитие и обобщение известные подходы и разработаны новые мето-ды компенсации составляющей СКО пеленгова-ния обусловленной ВЭВ в АС ОП с произволь-ной конфигурацией типом АЭ и их количе-ством Методы основаны на анализе дискретно-го спектра матрицы координат расположения элементов АС и синтезе решающего правила различения статистических гипотез являются работоспособными во всем диапазоне рабочих частот АС ОП в частности в случае несправед-ливости метода наведенных ЭДС когда коэф-фициенты матрицы ВЭВ зависят от частоты и направления прихода радиоволны

Рис 6 Конфигурация АС ОП КВ диапазона до и после модернизации станции помех

В частности модернизация автоматизиро-

ванной станции помех КВ диапазона в части оп-тимизации конфигурации антенной системы (см рис 6) и специального программного обеспече-ния без существенного изменения аппаратной части обеспечила переход станции помех на но-вый технический уровень обеспечивающий СКО пеленгования менее 1ordm

Совместная обработка разведданных от раз-нотипных средств РЭБ

Радиоэлектронное информационное обеспе-чение системы РЭБ осуществляется на основе совместной обработки разведданных поступа-ющих от различных источников информации В Центре разработан подход к ведению совмест-ной обработки результатов измерения парамет-ров ИРИ подсистемами РР разнотипных средств

РЭБ предполагающий решение задачи совмест-ного отождествления результатов по принад-лежности к одному и тому же ИРИ и вычисле-ние вектора результирующей оценки [18]

Решающее правило отождествления осно-вано на вычислении расстояний Махаланобиса между измеренными и результирующим векто-рами и сравнении решающей функции с порого-вым уровнем Порог отождествления инвариан-тен к размерности компонент оцениваемого век-тора и номиналам его компонент Отождеств-ленные по принадлежности к одному ИРИ ре-зультаты измерений усредняются с весовыми коэффициентами учитывающими точность и достоверность каждого измерения Точность и достоверность результирующей оценки выше наиболее точного результата измерения что обеспечивает повышение эффективности сов-местной обработки


МЛ АРТЕМОВ

Весовые коэффициенты усреднения учиты-вают все компоненты матриц ковариации изме-рений Благодаря этому при формировании ре-зультирующего вектора оценивания результаты измерений подсистемами РР разнотипных средств РЭБ усредняются с учетом ориентации эллипсов их рассеяния Это позволяет учитывать различия во взаимном расположении разнотип-ных средств РЭБ относительно ИРИ (в частно-сти в случае разных дальностей и геометриче-ских факторов при местоопределении ИРИ под-системами РР размещенными на носителях раз-личного типа)

Предлагаемый подход к решению задачи отождествления и совместной обработки резуль-татов РР предполагает возможность ее реализа-ции средствами СПО в автоматизированном ре-жиме с требуемой вероятностью ошибки отож-дествления задаваемой оператором Это в свою очередь позволяет минимизировать субъектив-ность вклада оператора в процесс совместной обработки результатов РР и стабилизировать значения ее показателей эффективности


Исследуемые специалистами Центра пер-спективные направления развития методов ра-диоразведки в рамках теории статистической радиотехники позволяют разрабатывать высоко-эффективную радиоэлектронную аппаратуру для комплексов и средств РЭБ с характеристиками соответствующими мировому уровню осу-ществлять разработку многофункциональных комплексов РЭБ различного базирования обес-печивающих радиоразведку и радиоподавление инфокоммуникационных систем

Сформированный Центром научно-технический и технологический задел позволяет сегодня решить задачу создания перспективных интегрированных систем РЭБ на основе быстро-действующих высокоточных подсистем разведы-вательно-информационного обеспечения средств помех на различных носителях высокоскорост-ных систем связи с гибкой структурой и откры-той архитектурой интеллектуализации процессов обработки информации принятия решений и управления


1 Левин БР Теоретические основы статисти-ческой радиотехники М Радио и связь 1989 656 с

2 Куликов ЕИ Трифонов АП Оценка пара-метров сигналов на фоне помех М Советское радио 1978 295 с

3 Репин ВГ Тартаковский ГП Статистиче-ский синтез при априорной неопределенности и адап-тация информационных систем М Сов радио 1977 432 с

4 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличен-ко МП Обнаружение и пеленгование источников радиоизлучений в рамках теории статистической ра-диотехники Радиотехника 2016 5 С 26ndash40

5 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличен-ко МП Методы статистической радиотехники в со-временном решении задач радиомониторинга Ан-тенны 2016 6 С 55ndash62

6 Дмитриев ИС Сличенко МП Максимально правдоподобное обнаружение и оценивание направ-ления прихода и амплитуды напряженности радио-волны с помощью многоканального радиопеленгато-ра с антенной системой произвольной конфигурации Антенны 2011 5 С 59ndash64

7 Артемов МЛ Борисов СГ Сличенко МП Характеристики максимально правдоподобного обнаружения радиосигналов моноимпульсными обнаружителями-пеленгаторами с антенной системой произвольной конфигурации Радиотехника 2014 11 С 11ndash14

8 Сличенко МП Характеристическая функция произвольной квадратичной формы построенной на комплексных коррелированных гауссовских величинах Радиотехника и электроника 2014 Т 59 5 С473ndash481

9 Артемов МЛ Абрамова ЕЛ Сличенко МП Пространственно многоканальное адаптивное обнаружение радиосигналов в частотной области при неидентичных каналах приема Радиотехника 2014 11 С 5ndash10

10 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Дмитри-ев ИС Сличенко МП Особенности функционирова-ния максимально правдоподобного алгоритма обна-ружения и оценивания параметров плоской монохро-матической радиоволны в условиях сложной помехо-вой обстановки Радиотехника 2013 3 С 62ndash68

11 Виноградов АД Дмитриев ИС Солом-ко ЕС Сличенко МП Синтез адаптивного алгорит-ма обнаружения-пеленгования моноимпульсным ра-диопеленгатором с антенной решеткой произвольной конфигурации Антенны 2013 5 С 36ndash42

12 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Дмитри- ев ИС Попов ВВ Сличенко МП Потенциальная точность оценивания направлений прихода и амплитуд напряженности поля нескольких плоских монохроматических радиоволн многоканальным радиопеленгатором с антенной системой произвольной конфигурации Радиотехника 2013 3 С 69ndash75

13 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличен-ко МП Артемова ЕС Апостериорная плотность вероятности результатов пеленгования источников радиоизлучений подсистемами радиоэлектронной разведки перспективных комплексов радиоэлектрон-ной борьбы Антенны 2017 5 С 53ndash60



14 Krim H Viberg M Two decades of array signal processing research IEEE Signal Processing Magazine 1996 Pр 67ndash94

15 Виноградов АД Дмитриев ИС Ильин МЮ Сличенко МП Многосигнальный максимально правдоподобный алгоритм обнаружения и оценива-ния направлений прихода и амплитуды напряженно-сти поля плоских монохроматических радиоволн с помощью многоканального радиопеленгатора с ан-тенной системой произвольной конфигурации Ан-тенны 2012 4 С 55ndash65

16 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличен-ко МП Максимально правдоподобная оценка количества частотно-неразделимых радиоволн в рамках теории статистической радиотехники Радиотехника 2016 5 С 40ndash46

17 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Борисов СГ Сличенко МП Метод адаптивного оценивания количе-ства частотно-неразделимых радиоволн многоканаль-ными обнаружителями-пеленгаторами подсистем ра-диоразведки перспективных комплексов радиоэлек-тронной борьбы Антенны 2017 5 С 33ndash38

18 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Попов ВВ Сличенко МП Совместная обработка результатов адаптивного оценивания направления на источники радиоизлучения Антенны 2017 5 С 39ndash45 Статья поступила в редакцию 14 марта 2018 года



УДК 519762139 КОНФЛИКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ Авторы 2018 ВИ Николаев дтн профессор научный референт e-mail nikolaevsozvezdiesu НН Толстых дтн профессор научный референт e-mail tnnsozvezdiesu АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Предложены концептуальные подходы к оценке устойчивости функционирования компьютерных си-стем в условиях информационного конфликта изложены методические основы проведения таких оценок Рассмотрена технология удаленного перехвата управления процессорными системами и приведен пример ее практической реализации

Ключевые слова инфокоммуникационная система конфликт конфликтное взаимодействие многокон-турное управление модель конфликта CONFLICT INTERACTION OF INFORMATION AND COMMUNICATION SYSTEMS All rights reserved 2018 VI Nikolaev DSc in Engineering Science Professor Scientific Adviser e-mail nikolaevsozvezdiesu NN Tolstykh DSc in Engineering Science Professor Scientific Adviser e-mail tnnsozvezdiesu JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article offers conceptual approaches to the assessment of computer system operation stability in information conflict environments and represents methodical fundamentals for such assessments The authors discuss the technol-ogy for remote processor system control takeover and give an example of the implementation of such a solution

Keywords information and communication system conflict interaction multi-loop control model of conflict В настоящее время в связи с интенсифика-

цией внедрения автоматических и автоматизи-рованных систем в сферы государственного и военного управления акцент значимых угроз информационных воздействий сместился от человека-оператора в сторону автоматизиро-ванной или автоматической системы Это обу-словлено существенным возрастанием роли этой системы при принятии управленческих решений человеком роль которого соответ-ственно стала менее значимой Комплекс ин-формационных воздействий и ответных воздей-ствий на систему обеспечения функционирова-ния государственных или военных группировок с целью снижения эффективности их функцио-нирования и соответственно уменьшения ве-роятности реализации их целевых функций в настоящее время стал идентифицироваться как кибервойна

Понятие глобального информационного конфликта (кибервойны) как совокупности ин-формационных воздействий направленных на поражение и нарушение нормального функцио-нирования систем управления различного уров-ня особенно государственного и военного было

сформировано в специальной программе приня-той еще в апреле 2009 года В соответствии с этой программой целями информационных воз-действий осуществляемых по информационным каналам путем коррекции (в ряде случаев пере-хвата) алгоритмов или программных продуктов и элементов системы управления [1 2] должны являться системы управления вооружением и военной техникой тыловым обеспечением си-стемами связи как военного так и гражданского назначения

Особое место в кибервойне занимают как отмечено выше объекты сферы государственно-го и военного управления в частности мобиль-ные которые по мнению зарубежных специали-стов практически невозможно в момент уста-новления контакта классифицировать по при-знаку их важности что при достаточно широкой их номенклатуре и большом количестве требует специфического подхода к проведению инфор-мационного воздействия как на них так и через них Поэтому кибервойна локальный или гло-бальный информационный конфликт на совре-менном этапе могут рассматриваться как много-этапный процесс включающий этапы определе-

ISSN 1995-7009 72

КОНФЛИКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ния объектов для информационного поражения подготовки информационного воздействия и внедрения его в поражаемый объект При этом существенным фактором заметно снижающим значимость и эффективность информационных воздействий является быстрая смена целей и приоритетов в системе управления малое время актуальности информации [3]

В связи с этим в данной работе рассматри-ваются основные научно-технические вопросы формализованного (модельного) представления перспективной системы информационной борь-бы (кибервойны) в области системы управления критических приложений и особенности оценки устойчивости таких систем

Формализованное представление информаци-онного конфликта

Ретроспективный анализ развития средств и методов проведения информационных воздей-ствий позволяет условно выделить три этапа их развития Первый (доисторический) относится к середине 60-х ndash 70-м годам и основан главным образом на технических средствах разведки Ос-новной задачей в этот период был перехват про-грамм исходных данных и алгоритмов расчетов Второй этап проходил совместно с развитием и распространением персональных компьютеров основывался на программных вставках компью-терных вирусах как репродуцируемых программ-ных вставках и прямом несанкционированном доступе к вычислительным ресурсам Третий этап начинается с 2008ndash2009 гг и идентифициру-

ется как кибервойна Этот этап основан на кон-цепциях полномасштабного информационного конфликта и развитом до уровня самоорганиза-ции программно-техническом воздействии

По мере развития технологий информаци-онных воздействий на компьютерные системы и средств защиты информации изменялась эффек-тивность воздействия цели и объекты воздей-ствия а также технологии защиты (рис 1) В начале 90-х годов сравнительно небольшое чис-ло информационных воздействий было направ-лено против одиночных компьютеров и имело практически максимальную эффективность По мере развития технологий информационных воздействий их число к середине 90-х годов воз-росло до нескольких сотен тысяч но эффектив-ность за счет развития средств защиты заметно снизилась до единиц процентов что привело к заметному уменьшению числа значимых атак В настоящее время (третий этап развития средств и методов информационного противоборства) информационные воздействия направлены на изменение режимов функционирования системы или элементов системы Они включают наряду с корректирующими работу системы элемента-ми программы воздействия на одиночные ком-пьютеры то есть происходит интеграция средств информационного воздействия первых этапов развития и современного Поэтому рост числа атак и процента успешно проведенных атак на индивидуальные компьютеры и компью-терные системы происходит сейчас примерно параллельно [1]

Рис1 Доля успешно проведенных информационных воздействий от общего числа атак на ресурсы

индивидуальных компьютеров и компьютерных систем управления (по материалам доступных источников)


ВИ НИКОЛАЕВ НН ТОЛСТЫХ

Повышение уровня автоматизации теле-коммуникационных систем управления критиче-ских приложений и информационной laquoмощно-стиraquo используемых в них компьютерных устройств и элементов привело к повышению номенклатуры и уровня самостоятельно прини-маемых автоматизированной системой решений к переходу процесса взаимодействия в том чис-ле и конфликтного на уровень автоматической системы В современных условиях обозначилась и интенсивно развивается концепция laquoсистема против системыraquo которая на уровне функцио-нального структурирования выражается взаимо-действующими уровнями самоорганизации принятия решения и его реализации Это являет-ся одной из основных особенностей при реше-нии проблемы кибербезопасности систем управ-ления критических приложений [3 4]

В отличие от традиционного рассмотрения взаимодействия объектов или элементов систем особенно сложных появляются неизвестные для каждой из взаимодействующих сторон элементы и процессы реакция на которые в принципе не может быть предусмотрена и в зависимости от уровня их неопределенности и располагаемого для их анализа информационного ресурса син-тезируется на верхних уровнях Именно этот не-определенный и неизвестный компонент и его доля в общем объеме информационного обмена определяет характер (конфликтный или коопе-ративный) взаимодействия систем эффектив-ность реализации ими своих целевых функций

Это требует оптимальной с точки зрения эффективности реакции на эти элементы реали-зации процедур обмена данными между элемен-тами всех уровней компьютерных подсистем и распределения между ними информационного ресурса Тогда взаимодействие систем требует и объективно обуславливает необходимость фор-мирования иерархической структуры управле-ния с различным временем реакции располагае-мым информационным ресурсом и типовым пе-речнем задач

При конфликтном взаимодействии систем управления в частности критических приложе-ний основная задача функциональной структу-ры состоит в синтезе и реализации процедуры снятия неопределенности взаимодействующих элементов поскольку на остальные элементы найдена (синтезирована ранее) адекватная функция управления В этом случае взаимодей-ствие систем можно формализованно предста-вить функционалом (уравнением) баланса (в

отличие от известных работ не только ресурс-ного но и управления) нарушение которого приводит к доминированию одной из взаимо-действующих сторон

( ) ( ) ( ) ( )k k k ki j k k A i j i j k k B i jA T W P b B T W P atimes harr times (1)

где ABkij ndash функционал выработки системами

А и В решающей функции на k-м уровне управ-ления i-го объекта j-м процессом Tk и Wk ndash рас-полагаемые временной и информационный ре-сурсы уровня PA и PB ndash вероятности выработки адекватного алгоритма управления системой А в отношении неизвестного (противоборствующе-го) компонента системы bk

ij и системой В в от-ношении неизвестного (противоборствующего) компонента ak

ij соответственно При этом величина PAB будет определяться

произведением соответствующим каждому уровню событий направленных на снятие не-определенности взаимодействующего компо-нента Так на нижнем уровне это будет пред-ставляться в виде вероятности обнаружения не-известного компонента на уровне принятия ре-шения ndash вероятностью правильного отнесения его к неизвестным (неопределенным) а на уровне самоорганизации ndash вероятностью снятия неопределенности с этого компонента

При этом подсистема безопасности и защи-ты информации должна рассматриваться в со-ставе всей системы и ее эффективность должна определяться только вероятностью реализации своих целевых функций всей системой Напри-мер часто оказывается что эта вероятность у системы не оснащенной системой защиты ин-формации выше чем у имеющей такую защиту Это обусловлено главным образом тем что функционирование системы защиты требует информационных и временных ресурсов при их дефиците в системе и оптимизации алгоритма управления ресурсами

При функционировании такого комплекса об-разуется множество вложенных контуров управ-ления которые должны обеспечивать взаимное согласование синхронизацию всех элементов си-стемы И в этом смысле все элементы системы должны быть взаимно согласованы что обеспечи-вает решение задачи которую каждый из элемен-тов отдельно решить не в состоянии Тогда в зави-симости от уровня дублирования и резервирова-ния управления требуемой степени согласованно-сти состояний элементов системы несанкциониро-ванное нарушение состояния любого из элементов



может привести к заметному уменьшению вероят-ности реализации целевой функции

При таком подходе информационный кон-фликт представляется в виде взаимодействия двух потоков сигналов управления направлен-ных на реализацию автоматизированной (или ав-томатической) телекоммуникационной системой нужных каждой из сторон действий и перевода этой системы в требуемое каждой из сторон со-стояние То есть сигналы управления реализуют-ся двумя глобальными контурами (рис 2)

ndash системой связи ndash как последовательность

BV1rarrBSrarrBV2rarrBV3rarrBV1hellip

ndash системой информационного воздей-ствия ndash как

BN1rarrBSrarrBN2rarrBN3rarrBN1hellip

При реализации такого управления обяза-тельно присутствует неопределенность исход-ного состояния наличие которой в каждом из контуров управления приводит к отклонению итогового состояния системы от требуемого каждой стороной Поэтому можно считать что управление каждой системой сводится к ис-ключению этой неопределенности и получению в условиях конфликта требуемого этой сторо-ной состояния

АСУ ПБЗИИнформационное воздействие

Требованиесостояния SN

Требованиесостояния SV

Сигналы управления

Реальноесостояние SR

Оценка состояния SV-SR

Оценка состояния SN-SR

Оценка и коррекция kV

Оценка и коррекция kN

Автоматизированная телекоммуникационная система

с состоянием SR = kN SV + kV SN

BV1 BN1

BV3

BV2

BN3

BS

BN2

Рис 2 Процесс взаимодействия как многоконтурное управление на основе снятия неопределенности где kN и kV ndash коэффициенты априорной неопределённости состояния взаимодействующих объектов

Детализация правил и алгоритмов кон-фликтного взаимодействия происходит на уровне принятия решений на котором формируются ал-горитмы страта реализации решения и непосред-ственного управления Уровень непосредствен-ного управления (реализации решения) является самым laquoбыстрымraquo и должен требовать для управления заметных информационных ресурсов То есть синтез алгоритмов решения функцио-нальных задач и алгоритмов функционирования всей системы проводится постоянно и распреде-ляется по всему жизненному циклу системы

Таким образом в общем случае информа-ционный конфликт можно представить в виде двух базовых конкурирующих процессов реали-зуемых в отношении компьютерной (инфоком-муникационной) системы для получения в ре-

зультате выполнения управляющего сигнала требуемого состояния (рис 2) Информационное воздействие вырабатывающее сигнал управле-ния BV1 и автоматизированная или автоматиче-ская система управления (АСУ) вырабатываю-щая свой сигнал управления BA1 воздействуют на автоматизированную телекоммуникационную систему (АТС) c целью перевода ее в состояние SV или SA соответственно

При этом состояние каждого из участвую-щих в реализации конфликта компонентов (ин-формационного воздействия SV системы управ-ления АТС SA и собственно реального состояния АТС SR) на произвольном i-м шаге функциони-рования определяется совокупностью их техни-ческих и информационных параметров на осно-ве системы рекуррентных уравнений



1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

R i R i R i R i i i

A i A i APi A i A i

V i V i VPi V i V i

S t S t S t L X Y ZS t S t k S t L YS t S t k S t L Z

minus minus minus minus minus

minus minus minus

minus minus minus

= + sdot = + sdot sdot = + sdot sdot

(2)

где X = Xxk(t) Y = Yyk(t) и Zzk(t) ndash сово-купность параметров взаимодействующих ком-понентов kP ndash коэффициент неопределенности оценки состояния конкурирующего та1 LRAV ndash операторы преобразования входного потока трех указанных выше компонентов (пе-редаточные характеристики)

Соответственно параметры системы ин-формационного воздействия Z(t) системы управления связью Y(t) и АТС X(t) также будут определяться рекурсивным образом которые с учетом возникающих в этих компонентах за-держек τx можно представить в виде

( ) ( ) ( )R R RX t X t L t= minus τ + minus τ times [ ]( ) ( ) ( )V V A A A VL t L t X ttimes minus τ + minus τ sdot minus τ minus τ

( ) ( ) ( )R A AY t Y t L t= minus τ + minus τ times [ ]( ) ( ) ( )R R A A AL t L t Y ttimes minus τ + minus τ sdot minus τ

( ) ( ) ( )R V VZ t Z t L t= minus τ + minus τ times [ ]( ) ( ) ( )R R A A VL t L t Z ttimes minus τ + minus τ sdot minus τ (3)

Переходя к дифференциальной форме пред-ставления (3) с учетом M уровней иерархии и N элементов на каждом уровне динамику измене-ния состояния любой из взаимодействующих систем и собственно компьютерной системы или параметров каждого элемента можно предста-вить системой из N уравнений для каждого ком-понента ndash системы управления и системы ин-формационного воздействия ndash в виде

( ) ( )nAn A

dY t a Y tdt

= minus τ +

1 1

( ) ( )M N

c n m m n PAn m

k X Y Z k t= =

+ sdotρ lowast lowast sdot timessum

[ ](t ) ( ) ( ) ( )R PV A An RX k t Y t c Y ttimes minus τ minus minus τ minus minus τ (4)

( ) ( ) ( )nVn V cn

dZ t a Z t k tdt

= minus τ + times

[ ]( ) ( ) ( ) ( )PV R PA Vk t X t k t Z ttimes minus τ minus sdot minus τ minus

( )Vn Rc Z tminus minus τ (5)

1 При kp = 1 неопределенность считается снятой и управление ресурсами реализуется с максимальной эффек-тивностью

при этом

1

( ) ( )1( ) ( )

MRm Am

An m nAm Vmm

X Ya SM Y Z=

τ + τ= sdot sdot times

τ + τ sum

( )exp( ) ( )

TV Rm Am Rm

TA TR TV Rm Am

FF F F

sdot τ + τ minus τtimes minus

+ minus sdot τ + τ (6)

( )( ) ( )

VmVn

Am Rm

ZaY X

τ=

τ + τ (7)

где ρmn(hellip) ndash коэффициент конфликтности при-нимаемого элементом n от элемента m потока определяемый как ядро потенциала его случай-ного блуждания kсn ndash коэффициент связности данного конкретного элемента с другими опре-деляемый произведением энергетической се-мантической и прагматической связности Smn ndash коэффициент связности m-го и n-го элементов значение которого в общем виде можно опреде-лить как произведение

c s pm n m n m n m nS S S S= sdot sdot (8)

где c s pm n m n m nS S S ndash энергетическая (сигналь-

ная) семантическая и прагматическая связности соответственно

Такой подход в отличие от известных поз-воляет при анализе информационной устойчиво-сти любой системы управления абстрагировать-ся от понятий информационное воздействие или laquoвредоноснаяraquo программа Это обусловлено тем что во-первых вероятность реализации соб-ственной целевой функции рассматривается че-рез реакцию на поступающий поток а во-вторых тем что рассматривается суммарный поток от всех элементов независимо от того сформирован он противником (конкурентом злоумышленником) или собственной системой информационной безопасности

Оценка устойчивости компьютерной системы

В настоящее время только на уровне разра-ботки системы закладывается модель противо-борствующей стороны которая в дальнейшем в том числе и в процессе реального функциониро-вания может только уточняться а действия на уровне непосредственного управления на из-вестные и определенные события должны пред-определяться на ранних этапах и более высоких уровнях При этом проблема сокращения време-ни начальной настройки и адаптации системы защиты информации в системе становится одной из основных В этом смысле весьма показатель-



ны постоянные времени системы которые со-ставляют для этапа разработки 05ndash1 год для этапа подготовки к реальной работе (например при вводе в эксплуатацию в виде элемента си-стемы управления) ndash до 10 дней для этапа об-новления информации о состоянии системы свя-зи ndash примерно 15ndash12 часов для уточнения дан-ных при функционировании ndash около 20ndash30 ми-нут при отработке стандартизованных алгорит-мов (например входа в систему или регистра-ции) ndash от 1 до 5 минут Это требует постоянного сокращения времени реакции АСУ на изменение состояния противоборствующей стороны и уве-личения информационного ресурса проектируе-мых аппаратных

С этой точки зрения взаимодействующие элементы компьютерных систем должны синте-зировать стратегии направленные на обеспече-ние заданной вероятности выполнения своих целевых функций на основе имеющегося ин-формационного и материального (аппаратного) ресурса Однако в условиях кибервойны этого оказывается недостаточно Поэтому их действия в соответствии с этой стратегией должны быть направлены на снижение вероятности выполне-ния аналогичных функций противоборствую-щим элементом или подсистемой Это в свою очередь требует введения в состав компьютер-ной системы или комплекса составляющей реа-лизующей активное воздействие на противобор-ствующий объект что также в настоящее время рассматривается весьма ограниченно Эта про-блема в настоящее время практически не реша-ется В практических приложениях критических технологий государственного и военного управ-ления как показывает анализ практики приме-нения автоматизированных систем за рубежом эта проблема также может быть отнесена к пер-воочередным

Наличие в арсенале каждой из сторон ак-тивных программно-технических средств ин-формационных воздействий порождает пробле-му совмещения их с рабочими алгоритмами управления При этом необходимо отметить что противоборствующие элементы должны рас-сматриваться как единая система с различной степенью априорной неопределенности данных о взаимодействующей системе В этом случае при различных конкретных условиях взаимодей-ствия когда стратегии обеспечения устойчиво-сти и laquoживучестиraquo информационных систем прямо противоположны выбор стратегии управления (не говоря уже о его конкретном со-

держании) остается до настоящего времени во-просом однозначно неразрешенным в ряде слу-чаев ndash спорным

Так в ряде существующих подходов к обеспечению эффективной защиты информации основное внимание уделяется оценке возможно-сти применения адаптивных механизмов управ-ления в составе подсистемы безопасности и за-щиты информации или в составе информацион-ного воздействия с использованием активных обратных связей что должно обеспечить повы-шение эффективности защиты или информаци-онного воздействия При этом необходимо отме-тить что подход основанный на применении методов адаптивного управления в настоящее время доминирует что обусловлено вероятно рассмотрением взаимодействующих подсистем как отдельных обособленных элементов со сво-ими особенностями и характеристиками При таком подходе можно оптимизировать управле-ние одного элемента с известными параметрами и динамикой их изменения однако управление в системе в целом получается далеким от опти-мального

Совершенно очевидно что исход информа-ционного конфликта между автоматизирован-ными системами управления в условиях ограни-ченного информационного ресурса сторон в су-щественной степени определяется именно эф-фективностью управления применяемого взаи-модействующими (противоборствующими) си-стемами Поэтому целесообразно выделить про-блему определения типовых особенностей про-цесса конфликтного взаимодействия компью-терных систем в условиях применения сторона-ми оптимизирующего управления как при за-щите своего информационного ресурса так и при воздействии на информационный ресурс противоборствующей стороны с целью опреде-ления laquoсильныхraquo и laquoслабыхraquo сторон используе-мых стратегий Это реализуется через цепочки вложенных контуров управления образуемых на различной совокупности элементов и обладаю-щих различным временным масштабом

Возможности принудительного перевода си-стемы в заданное целевой состояние

Информационное противоборство в соот-ветствии с современными концепциями можно представить в виде борьбы за приоритет управ-ления то есть за реализацию своего целевого состояния как для laquoсвоихraquo элементов так и laquoчужихraquo Конкретизируя приведенный выше



подход с множественными контурами управле-ния информационный конфликт можно пред-ставить в виде двух только глобальных процес-сов Считая что они порождены конкуренцией целевых функций внутренней системы управле-ния и навязываемых внешним источником все-гда можно выделить нескольких процессов по-рожденных k-м объектом и реализуемых множе-ством кодовых (или сигнальных) последова-тельностей Uk

ji = Ukj(ti) синтезируемых храня-

щихся и циркулирующих в операционной среде произвольной компьютерной (инфокоммуника-ционной) системы

Конечно задача перехвата управления обычно не является конечной целью информа-

ционного воздействия а в соответствии с совре-менной концепцией информационного противо-борства выступает лишь как средство для реали-зации целевых функций в отношении оконечно-го оборудования Однако в локальном диапазоне условий при попарном рассмотрении всей сово-купности реализуемых в компьютерной (инфо-коммуникационной) системе процессов она мо-жет рассматриваться и в качестве основной То есть в широком смысле под целевым состоянием Sj процесса Pj можно понимать точку в про-странстве состояний системы SjUi ΣUi в ко-торой конкретный процесс получает управление над системой то есть становится управляющим по отношению ко всем другим процессам

Процессорное устройство

Память

u1(t)un(t)

R1 Rn

P1X1ij

PnXkij

S1

Sn

A

V

u n(t)

un(t)

u 1(t)

1RS

kRS

(t)i jusum

Рис 3 Общая схема взаимодействия систем при перехвате управления

Таким образом реальное состояние компь-

ютерной системы SR порожденное суммарным потоком внутренних и внешних кодовых комби-наций зависит от значения обобщенного векто-ра параметров системы или ее элемента Xj = xj(t) управление которым реализуется суммарным потоком кодовых или сигнальных последовательностей Ui и строго говоря соб-ственного изменения состояния системы SR вследствие реализации ей своей целевой функ-ции (основной или частных) Для обычной ком-пьютерной системы с дискретным изменением состояний справедливо

SR(ti) = FX(ti) Uj(ti) ΣUij(ti)

Тогда в общем виде схема циркуляции управляющих последовательностей между кор-ректируемой системой R и корректирующими системами-конкурентами A и V может реализо-вываться одним из двух возможных способов

ndash воздействие V отправляет laquoсвоиraquo управ-ляющие последовательности отдельным пото-

ком непосредственно на процессорное устрой-ство (такое возможно в случае работы приемо-передающего устройства через которое соеди-няется система V например на шинном расши-рителе)

ndash воздействие V содержится в составе сум-марного управления через некоторое промежу-точное звено информационного тракта

На вход корректируемой системы подается совокупность потоков управляющих последова-тельностей Uij(ti) образующих некий сум-марный поток от процессов-конкурентов и управляющего потока самой системы Результа-том работы процессорного устройства сообразно с поступающими управляющими последова-тельностями состоянием памяти и процессор-ных регистров R1RN является функциониро-вание в системе процессов Pi с векторами па-раметров Xk

ij характеризующими совместно с процессорными регистрами состояние k

jS каж-дого процесса На основании совокупности та-ких состояний в свою очередь формируются



состояния корректируемой системы SiR на i-м

шаге функционирования Очевидно что при таком подходе основной

задачей каждого из процессов с базовой кон-струкцией исполняемых кодов Uij с целевой функцией перехвата управления является гене-рация (синтез) такой кодовой последовательно-сти управления которая нейтрализуют действие других процессов и переведет реальное состоя-ние системы SR в целевое состояние Si

Динамика принудительного изменения состо-яния системы

Реализация целевой функции системы по-рождает в ее пространстве состояний ветвящу-юся структуру где каждой ветви соответствует определенная частная целевая функция некоего уровня абстракции Таким образом выстраива-ется иерархическая структура где реализация каждого вышестоящего уровня зависит от реа-лизации его частных функций

С точки зрения структуры фазового про-странства системы такая конструкция является совокупностью колец и их подколец разной глу-бины вложенности каждое из которых порожда-ется своей частной целевой функцией В процессе функционирования системы фазовая точка опи-сывает некоторую траекторию в пределах данной структуры которую можно рассматривать как случайное блуждание в фазовом пространстве

В ходе реализации очередной целевой функции системы порождающей свое кольцо набор состояний и возможных переходов между ними воздействие управления может понизить вероятность реализации целевой функции Pц Когда данная вероятность падает ниже некоего порогового уровня первоначальная система ко-лец разрушается и система начинает двигаться по иной траектории отвечающей целевой функ-ции управления стремясь к состоянию Sп Пере-ходы в каждой последующей частной целевой функции будут определяться аналогично со сво-им пороговым значением Pц (рис 4)

S1

S11

S21 S22

S12

SпSц

Pц

t0 t1 Pц

t1 t2

Pц

t2 t3

S0

Pц

t0 t1 t2 t3 Рис 4 Изменение вероятности реализации целевой функции системы

в условиях информационного воздействия

Если команды управления перестают по-ступать система с некоторой вероятностью ста-билизируется и возвращается к первоначально-му прогрессу состояния восстанавливая нару-

шенную систему колец Зная переходные веро-ятности для состояний системы посредством расчета ядра потенциала можно выявить точки бифуркации системы Рост значения ядра потен-



циала в точке фазового пространства говорит о потенциальной опасности данного состояния как понижающего вероятность реализации целевой функции за счет нарушения возвратности [5] При этом наибольшей безопасностью будет об-ладать цепочка с наименьшим суммарным ядром потенциала

min ( )n ii

a Ssum

где минимум берется по всем возможным це-почкам состояний Si при длине n цепочки реали-зации частной целевой функции внутри каждого из колец

При таком подходе задача обеспечения ми-нимумамаксимума вероятности проведения пе-рехвата управления сводится к поиску цепочки минимального laquoвесаraquo и может быть решена в рамках теории графов и вероятность реализации целевой функции системы можно выразить как

1Ц 0 Ц П П

1( ) ( ) ( )

Ni i

iP S g S S S S +

== minusprod

где g ndash соответствующие функции Грина для цепочки из N управлений

При этом целесообразно отметить что ве-роятность возврата системы к движению в направлении целевого состояния тем меньше чем дальше зашла реализация цепочки управле-ний конкурирующей последовательности

Кроме того следует учитывать что успеш-ность проведения информационного воздей-ствия типа перехват управления напрямую зави-сит от продолжительности временного интерва-ла на котором достигается управляемое состоя-ние Таким образом на практике при рассмотре-нии уравнений баланса с их последующей ре-дукцией необходимо учитывать точность син-хронизации корректирующего и корректируемо-го процессов и возникающие в процессе переда-чи задержки в канале

С точки зрения выявления аномальных со-стояний в компьютерной системе основной за-дачей становится анализ распределения точек перехвата в пределах рассмотренной выше си-стемы колец При этом процесс их анализа сво-дится к определению относящихся к точкам си-стемной бифуркации программной системы то есть точки вызова процедур условных и без-условных переходов и аналогичных процессов

С другой стороны в контексте иерархиче-ской структуры колец такие точки будут при-надлежать пересечениям колец смежных уров-ней что можно показать рассмотрев динамику изменения положения рабочей точки в окрест-ности точки бифуркации программной системы

Пространство состояний программной си-стемы определяется совокупностью ряда ее па-раметров таких как состояние процессорных регистров и оперативной памяти образующих n-мерный вектор состояния В частности в него входит состояние регистров EBP (Base Pointer) и EIP (Instruction Pointer) содержащих адрес осно-вания стека приложения и адрес следующей ко-манды соответственно в оперативной памяти В связи со спецификой разделения памяти между приложениями каждому из них будет соответ-ствовать некоторый диапазон адресов что будет верно в частности и для значений регистров EBP и EIP

Если рассматривать эти регистры как ком-поненты n-мерного вектора состояний про-граммной системы то можно построить проек-цию фазового пространства системы на плос-кость EBP-EIP В процессе передачи управления между процессами A и B рабочая точка в опре-деленный момент попадает в точки такие что один из означенных регистров указывает на об-ласть памяти принадлежащую процессу А в то время как другой ndash на область принадлежащую процессу B (рис 5) то есть в области памяти находящиеся на пересечении колец

EIP

EBP

X n-

2

Процесс А

Процесс В

Рис 5 Пересечение колец с точки зрения организации памяти ЭВМ



Таким образом точки бифуркации системы будут находиться в областях пересечения колец иерархической структуры Следует заметить что при этом два этих множества не будут совпа-дать так как очевидно далеко не все точки пе-ресечения колец будут точками бифуркации Так как для системы колец в соответствии с рас-смотренным подходом случайных блужданий можно оценить вероятности реализации цепочек целевых функций то при известном распределе-нии точек бифуркации по кольцам можно анало-гичным образом оценивать уже вероятности по-падания в них

Кроме того данные выводы упрощают применение критерия перехвата сужая область поиска решений приведенной выше системы уравнений

1 1 2( ) ( ) ( ) 0kR i j i i jL t L t X tminus minus minustimes times =

где LRi-1(t) и Ljj-1(t) ndash передаточные функции системы и процессов-конкурентов по отноше-нию к которым осуществляется перехват управления Xki-2j(t) ndash искомые точки перехвата в пространстве состояний системы то есть точ-ки бифуркации

Тогда в отношении произвольной компози-ции возможных точек перехвата управления не-сложно получить

2 ( )ki j p

pX t Kminus isin

где pK ndash кольца иерархической структуры В соответствии с этим точки бифуркации

целесообразно искать в некоторой окрестности точек перехода программных функций

Естественно приведенные выше соображе-ния были проверены экспериментально В соот-ветствии с приведенной выше постановкой зада-чи практическая реализация предложенного подхода может быть представлена последова-тельностью основных частных задач

ndash на фиксированном интервале времени начиная с t0 (число тактов) снимается дамп па-мяти определяются точки входа реализуемых процессов и соотносятся с их описанием с выде-лением основных команд

ndash полученные данные подставляются в системы приведенных выше уравнений реше-ние которых в отношении кодовой последова-тельности Uk

ij для каждого i будет представ-

лять траекторию приближения к точке перехва-та управления

ndash начиная с t0 на вход исследуемой систе-мы подается найденная последовательность ко-дов и по определяемым состояниям системы определяется коррекция текущего состояния и цикл повторяется до выполнения условия

Несложно заметить что такая последова-тельность задач может быть реализована только для оценки информационной устойчивости ин-фокоммуникационной системы например в процессе ее разработки когда имеется возмож-ность прямого доступа ко всем ее элементам Для решения задач синтеза кодовой последова-тельности приводящей к реализации перехвата управления удаленным элементом такой систе-мы требуется существенно уменьшить число точек контроля (число неизвестных и уравнений в приведенных выше системах уравнений) так как проведение удаленного дампирования весь-ма проблематично хотя бы по причине триви-альной невозможности точной временной син-хронизации Это обусловлено возрастанием как разброса так и величины задержки подачи кор-ректирующей последовательности

В данном примере в качестве базы операци-онной среды была выбрана МСВС 30 установ-ленная на ППЭВМ на базе i5 и имеющая 4 Гбайт оперативной памяти Данные представлялись в виде условно упорядоченной последовательно-сти с размерностью 512 times 512 байт порядок пе-редачи кодов на обработку (в центральный про-цессор) показан линиями Анализ проводился в отношении 8567 возможных состояний с одно-временным выделением устойчивых циклов (рис 6) определяемых как замкнутые контуры линий состояния

Такое представление наглядно показывает на каком смещении (шаге выполняемой после-довательности) образуются точки нейтрализации каждого потока и в общем-то на какое время Это позволяет сформировать добавку к входно-му потоку которая будет или усиливать условия перехвата нейтрализуя управление (laquoобнуляяraquo циклы) или снимать эти условия То есть в дан-ном примере реализуется синтез дополнительно-го контура управления системой обеспечиваю-щего за счет включения добавок к основному потоку кодов такие кодовые последовательно-сти которые переводят систему в новое не предусмотренное регламентом функционирова-ния состояние



Рис 6 Устойчивые циклы (i = 1hellipsim100000) образованные замкнутыми линиями ndash

последовательностями обрабатываемых кодов приводящих к нейтрализации обрабатываемых потоков

В данном конкретном примере для исследо-вания были выбраны 10 регламентированных (0ndash9) состояний и нерегламентированные (10 и более реализуемые в зависимости от требуемого laquoконкурентомraquo целевого состояния) При этом следует отметить что при точной синхрониза-ции когда любое изменение состояния системы можно отследить без задержки любое целевое состояние системы достигается за минимальное число шагов (минимальное время) Однако это может быть получено только в лабораторных

условиях при нулевой задержке определения состояния системы

При наличии задержки особенно случай-ной создание условий для перехвата управления системой также становится процессом в некото-ром роде случайным и с неоднозначным исхо-дом Это достаточно хорошо иллюстрируется изменением состояния системы при формирова-нии условий для перехвата (рис 7 и 8) при раз-личной задержке

Рис 7 Изменение состояния системы (на интервале 1000 тактов шагов)

где 1 ndash несинхронизированное воздействие с возвратом изменений в область разрешенных 2 ndash с потерей синхронизации на этапе перехвата управления после синтеза условий для перехвата

3 ndash перехват управления состоянием системы и вывод его в область заданных laquoконкурентомraquo 4 ndash граница разделения разрешенных и запрещенных (навязываемых) состояний

Так при отсутствии синхронизации воздей-

ствие корректирующими кодами со случайной задержкой приводит к изменению состояния (кривая 1 рис 7) но в области разрешенных

комбинаций состояний элементов (регистров ячеек и других элементов) которое быстро ком-пенсируется операционной средой При этом ве-роятность прохождения корректирующего кода



достаточно низка и в подавляющем большинстве случаев воспринимается системой как ошибка

На рис 8 приведены зависимости вероятно-сти реализации целевой функции корректирую-щей внешней последовательности программных

кодов от времени случайной задержки порож-денной ошибками в канале при фиксированных значениях систематической задержки являющей-ся строго говоря не меняющейся во времени ха-рактеристикой для каждой конкретной системы

Рис 8 Вероятность реализации целевой функции корректирующей последовательности при фиксированной

систематической задержке и различной величине стохастической составляющей в задержке

Конечно приведенный пример достаточно конкретен и для другой операционной среды ха-рактер зависимостей может измениться и даже весьма существенно Однако общая тенденция сохраняется

Необходимо также отметить что осуществ-ление основной идеи ndash определение необходимо-го состояния и создание условий для перехвата управления системой с автоматическим или ав-томатизированным управлением ndash требует доста-точно точной синхронизации корректирующего обрабатываемого потока что с учетом его цик-личности и повторяемости кодовых последова-тельностей позволит реализовать принцип пред-сказания состояния по известному состоянию в произвольный момент времени Однако точность предсказания момента времени реализации со-стояния должна быть не менее sim005 тактового интервала с учетом необходимости пересказы-вать серию моментов времени расположения то-чек перехвата

На основе проведенных предварительных исследований представленного подхода можно утверждать что реальных систем в отношении которых невозможно было бы сформировать условия перехвата управления пока не выявлено

но основное отличие каждого конкретного состо-ит в требовании точности синхронизации и числе циклов повторения корректирующего кода Заключение

Таким образом в условиях интенсивного развития технологий информационных воздей-ствий развивающихся на основе концепций ки-бервойны и для обеспечения кибербезопасности системы управления критических приложений (в частности связи и управления военного и госу-дарственного назначения) представляющей одну из приоритетных целей для системы информаци-онных воздействий требуется решение ряда про-блем и проблемных вопросов К числу наиболее важных из них следует отнести

ndash рассмотрение кибервойны как конфликт-ного взаимодействия систем следует проводить с учетом влияния на характеристики защищаемой системы параметров включенных в них подси-стем защиты информации которые могут суще-ственно влиять на эффективность всей защищае-мой системы Оценку эффективности любой си-стемы кибербезопасности проводить только в составе защищаемой системы с учетом особенно-стей ее функционирования



ndash для обеспечения кибербезопасности ком-пьютерных системы связи и управления критиче-ских технологий необходимо введение в ее состав активной составляющей реализующей ответные (или упреждающие) информационные воздей-ствия на АСУ оппонента (противника злоумыш-ленника)

ndash рассмотрение проблемы перехвата управ-ления в отношении защищенности разрабатывае-мых компьютерных систем в составе критиче-ских технологий


1 Белицкий АМ Степанец ЮА Тол-стых НН Критерий перехвата управления инфо-коммуникационных систем Труды конференции laquoКибернетика и высокие технологии XXI векаraquo Во-ронеж 13ndash14 мая 2015

2 Власов БИ Степанец ЮА Толстых НН Перехват управления инфокоммуникационных си-стем Труды 21-й Международной научно- техниче-ской конференции laquoРадиолокация навигация связьraquo 14ndash16 апреля 2015 Воронеж

3 Алферов АГ Мордовин АИ Толстых ИО Поздышева ОВ Толстых НН Устойчивость инфо-коммуникационных систем в условиях информаци-онного конфликта Журнал laquoИнформация и без-опасностьraquo 2014 4

4 Толстых НН Челядинов ЮВ Вирусное воз-действие на кластеры систем сотовой связи Акаде-мическая наука ndash проблемы и достижения Материалы IV Международной научно-практической конферен-ции North Charleston USA 2014 Т 3 С 160ndash165

5 Николаев ВИ Толстых НН Оценка коэф-фициента конфликтности информационного потока в автоматизированных системах Цифровая обработка сигналов 2008 2 С 14ndash19 Статья поступила в редакцию 27 февраля 2018 года



УДК 621396662 СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ В КОНТЕКСТЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЫ copy Авторы 2018 СК Романов ктн внс e-mail skromanovramblerru НМ Тихомиров дтн начальник НТУ e-mail tikhomirsozvezdiesu ВН Тихомиров старший конструктор e-mail tikhomirsozvezdiesu АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Рассмотрены варианты применения способов laquoFastLockraquo и laquoCycle slip reductionraquo для повышения быстро-действия в синтезаторах частот с системой импульсной фазовой автоподстройки частоты Предложен алгоритм управления токами зарядовой накачки частотно-фазового детектора и коммутации элементов активного фильтра нижних частот Найдены аналитические выражения для определения времени переход-ных процессов при перестройке по частоте синтезаторов с применением ускоряющих способов в трех вари-антах Проведено сравнение результатов расчетов по этим выражениям с результатами моделирования переходных процессов в синтезаторе на основе системы автоподстройки пятого порядка с использованием среды Simulink системы MatLab

Ключевые слова радиоэлектронная борьба радиомониторинг синтезатор частот система импульс-ной фазовой автоподстройки частоты частотно-фазовый детектор зарядовая накачка переходной про-цесс способ ускорения таймер METHODS FOR IMPROVING THE PERFORMANCE OF FREQUENCY SYNTHESIZERS IN TERMS OF ELECTRONIC WARFARE copy All rights reserved 2018 SK Romanov PhD in Engineering Science Lead Research Engineer е-mail skromanovramblerru NM Tikhomirov DSc in Engineering Science Head of RampD Department e-mail tikhomirsozvezdiesu VN Tikhomirov Lead Designer e-mail tikhomirsozvezdiesu JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

The authors discuss applications of the laquoFastLockraquo and laquoCycle slip reductionraquo methods intended to improve the performance of frequency synthesizers with an automatic pulse phase frequency control system The authors offer an algorithm to control charging currents of the frequency-phase detector and to switch over elements of the LF active filter The authors have determined analytical expressions for calculating the transient process time when tuning the frequency of synthesizers by means of speed-up methods Three variants of method application are available The au-thors have compared the calculation results obtained by means of the above-mentioned methods and synthesizer-based transient process simulations results based on a fifth-order automatic frequency control system using the MatLab sys-temrsquos Simulink environment

Keywords radioelectronic warfare radio monitoring frequency synthesizer automatic pulse phase frequency control system frequency-phase detector charging transient process speed-up method timer

В настоящее время к аппаратуре автомати-

зированного радиомониторинга (АРМ) предъяв-ляются высокие требования связанные с эффек-тивным решением задач радиоэлектронной борьбы Перечень задач радиоэлектронной борьбы решаемых с помощью средств АРМ включает выявление и анализ радиоизлучений с целью идентификации источников сигналов и помех измерение и оценку параметров радио-сигналов измерение напряженности электро-магнитного поля и определение положения ис-точников сигналов и помех на местности Мно-

гообразие современных типов сигналов требо-вания к широкой полосе обзора и высокой точ-ности измерения их параметров возможность управления процессами измерения и контроля с использованием компьютеров повышенные требования к линейности чувствительности уровню фазовых шумов скорости перестройки по частоте обусловливают необходимость со-здания новых радиоприемных устройств [1‒3] При разработке подобных устройств существен-ные затруднения вызывает разработка гетеро-динного тракта основой которого является син-

ISSN 1995-7009 85

СК РОМАНОВ НМ ТИХОМИРОВ ВН ТИХОМИРОВ

тезатор частот Это обусловлено тем что от ка-чественных характеристик синтезатора зависят чувствительность наличие пораженных каналов радиоприема а также оперативность и досто-верность получения информации определяемые максимальной скоростью и точностью пере-стройки по частоте Используемые в современ-ных комплексах АРМ синтезаторы отличаются сложностью реализации например для обеспе-чения laquoмелкогоraquo шага по частоте и необходимо-го уровня фазовых шумов используются слож-ные многокольцевые структуры импульсных систем фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) что сказывается на энергопотребле-нии массогабаритных показателях и стоимости устройства Для создания сравнительно простых малогабаритных синтезаторов используются цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС) которым однако присущи существенные недо-статки связанные с пока еще сравнительно не-высокой частотой выходного сигнала и непри-емлемым для реализации гетеродинов радио-приемников уровнем побочных спектральных составляющих (в лучших образцах ‒ до минус 90 дБн) Кроме того ЦВС обладают высоким энергопотреблением и требуют применения ма-лошумящего источника сигнала тактовой часто-ты значение которой как минимум в три раза превосходит максимальную синтезируемую ча-стоту

Использование в синтезаторах на основе си-стемы ИФАПЧ делителей частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) управляемых дельта-сигма модулятором (ДСМ) позволило получить выходное колебание с вы-сокой спектральной чистотой и предельно laquoмел-кимraquo шагом (до единиц и долей Гц) при высокой частоте сравнения RF в системе (до сотен МГц) Такой подход позволяет не только использовать гораздо более широкополосные фильтры ниж-них частот (ФНЧ) в цепи управления но и суще-ственно упростить техническую реализацию синтезаторов за счет использования серийных дешевых интегральных микросхем (ИМС) с ма-лыми энергопотреблением и габаритными раз-мерами С появлением первых подобных ИМС появилась возможность достичь в таких синте-заторах тех же показателей по точности быст-родействию и спектральной чистоте как и в ис-пользующихся до сих пор весьма сложных ги-бридных структурах сочетавших в себе методы прямого косвенного и цифрового синтеза Од-нако применительно к синтезаторам косвенного

синтеза для радиоприемников АРМ остается еще целый ряд неисследованных теоретических и практических вопросов в частности вопросы оптимизации по быстродействию системы ИФАПЧ с ДДПКД управляемым ДСМ Однако в ИФАПЧ с широкими диапазонами перестрой-ки (октава и более) в начале переходного про-цесса (ПП) возникает нелинейный режим сколь-жения (РС) [4‒6] Этот режим характерезуется тем что фазовое рассогласование сигналов на входах частотно-фазового детектора с зарядовой накачкой (ЧФДЗН) используемого в ИФАПЧ больше значения 2 π Применение ДДПКД в си-стеме ИФАПЧ приводит к увеличению длитель-ности РС В течение полного времени ПП про-должительность нежелательного явления стано-вится недопустимо высокой

Для сокращения времени этого нежелатель-ного явления или его полной ликвидации с це-лью достижения уменьшения полного времени ПП в синтезаторах на основе ИФАПЧ с ЧФДЗН и ДДПКД управляемым ДСМ (далее ‒ ЗН

ДСМСЧ ) производителями ИМС синтезаторов предлага-ется ряд мер Эти меры для ускорения ПП объ-единяются под названием laquoFastLockraquo ndash способ быстрого захвата и laquoCycle slip reductionraquo (CSR) ndash способ устранения режима скольжения (УРС) [5 6] Эти меры эквивалентны линеаризации режима работы ИФАПЧ и связанных с коммута-цией значений определенных параметров эле-ментов схемы находящихся внутри (делители частоты и ЧФДЗН) и снаружи (ФНЧ) ИМС

1 Изменение значения тока ЗН по опреде-ленному закону во время РС когда разность фаз выходных сигналов ДДПКД и ОГ достигает 2π (в ИМС ЗН

ДСМСЧ ADF415556575859) 2 Увеличение значения коэффициента де-

ления ДДПКД наряду с уменьшением величины частоты сравнения RF в ЧФДЗН и повышением тока ЗН на время ПП при смене частот (в ИМС

ЗНДСМСЧ LMX248687 LMX249192) 3 Ускорение ПП путем увеличения тока ЗН

поступающего на вход ФНЧ одновременно с возможным уменьшением коэффициентов деле-ния делителей частоты (как опорного сигнала так и сигнала обратной связи) и постоянных времени ФНЧ [7] (в ИМС ЗН

ДСМСЧ CMX979 ADF4193 MAX287071 MAX2880 LMX2571 STW81200)

В работах [7 8] детально исследовалось ка-


СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ

чество ПП в ЗНДСМСЧ с приведенными способами

ускорения но в случаях применения только од-ного из этих способов ‒ УРС или laquoFastLockraquo Целью настоящей работы является нахождение времени ПП в ЗН

ДСМСЧ с нелинейной ИФАПЧ пятого порядка при последовательном совмест-ном использовании ускоряющих способов УРС и laquoFastLockraquo а также нахождение преимуществ

от их реализации Последовательное во времени использование способов УРС и laquoFastLockraquo свя-зано с тем что при каждом из них используется общий ограниченный ресурс ЗН

ДСМСЧ ndash увели-ченный ток ЗН

На рис 1 приведена структурная схема ЗНДСМСЧ с возможностью применения способов

УРС и laquoFastLockraquo для ускорения ПП

Рис 1 Схема ЗНДСМСЧ с ускоряющими способами УРС и laquoFastLockraquo

На схеме обозначено ОГ ndash опорный генера-тор ГУН ndash генератор управляемый напряжени-ем (сумматор и усилительно-интегрирующее звено ГУН2 S sπ sdot ) ДФКД ndash делитель частоты опорного сигнала до значения RF ОУ ndash опера-ционный усилитель активного ФНЧ с

1 12 2 3 22 4 32 C R C C R C R К основным функ-

циональным элементам ЗНДСМСЧ добавлены до-

полнительные элементы коммутируемые рези-сторы ndash 211 311 R R R ключи Кл1 Кл2 Кл3 сум-матор сигналов ( )F εϕ и 2 ( )F εϕ с выхода ЧФДЗН таймер ndash устройство запускаемое от переднего фронта сигнала перестройки частоты U(t) управляющее ЗН делителями ДФКД и ДДПКД а также задающее интервалы времени ускорения ПП Переключение ключей Кл1 Кл2 Кл3 осуществляется синхронно с увеличением тока ЗН сигналом коммутации с таймера (на рис 1 не показано)

Напряжение ( )U t в начале ПП представляет собой единичную функцию с уровнем амплитуды

MU определяющим диапазон перестройки ГУН выражением ГУН ГУН _ В ГУН _ Н f f f∆ = minus =

ГУН МS U= sdot в котором ГУН _ Вf minus верхняя часто-та перестройки ГУН а ГУН _ Нf minus нижняя часто-та Соотношения между коммутируемыми рези-сторами 11 12 ( 1)R R dw= minus 21 22 ( 1)R R dw= minus

31 32 ( 1)R R dw= minus где 1 2 c cdw f f= 1cf minus часто-та среза системы после замыкания ключей Кл1 Кл2 Кл3 2cf minus частота среза системы после размыкания этих ключей

На рис 1 также приняты следующие обо-значения ОФ ( )t Ф ( )N t ГУНФ ( )t ‒ фазы сигна-лов с выхода ДФКД ДДПКД и ГУН соответ-ственно N ndash значение целочисленной части дробного коэффициента деления ДДПКД ( )i t minus ток ЗН увеличенный как правило при ускоре-нии ПП О( ) (Ф ( ) Ф ( ))NF F t tεϕ = minus ‒ нелиней-ная функция характеризующая функционирова-ние ЧФДЗН представлена на рис 2 где iM ndash максимальное значение тока ЗН



F( εϕ )

-iM

0 2π∙2 2π 2π∙3 - 2π ( )ε tϕ

iM

F1(Δω)

Δω 0

iM2

- iM2 Рис 2 Фазовая характеристика ЧФДЗН Рис 3 Релейная функция разности частот

входных сигналов ЧФД ЗН

Приведенная на рис 2 функция ( )F εϕ яв-ляется неоднозначной функцией Если ( )tεϕ minus

постоянно нарастающая величина ( ( )bull

0tεϕ gt ‒ жирная линия) то ( ) 0F εϕ gt Если функция

( )bull

tεϕ меняет знак то и ( )F εϕ может изменить знак и перейти из положительной области зна-чений в отрицательную (тонкие линии) ЧФДЗН помимо такой фазовой характеристики обладает свойством различения по частоте ко-торое показано на рис 3 Здесь ∆ω ndash разность частот между выходными сигналами ДФКД и ДДПКД а 1( )F ∆ω minus релейная функция с разма-хом от 2Miminus до 2Mi

Для иллюстрации изложенных ниже вы-кладок на рис 4 приведены графики ПП в

ЗНДСМСЧ схема которого показана на рис 1 для

варианта изменения значения тока ЗН по опре-деленному закону во время протекания РС с последующим использованием способа laquoFast-Lockraquo Система ИФАПЧ ЗН

ДСМСЧ имеет следу-ющие параметры ГУН 15 МГцВ S =

ГУН 450 МГцf∆ = 03125 мАMi = Частота среза системы C2 9944 Гцf = частота опорного сигнала 01 = 10 МГцt 221N = 4dw = Систе-ма синтезирована по показателю колебательно-сти =13М как для C2 9944 Гцf = так и для

C1 4 9944 Гцf = times [4] Здесь yCSRt minus время окон-чания ПП по частоте с точностью 1 Гцfε =∆

Рис 4 Переходные процессы при последовательном применении УРС и laquoFastLockraquo



На рис 4 кривая 1 ndash У ( )e t minus напряжение на выходе ФНЧ (на конденсаторе C4) кривая 2 ndash напряжение на конденсаторе C2 кривая 3 ndash

У ГУНlog | ( ( ) ( ))U t e t Sminus sdot ‒ отклонение частоты ГУН от номинала в логарифмическом масштабе кривая 4 ndash ЧФД M( ) 2 ( ( )) U t F t iε= π sdot ϕ minus сигнал

пропорциональный ( ( ))F tεϕ кривая 5 ndash

2 M( ( )) F t iεϕ minus сигнал пропорциональный

2 ( ( ))F tεϕ кривая 6 ndash сигнал коммутации ключей Кл1 Кл2 Кл3

Из графиков на рис 4 видно что все время ПП можно разделить на пять интервалов первый ‒ от 0 до 1t второй ‒ 2t minus нелинейный режим ав-топодстройки третий ‒ 3t четвертый ‒ 4 t пя-тый ‒ от 5t до yCSRt во время первого третьего четвертого и пятого интервалов система является линейной В момент времени 1 2 3 4t t t t+ + + в со-ставе ( )U t создан дополнительный скачок напряжения 1 2 3 41( )ПU t t t t tminus minus minus minus определяю-щий помеху коммутации размахом П 10 цΔ кГf =

На первом интервале 2 M( ( )) F t iεϕ достига-ет своего минимального значения pU (в рас-

сматриваемом случае 8pU = ) функция

2 M( ( )) F t iεϕ уменьшает (увеличивает) свое зна-чение на единицу в моменты времени nt когда

( ( ))F tεϕ достигает M2 iminus π sdot или M2 i+ π sdot те на первом интервале времени ток ( )i t на выходе ЗН можно записать в виде

21

( ) ( ( )) ( ( )) ( ( )) 1( )pU

м nn

i t F t F t F t i t tε ε ε=

= ϕ + ϕ = ϕ plusmn minussum

где 1( )t ‒ функция Хевисайда Во время первого второго и третьего интер-

валов времени система находится в режиме УРС На четвертом интервале система находится в со-стоянии реализации способа laquoFastLockraquo В итоге на первом интервале времени обеспечивается не-прерывный характер изменения ( )i t в увеличен-ном диапазоне значений (до м pi Usdot ) а ИФАПЧ находится в линейном режиме несмотря на пи-лообразный вид характеристики ( ( ))F tεϕ На четвертом интервале времени ( )i t увеличивается

до значения 2мi dwsdot при неизменной величине

частоты сравнения RF в ЧФДЗН Найдем временные параметры 1 2 3 4 5 t t t t t

Рассмотрим более подробно нахождение време-ни 1t и состояний ИФАПЧ в этот момент Будем считать что все элементы системы показанные на рис 1 известны Для решения поставленной задачи воспользуемся методом пространства состояний В качестве состояний примем напря-жения ( ) ( )1 4C CU t U thellip на конденсаторах

1 4C Chellip соответственно и фазу ГУНФ (t) а в ка-честве выходного сигнала примем фазу

ГУНФ (t) Тогда в соответствии с рис 1 линейное матричное дифференциальное уравнение опи-сывающее систему имеет вид

= + = +

bullX AX BUY CX DU

(1)

где [ ]1 2 3 4 ГУН( ) ( ) ( ) ( )Ф ( )C C C CU t U t U t U t t= minusX вектор состояния системы

12 1 12 1 22 1

1 12

3 3

4 4

ГУН

0 0 0 0 0

0 0 0 (2 ) 0 0 00 0 0 2 0

м

dw R C dw R C dw R Cdw T dw T

dw T i dw N Cdw T dw T

S

minus minus minus = minus π sdot sdot

minus π sdot

A

ndash матрица состояний системы в которой так

как ключи Кл1 Кл2 Кл3 разомкнуты 1dw =

1 12 2 2 12 1 2 1 2 3 22 3 ( ) T R C T R C C C C T R C= = + =

4 32 4T R C= ГУН[00002 ]S= π sdotB ‒ вектор управления ( ) 1( )MU t U t= = sdotU ГУН ( )Ф t=Y

[0 0 0 0 1]=C ‒ матрица-строка 0=D



Отметим что векторы X B и матрица-строка C записаны в соответствии с правилами оформле-ния матриц в системе математических расчетов MatLab

При решении дифференциального уравне-ния (1) воспользуемся преобразованием eig из MatLab [6] для формирования модальной кано-нической SS-модели

Д[ ] ( )eig=P A A

где Д minusA диагональная матрица содержащая на главной диагонали собственные числа матрицы

A а minusP матрица правых собственных векторов A Используем матрицу P для преобразования

вектора состояний X к вектору CX Новый век-тор состояния CX связан с исходным вектором

соотношением 1C

minus=X P X и система дифферен-циальных уравнений (1) преобразуется к виду

C Д C Д

Д C

= +

= +

U

U

X A X B

Y C X D

(2)

где 1minus minusP обратная матрица к P 1Д minus=A P AP

1Д minus=B P B Д =C CP

Известно из [7] что решение системы урав-нений (2) для ( )U t const U= = можно записать как

1С С Д Д( ) ( ) (0) [ ( ) ] t t t Uminus= + minusX Ф X A Ф E B (3)

где 1 2 3 4 5( ) [exp( ) exp( ) exp( ) exp( ) exp( )]t diag t t t t t= α α α α αФ ‒ переходная диагональная матрица

1 2 3 4 5 α α α α α minus собственные значения матрицы A С (0) minusX значение вектора состояния при

0t = 1Д 1 2 3 4 5[1 1 1 1 1 ]diagminus = α α α α α minusA диагональная матрица 1

Дminus minusA обратная матрица Д A

minusE единичная диагональная матрица MU U=

Полагая в (2) (3) С (0) 0=X и

1 ГУН 1( ) ( ) 2 pt t N U= ϕ = π sdot sdotY найдем выражение для определения t1

1Д Д 1 Д[ [ ( ) ] ] 2 M pt U N Uminus minus = π sdot sdotC A Ф E B (4)

Уравнение (4) для определения 1t является трансцендентным и решается с помощью различного вида итерационных процедур Ситу-ация упрощается для случая когда

1 2 3 4 5 11 | Re( ) |1 | Re( ) |1 | Re( ) |1 | Re( ) |1 | Re( ) | tα α α α α

тогда из (4) получим

1 Д Д2 ( )p Mt N U U= π sdot sdot C B (5)

Значение 1t полученное из (5) может быть использовано также в качестве первого прибли-жения при решении (4) Зная 1t найдем состоя-ния ИФАПЧ при 1t

11 Д 1 Д( ) [ [ ( ) ] ]Mt t Uminus= minusX P A Ф E B (6)

Перейдем к определению интервала време-ни 2 t когда напряжение на выходе ФНЧ

У C4( ) ( )e t U t= достигает своего стационарного значения M ГУН ГУН U f S= ∆ Так как в этом слу-чае система ИФАПЧ находится в нелинейном

режиме и анализ в общем случае затруднителен то рассмотрим аналогично [4] упрощенный под-ход заключающийся в следующем Считаем

что на интервале времени 2t система разомкну-та а на вход ФНЧ подается постоянный ток уровнем M ( 05)pi Uplusmn sdot + (см рис 3 и рис 4) знак этого тока определяется из условий работы ЧФДЗН

Для определения интервала 2t воспользу-емся показанным выше матричным аппаратом решения линейных дифференциальных уравне-ний Будем записывать матрицы и элементы матриц используемые при решении дифферен-циальных уравнений на этом интервале с ниж-ним индексом 2 В этом случае в (1) матрица 2A



получается из представленной в (1) матрицы A вычеркиванием пятого столбца и пятой строки

1 1 1 1 1 1

1 12

3

4 4

1 1 1 01 1 0 0

0 0 1 0

1 0 0 1

R C R C R CT T

TT T

minus minus minus = minus minus

A

2 3[001 0]C=B 2 M ( 05) 1( )pi U t= plusmn sdot + sdotU

2 У C4( ) ( )e t U t= =Y 2 [0 0 0 1]=C 2 0=D

Решение нового дифференциального урав-нения в виде (3) невозможно потому что матри-ца 2A является особенной (одно из собственных значений 2A равно нулю) Для преодоления этого затруднения представим что одно из соб-ственных значений 2A (для определенности

12lim 0α rarr ) стремится к нулю тогда

112 Д2 2 12 12 22 22 32 32( ) [ ( ) ] [(exp( ) 1) (exp( ) 1) (exp( ) 1) t t diag t t tminus= minus = α minus α α minus α α minus αФ A Ф E

42 42 22 22 32 32 42 42(exp( ) 1) ] [ (exp( ) 1) (exp( ) 1) (exp( ) 1) ]t diag t t t tα minus α = α minus α α minus α α minus α

где 2 12 22 32 42( ) [exp( )exp( )exp( )exp( )]t diag t t t t= α α α αФ 12 22 32 42 α α α α minus собственные значения матрицы 2A

С учетом 12 ( )tФ (2) и (3) найдем выраже-ние для определения 2t

Д2 2 2 2 12 2 Д2 M[ ( ) ( ) ( 05)]pt t i U+ + =cC Ф X (0) Ф B

M U= (7)

где 1 12 2 2 2 2 2 2 2 2 minus minus= = =Д Д cC C P B P B X (0) P X (0)

2 minusP матрица правых собственных векторов

2 A 2X (0) определяется с помощью (6) точ-

нее ndash это вектор 1( )tX с отсеченным значением

ГУНФ ( )t Аналогично (4) уравнение (7) для определения 2t является трансцендентным Уравнение несколько упрощается для случая когда

22 2 32 2 42 2Re( ) Re( ) Re( ) 1t t tα α α

Тогда из (7) получим

4

M 1Д2 1c2 M Д2 Д2 22

2M 1Д2 1Д2

(0) ( 05)

( 05)

p i i ii

p

U C X i U C Bt

i U C B=

minus sdot + + sdot sdot α=

+ sdot sdot

sum (8)

где Д2 Д2 c2 (0) еi i iC B X iminus minussdot элементы матриц 2 2 2 Д Д cC B X (0) Зная 2 t найдем состояния ИФАПЧ

при 2t

2 2 2 2 2 2 12 2 Д2( ) ( ) ( 05)M pt t t i U= + sdot +cX ( ) P [Ф X (0) Ф B ] (9)

2

ГУН 2 ГУН 2 ГУН 40

Ф ( ) 2 2 2 ( )t

M p Ct S U t N U S U t dt= π sdot sdot sdot + π sdot sdot + π sdot sdot =int

ГУН 2 ГУН 2 22 2 2 ( 05) M p M pS U t N U S i U= π sdot sdot sdot + π sdot sdot + π sdot sdot + sdot sdot +Д2 12 c2 22 Д2С [Ф (t )times X (0) +Ф (t )B ]

где 2 2 2 2

22 22 22 22 32 32 22 42 42 42( ) [ 2(exp( ) 1) (exp( ) 1) (exp( ) 1) ]t diag t t t t t t t= α minus α minus α α minus α minus α α minus α minus αФ



Следует отметить что в связи с периодич-ностью фазовой характеристики ЧФДЗН ( )F εϕ на рис 2 и характером переходных процессов для случая 1 2t t tgt + на рис 4 начальное состоя-ние можно приближенно определить как

ГУН ГУН 2Ф (0) 2 [Ф ( )2 ] pN rem t N U= π sdot π plusmn где [ ]rem y x minus остаток от деления y на x знак laquo+raquo

или laquondashraquo определяется знаком ГУН f∆ Эти состо-яния ИФАПЧ будем использовать в качестве начальных значений при решении дифференци-альных уравнений (1) на интервале времени от 1 2t t+ до 1 2 3t t t+ +

Найдем интервал времени 3t при котором

ГУН 3Ф ( ) 2t N= π и система переводятся тайме-ром от способа УРС к способу laquoFastLockraquo (см рис 4) Для решения этой задачи воспользуемся также матричным аппаратом решения линейных дифференциальных уравнений Используемые матрицы совпадают с матрицами приведенными в (1) Решение (2) с учетом (3) для этого случая запишем в виде

1С Д Д ( ) (0) [ ( ) ] t t Uminus= + minus =ДY C Ф X A Ф E B

1С Д Д[ ( ) (0) ( ) ]t t Uminus= + minusДC Ф X A Ф B

1Д Д Uminusminus ДC A B (10)

где 1С 2 2 2(0) [ ( ) (0)]ГУНt Фminus= minusX P P X вектор

начальных состояний ИФАПЧ для интервала 2t Так как система является устойчивой в laquoмаломraquo те 0

trarrinfin=Y то из (10) следует 1

Д Д 0Uminusminus =ДC A B

Тогда (10) представим как 1

С Д Д( )[ (0) ]t Uminus= +ДY C Ф X A B Второй член в квадратных скобках этого выражения запишем в виде 1 1

Д Д Д Д U U Uminus minus= = sdot sdot-1 -1cTA B P times PA B P U

где 1Д Д minus = CTPA B U [11010]= minusCTU вектор

определяющий стационарное значение состояний системы ИФАПЧ =CTX

[ ]1 2 3 4 ГУНlim ( ) ( ) ( ) ( )Ф ( )C C C Ct

U t U t U t U t trarrinfin

= =

MU= sdotCTU соотношение 1Д Дminus = cTPA B U полу-

чено численно С учетом этих соотношений (10) упрощается

( ) [ (0) ]Mt U= + sdot-1Д CTY C Ф P X U (11)

где (0) (0)C=X PX а (0) MU+ sdot minusCTX U откло-нение вектора состояния ИФАПЧ от стационар-ного значения

Используя (11) найдем 3t из соотношения

32 | ( ) [ (0) ] | MN t Uπ = + sdot-1Д CTC Ф P X U (12)

Уравнение (12) для определения 3t анало-гично предыдущим случаям является трансцен-дентным и сводится к алгебраическому уравне-нию если в 3( )tФ учитывать только члены за-висящие от максимального действительного собственного значения iα или максимального значения действительной части Re( )iα в случае комплексного собственного значения [7] Так из (12) для Mα minus действительного максимального собственного значения A

ДM M M 32 (0) exp( )N С X tπ = sdot α (13а)

где ДM M (0)С X minus элемент строки ДС и элемент

вектора MUsdot-1CTP [X(0) + U ] соответствующие

Mα Для комплексного собственного значения A имеющего максимальную действительную

часть Re( )Mα запишем

ДM M M 32 2 (0) exp[Re( ) ]N С X tπ = sdot α (13б)

Из (13а) и (13б) найдём время ПП 3t для действительного значения Mα

3ДM M M

2 1ln (0)

NtС X

π= sdot

α (14а)

для комплексного значения Mα

3MДM M

2 1ln Re( )2 (0)

NtС X

π= sdot

α (14б)

Зная 3t найдем состояния вектора отклонения ИФАПЧ от стационарного значения при условии 3t t= 3( )C t =X

3( ) [ (0) ]Mt U= + sdot-1CTФ P X U

Найдем интервал времени 4 5t t+ =

1 2 3( )yCSRt t t t= minus + + при котором



ГУН У ГУН( ) | ( ( ) ( )) | уCSR уCSR уCSRf t U t e t S fε∆ = minus sdot le ∆ те отклонение частоты ГУН меньше (или равно) некоторого значения fε∆ (см рис 4) Для решения этой задачи воспользуемся также матричным аппаратом решения линейных дифференциальных уравнений На интервале времени 4t параметр 1dw ne поэтому дополни-тельно используемые матрицы и элементы матриц при решении дифференциальных уравнений на этом интервале снабжены нижним индексом 4 На интервале времени

5 t так как ГУН ( )f t= ∆Y используется

5 ГУН[0 0 0 0]S=C 5 ГУН S=D а в (2)

Д5 C 5= + UY C X D где 5 5 =ДC C P Аналогично (3) решение для вектора откло-

нения ИФАПЧ от стационарного значения на интервале времени 4 5t t+ и отклонения частоты ГУН можно записать в виде

1 1С 5 5 4 4 4 4 С 3( ) ( ) ( ) ( )t t t tminus minus= +X Ф P P Ф P PX

1Д 5 Д П[ ( ) ] t Uminus+ minusA Ф E B (15)

5 Д5 C 5 5 П(t ) = (t )+ = U fε∆Y C X D

Используя соотношения 1Д Д Cminus = TPA B U и

15 Д Д П 5 П 0U Uminusminus + =ДC A B D выражение (15)

можно представить в виде 5 5 4( ) [ ( ) ] Пf t t Uε∆ = + sdot-1

Д CTC Ф P X U (16)

где 14 4 4 4 4 С 3( ) ( ) ( )t t tminus=X P Ф P PX 4( )t +X

ПU+ sdot minusCTU отклонение вектора состояния

ИФАПЧ от стационарного значения с учетом уровня помехи коммутации П U Уравнение (16) для определения 5t аналогично предыдущим случаям является трансцендентным и сводится к алгебраическому уравнению если в 5( )tФ учи-тывать только члены зависящие от максималь-ного действительного собственного значения iα или максимального значения действительной части Re( )iα в случае комплексного собствен-ного значения

Из (16) найдем время ПП 5t для действи-тельного значения Mα

5Д5M CM 4 M

1ln ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17а)

где 4 4( ) [ ( ) ]Пt t U= + sdot-1C CTX P X U Д5M С

CM 4( )X t minus элемент строки 5ДС и элемент век-

тора 4 C tX ( ) соответствующие Mα для ком-плексного значения Mα

5MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17б)

Анализ (17) показывает что при заданных параметрах системы и уровне помехи пU суще-ствует оптимальное значение 4 оt для которого минимизируется 4 5t t+ и соответственно уCSRt

Это значение 4оt при действительных

4M Mα α можно найти как

4 1 1 144 4 4 4 4

1ln ( ) ( ) ( ) ( )

M Пo

MM M M M C M M

Ut minus minus minusα

= sdotαα minusα α α α αCTP P P PX P U

для комплексных 4M Mα α

4 1 1 1 144 4 4 4 4 4 4

Re( ) 1ln Re( )Re( )[ ( ) ( 1) ] ( ) ( )

M Пo

MM M M M M M C M M

Utminus minus minus minus

α= times

αα minusα α α + α α + α αCTP P P P P PX P U

где 4Mα minus максимальное действительное собственное значение матрицы A при 1dw gt или 4Re( )Mα minus действительная часть комплексного собственного значения 4Mα A при 1dw gt имеющего максимальную действи-

тельную часть 1 ( )Mminus α minusCTP U элемент вектора

1 minusCTP U соответствующий номеру Mα

14 4( )M M

minus α α minusP P элемент матрицы 14 minusP P

соответствующий номерам 4 M Mα α



14 4( )C Mminus α minusP PX элемент вектора 1

4 3( )C tminusP PX соответствующий номеру 4 Mα

Также 4оt можно найти используя например подфункцию fminbnd системы математических расчётов MatLab7 для минимизации функций

4Д5M CM 4 M

1ln( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α

или

4MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α

Для нахождения времени переходного про-цесса по фазе сигнала ГУН

1 2 3 4 5CSRt t t t t tϕ ϕ= + + + + с точностью ε∆ϕ

необходимо в выражениях (17) заменить 5t на

5 t ϕ fε∆ на ε∆ϕ Д5C на ДC Используя полученные соотношения

найдем преимущество от рассмотренных спосо-бов ускорения ПП перестройки ЗН

ДСМСЧ по ча-стоте Будем определять преимущество как от-ношение времени ПП yt без использования

ускорений ко времени ПП yCSRt с рассмотрен-ными выше способами УРС и laquoFastLockraquo

у 1 2 3 4 5( )csr FastlockB t t t t t t+ = + + + + =

у у CSRt t (18)

Приближенную формулу для расчета вре-мени yt заимствуем из [4]

ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnM

fN T b

ε ∆+ sdot

αsdotω sdot sdot (19а)

для действительного Mα и

ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnRe( )M

fN T b

ε ∆+ sdot

αsdotω sdot sdot (19б)

для комплексного значения Mα Бω =

M ГУН

1 2( )i SC C N

sdot sdot= minus

+ sdot базовая частота частотной

характеристики разомкнутой системы ДM M M ГУН( )b c b S= sdot α sdot minus для действительного

Mα ДM M M ГУН2 | ( ) |b c b S= sdot α minus для комплекс-

ного Mα Mb minus элемент вектора ДB соответ-

ствующий Mα Для расчета csr FastlockB + в среде MatLab7 по

полученным выше выражениям разработана программа _ _ fap csr Fastlock m Результаты расчетов csr FastlockB + по этой программе приве-дены на рис 5 На этом рисунке по оси x отло-жен параметр csr линейной системы ИФАПЧ который равен ГУНM= | ( ) 2 | csr Ф t Nπ =

| ( ) 2 |NMФ t= π где ГУНM| ( ) || ( ) |NMФ t Ф t ‒ мак-симальное значение ГУН| ( ) || ( ) |NФ t Ф t соответ-ственно рассчитанных по (1) для

( ) 1( )MU t U t= = sdotU Для линейной системы справедливо соотношение csr =

ГУН Б( )M f Nϕ ∆ sdotω где ГУНM| |M Фϕ = times

Б_ТЕСТ ГУН_ТЕСТ(2 )ftimesω π∆ Б_ТЕСТω minus тестовая

базовая частота ГУН_ТЕСТf∆ minus тестовая пере-стройка частоты ГУН при вычислении парамет-ра Mϕ Рассчитанная по (1) зависимость Mϕ от показателя колебательности M [7] приведена в таблице для разомкнутой ИФАПЧ (см рис 1) имеющей передаточную функцию

ГУНФАП

( )( )Ф ( )N

Ф sG ss

= =

ГУН 1

21 2

2

( 1) ( ) ( 1)

Ml

ili

i S T s

С С Ns T s=

+=

+ +sum (20)

где 4l = и 24 34 44T T Tasymp asymp

Таблица

М 11 13 15 17

Mϕ 03114 04909 05912 05993



Рис 5 Преимущества в длительности ПП для трех вариантов ускорений

Для системы ИФАПЧ ЗНДСМСЧ синтезиро-

ванной по показателю колебательности 111315М = и имеющей передаточную функ-

цию (20) на рис 5 приведены три группы кри-вых отражающих преимущества в уменьшении длительности ПП от применения трех вариантов ускоряющих способов

1 Кривые FastlockB рассчитанные для слу-чая применения только одного способа laquoFast-Lockraquo и П 10 кГцf =∆ 1 Гцfε∆ = 4dw = [7]

2 Кривые csrB рассчитанные для случая применения только одного способа УРС с огра-ничением на диапазон изменения токов ЗН

8pU = 1 Гцfε∆ = [8] 3 Кривые csr FastlockB + рассчитанные по

вышеприведенным выражениям для случая по-следовательного применения способа УРС с ограничением на диапазон изменения токов ЗН

8pU = и способа laquoFastLockraquo с П 10 кГцf =∆ 1 Гцfε∆ = 4dw =

Приведенные на рис 5 кривые c маркером laquolowastraquo получены на модели разработанной в среде визуального моделирования Simulink системы математических расчетов MatLab Эта модель соответствует схеме ЗН

ДСМСЧ на рис 1 При рас-четах преимуществ способов ускорения ПП ис-пользовались дополнительные условия

ГУН 450 МГцf∆ = csr изменялся за счет вариа-ции Бω Сравнивая на рис 5 кривые csr FastlockB + c маркером laquolowastraquo и без маркера можно сделать вывод о достаточной для инженерной практики точности полученных приближенных соотноше-ний для расчетов длительностей ПП с последо-вательным во времени использованием режимов УРС и laquoFastLockraquo Из рис 5 следует что при

10 15csr lt divide выгоднее использовать способ laquoFastLockraquo нежели УРС с ограничением на диа-пазон изменения токов ЗН Кроме того из ана-лиза рис 5 также следует что предложенное использование последовательных во времени способов УРС и laquoFastLockraquo повышает быстро-действие ЗН

ДСМСЧ примерно в 12 раза по сравне-нию с использованием только одного способа УРС При всех применяемых способах ускоре-ния увеличение от 11 до 15 значения показате-ля колебательности М используемого при син-тезе параметров системы ИФАПЧ приводит к уменьшению длительностей переходного про-цесса

Выводы Предложена приближенная методика опре-

деления длительности переходных процессов в ЗНДСМСЧ на основе системы ИФАПЧ пятого по-

рядка с использованием последовательных во времени способа ускорения УРС с ограничением на диапазон изменения токов ЗН и способа



ускорения laquoFastLockraquo Применение ускоряющих способов приводит к уменьшению длительности переходных процессов установки по частоте примерно в 12 раза что оценено количественно Приближенная методика проверена на модели разработанной в среде визуального моделирова-ния Simulink системы математических расчетов MatLab Эта модель соответствует обобщенной схеме ЗН

ДСМСЧ на рис 1 Сравнение результатов расчетов длительностей ПП по этой модели и по приближенной методике показало достаточную для инженерной практики точность Литература

1 Борисов ВИ Зинчук ВМ Помехозащищён-ность систем радиосвязи Вероятностно-временной подход М Радио и связь 1999 252с

2 Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью Под ред ВИ Борисова М Радио и связь 2003 640 с

3 Николаев ВИ Смирнов СН Времяскорост-ные возможности радиосвязи с ППРЧ в условиях

РЭП Теория и техника радиосвязи науч-техн сб 2002 Вып 2 С 36‒40

4 Гордонов АН Резвая ИВ Астатическая си-стема ИФАПЧ оптимизированная по длительности подстройки Радиотехника 1992 4 С 48‒52

5 LMX2487 1-GHz to 6-GHz High Performance Delta-Sigma Low-Power Dual PLLatinumtrade Frequency Synthesizers With 3-GHz Integer PLL Texas Instru-ments Incorporated Data Sheet 2016

6 ADF4159 Direct ModulationFast Waveform Generating 13 GHz Fractional-N Frequency Synthesiz-er Analog Devices Incorporated Data Sheet 2017

7 Романов СК Тихомиров НМ Марков ИА Переходные процессы в системе ИФАПЧ с дробными делителями частоты и элементами коммутации Вестник МГТУ им НЭ Баумана Сер Приборостро-ение 2008 3(72) С 53‒69

8 Романов СК Уменьшение времени переход-ных процессов в синтезаторах частот методом линеа-ризации режима работы системы ФАПЧ Теория и техника радиосвязи науч-техн сб ОАО laquoКонцерн laquoCозвездиеraquo Воронеж 2008 Вып 4 С 41‒49 Статья поступила в редакцию 12 марта 2018 года



УДК 621391 РЕАЛИЗОВАННЫЕ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ВОЗМОЖНЫЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ Авторы 2018 ВА Маковий дтн директор НТЦ e-mail Makovijmailru АН Голубинский дтн доцент начальник отдела e-mail annikgolmailru АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Получены аналитические выражения позволяющие количественно оценить потенциальное увеличение

средней скорости передачи информации при ретрансляции Предложена методика выбора корреспондентов для построения маршрута передачи с наибольшей возможной скоростью основанная на их радиовидимости и географическом расположении Получена расчетная формула для оценки отношения средних задержек до-ставки пакета при двухчастотной ретрансляции относительно одночастотной

Ключевые слова геометрическая маршрутизация скорость передачи информации радиолиния ре-трансляция формула Введенского множественный доступ двухчастотный ретранслятор среднее время задержки пакета

IMPLEMENTED AND POTENTIAL DATA TRANSMISSION RATES WITHIN AUTOMATED CONTROL AND COMMUNICATION SYSTEMS All rights reserved 2018 VA Makovij DSc in Engineering Science Head of RampD Center е-mail Makovijmailru AN Golubinskij DSc in Engineering Science Associate Professor Head of Department е-mail annikgolmailru JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

This article represents the resulted analytical expressions that allow to make the quantitative estimation of a po-

tential increase in the average data transmission rate during retranslation In addition the authors offer a method for selecting calling parties in order to route a transmission path at the highest possible data transmission rate based on the radio visibility and geographic position of such parties The authors have obtained the calculation formula for es-timation of average packet delays in the double-frequency retranslation mode instead of the single-frequency retrans-lation mode

Keywords geometric routing data transmission rate radio link retranslation Vvedenskij formula multiple ac-cess double-frequency retransmitter average packet delay time

Современные системы автоматического

управления войсками основываются на разнообразных системах связи Повышение устойчивости и оперативности обуславливает переход к сетецентрическим принципам организации систем связи и управления что сопровождается увеличением количества передаваемой информации В тактическом звене управления радиосвязь является основным видом связи [1] Уменьшение времени доведения информации от источника до потребителя увеличивает эффективность системы управления в интересах которой функционирует система радиосвязи Основные технические параметры классических радиосредств такие как шумовая температура приёмных устройств коэффициент усиления антенно-фидерного тракта мощность

передающих устройств минимально необходимое отношение энергии передаваемого символа к спектральной плотности шума на входе приёмника приблизились к своим предельно достижимым значениям и значительный прогресс в этой области не ожидается

Высокую надёжность доведения информации современные системы радиосвязи обеспечивают за счёт применения различных методов адаптации к фактически существующим условиям распрос-транения радиоволн и электромагнитной обстановки в точке приёма Наиболее часто используются следующие виды адаптации

‒ по частоте ‒ по ширине занимаемой сигналом полосе

частот ‒ по виду сигнально-кодовой конструкции

ISSN 1995-7009 97

ВА МАКОВИЙ АН ГОЛУБИНСКИЙ

‒ по скорости манипуляции или по длительности канального символа

‒ по параметрам кода с исправлением и обнаружением ошибок

‒ по мощности передающей радиостанции ‒ по диаграмме направленности

(пространственная избирательность) Основным результатом совместного

применения перечисленных видов адаптации с точки зрения потребителя услуг радиосвязи является возможность создания достаточно большого поля сплошного покрытия в каждой точке которого будет возможна радиосвязь между любыми корреспондентами системы Однако для каждой конкретной пары точек этого поля достижимая скорость связи может заметно отличаться [2 3]

Общеизвестно что при наличии в этом поле нескольких абонентов возможна организация связи с ретрансляцией При этом существует большое количество методов построения маршрута в сети [3 4] Однако вопросы совместной оптимизации канала и маршрута прохождения в сети адаптивной радиосвязи практически не рассматривались В условиях когда связь между точками поля доступа может быть осуществлена как с ретрансляцией так и без неё необходимо разработать методику позволяющую сделать этот выбор при минимальном служебном трафике

Целью работы является анализ методов увеличения скорости передачи информации в адаптивной радиолинии основанных на замене

радиолинии несколькими последовательно со-единенными радиолиниями и поиск методов расчёта оптимальных маршрутов с учётом гео-графического расположения корреспондентов

Известно что согласно формуле Введен-ского мощность сигнала уменьшается обратно пропорционально четвертой степени расстояния между передатчиком и приемником В связи с этим скорость передачи информации (Rи) при фиксированной мощности передатчика (Pпрд) ограничена для уверенного приема (для фикси-рованной ошибки) сообщений (пакетов) рассто-янием между передатчиком и приемником (r)

Исследуем вопрос о возможности увеличе-ния скорости передачи информации при одно-скачковой ретрансляции относительно передачи данных без ретрансляции в УКВ диапазоне На рис 1 схематично представлено расположение приемника (А) передатчика (В) и приемопере-дающего ретранслятора (C) На рисунке обозна-чено h1 h2 h3 ndash высоты антенн передатчика приемника и ретранслятора соответственно r1 = rАВ = |AB| r2 = rАС =|AC| r3 = rСВ = |CB| ndash расстояния между соответствующими точками Rи1 ndash скорость передачи информации напрямую от одного абонента (А) другому абоненту (В) те за один laquoскачокraquo Rи2 (АС) Rи2 (СВ) и Rи2 Σ ndash со-ответственно скорость передачи информации от абонента (А) ретранслятору (C) от ретранслято-ра (C) абоненту (В) и итоговая скорость переда-чи информации от абонента (А) абоненту (В) че-рез ретранслятор (C)

Рис 1 Схема для определения изменения скорости передачи информации при ретрансляции относительно передачи без ретрансляции

Важным условием при решении задачи об изменении скорости передачи информации при ретрансляции является равенство мощностей

передатчиков без ретрансляции (Pпрд1) и при наличии ретрансляции (Pпрд2) те

h1

A

h2

h3

r1

r3

r2

B

C

Rи1

Rи2 (АС)

Rи2 (СВ)

Rи2 Σ


РЕАЛИЗОВАННЫЕ И ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ

Pпрд1 = Pпрд2 (1) Для решения поставленной задачи воспользуем-ся лучевой моделью радиолинии (рис 2)

Рис 2 Лучевая модель радиолинии

Следует отметить что лучевая модель (от-ражательная трактовка) может быть применена если антенны расположены на линии прямой видимости и достаточно высоко подняты [5 6] При строгом выполнении второго условия об-ласть существенная для распространения ра-диоволн (доминантная область) должна лежать над земной поверхностью В большинстве прак-тических случаев это недостижимо Тем не ме-нее для ориентировочных расчетов лучевая мо-дель пригодна когда высота расположения ан-тенн превышает длину волны h1 h2 gt λ где λ ndash длина волны

Математическая формализация лучевой мо-дели радиолинии для случая плоской поверхно-сти приводит к интерференционным формулам которые описывают интерференцию двух вол-новых процессов

При высотах антенн много меньше горизон-тального расстояния (h1ltltr h2ltltr) и относи-тельно пологом падении (θ1 asymp θ2 = θ asymp 90ordm те достаточно малых углах скольжения) можно считать отражающие свойства земной поверхно-сти очень хорошими (коэффициент отражения ρasymp ndash1) [5] В результате для данных условий можно получить упрощенную интерференцион-ную формулу [5ndash7] Указанная формула для условия

1 218h hr gtλ

(2)

преобразуется в квадратичную формулу Введен-ского и для амплитуды вектора напряженности электрического поля в точке приема имеет сле-дующий вид [5]

прд прд 1 2прм 2

60 4m

P D h hEr

π=

λ (3)

где Dпрд ndash коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны

Соответствующее выражение для мощности в точке приема полученное на основе формулы Введенского выглядит следующим образом

2 21 2

прм прд прд прм 4h hP P G G

r= (4)

где Pпрд Gпрд и Pпрм Gпрм ndash мощности и коэффи-циенты усиления антенн для передатчика и при-емника соответственно

Из выражения (4) следует что мощность принимаемого сигнала в области действия фор-мулы Введенского не зависит от несущей часто-ты (длины волны)

Запишем выражение определяющее дли-тельность посылки передаваемого сообщения то есть время передачи данных напрямую от одно-го абонента (А) другому абоненту (В)

1и1

IR

τ = (5)

где I ndash размер пакета данных

h1

A h2

r1

rprimeprime2 rprime2

B

h1

Aprime

Bprime

h2 ndash h1

h1

2h1 cos θ

z

θ1

θ2



Итоговую скорость передачи информации от абонента (А) абоненту (В) через ретранслятор (C) можно рассчитать используя выражение

и 22 2 ( ) 2 ( )AC CB ПР

I IR ΣΣ

= =τ τ + τ + τ

(6)

где τ2 (AC) τ2 (CB) и τ2 Σ ndash соответственно время передачи пакета данных (длительность посылки) от абонента (А) ретранслятору (C) от ретрансля-тора (C) абоненту (В) и итоговое время передачи пакета от абонента (А) абоненту (В) через ре-транслятор (C) τПР ndash время переключения ре-транслятора

Записав выражения для времени передачи пакета данных для соответствующих скоростей передачи информации

2 ( )и2 ( )

ACAC

IR

τ = 2 ( )и2 ( )

CBCB

IR

τ = (7)

и подставляя соотношения (7) в (6) получим

и 2R Σ =

и 2 ( ) и 2 ( )

ПРи 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( )

AC CB

AC CB AC CB

R R

R R R RI

=τ

+ + (8)

Выражение для скорости передачи инфор-мации связано с мощностью сигнала следующим образом [8]

с иbP E R= (9)

где Pс ndash мощность сигнала Eb ndash энергия затра-чиваемая на передачу одного бита информации (битовая энергия)

Из формулы (9) очевидно что для передачи информации с требуемым качеством (те с определенной величиной ошибки) при увеличе-нии скорости передачи информации (Rи) для фиксированного значения битовой энергии (Eb) (которая взаимосвязана со значением ошибки) требуется увеличение мощности принимаемого сигнала (Pпрм)

Учитывая выражение (4) запишем формулы для скорости передачи информации на соответ-ствующие расстояния

2 2прм1 прд1 прд прм 1 2

и1 41b b

P P G G h hRE E r

= =

2 2

прм2 прд2 прд прм 1 2и2 4

2b b

P P G G h hRE E r

= = (10)

Таким образом отношение скоростей пере-дачи информации

4

прд2и2 14

и1 прд1 2

PR rR P r

= (11)

при выполнении условия равенства мощностей (1) приобретает вид

4

и2 14

и1 2

R rR r

= (12)

Следовательно

4

1и2 и1 4

2

rR Rr

= (13)

То есть чем больше требуется скорость передачи информации при той же мощности передатчика и прочих равных условиях тем ближе необходимо располагать приемник от-носительно передатчика (отношение скоростей передачи информации обратно пропорцио-нально четвертой степени отношения расстоя-ний между приемником и передатчиком) В качестве примера рассмотрим типовую пакет-ную радиостанцию УКВ диапазона обеспечи-вающую ориентировочные значения расстоя-ний (r) для уверенного приема сообщений (па-кетов) равные следующим величинам для со-ответствующих скоростей передачи информа-ции (Rи) 32 кбитс ~ 16 км 64 кбитс ~ 13 км 128 кбитс ~ 11 км 256 кбитс ~ 10 км [9]

Подставляя выражение (13) для различных участков радиотрассы в формулу (8) получим

4 41 1

и1 и14 42 3

и 2 4 4 4 41 1 ПР 1 1

и1 и1 и1 и14 4 4 42 3 2 3

r rR Rr rR

r r r rR R R RIr r r r

Σ = =τ

+ +

4

и1 1

4 4 4ПР2 3 и1 1

R r

r r R rI

=τ

+ + (14)

В результате отношение скоростей передачи информации (выигрыш)

4 4и 2 2 3 ПР

и14и1 1

1R r r R

IR rΣ + τ= + =

4 42 3 ПР

411

1 r rr

+ τ= + τ

(15)



Полученное выражение (15) позволяет оце-нить потенциальные возможности увеличения скорости передачи информации при односкач-ковой ретрансляции относительно передачи данных без ретрансляции

Из анализа формулы (15) видно что наибольшее увеличение скорости возможно при расположении ретранслятора (С) посередине радиотрассы между абонентами (А) и (В) те для r2 = r3 = r1 2

и 2 ПР

1и1

1max 18

RR

Σ τ= + τ

(16)

Таким образом в идеальном случае при мгновенном переключении ретранслятора с при-ема на передачу возможно потенциальное уве-личение скорости передачи информации в 8 раз

В качестве примера рассмотрим УКВ диа-пазон частот ( f ) который составляет от 30 до 108 МГц что соответствует длине волны (λ) от 28 до 10 м Примем что высоты антенн h1=h2=h3=5 м скорость передачи информации Rи=16 кбитс размер сообщения (пакета) I=260 байт

Определим возможность применения фор-мулы Введенского На основе условия (2) полу-чим для наибольшего значения длины волны λ=10 м расстояние rgt45 м для наименьшего зна-чения длины волны λ=28 м ndash расстояние rgt161 м

Оценим для указанных параметров на осно-ве выражения (16) потенциальные возможности увеличения скорости передачи информации при

ретрансляции относительно передачи данных без ретрансляции для времени переключения ретранслятора не превышающего 10 от дли-тельность посылки (те τ ПРτ1lt01) [9] В ре-зультате максимальное отношение скоростей передачи информации max[Rи2 Σ Rи1]asymp44 В данном случае очевидна целесообразность при-менения ретранслятора для увеличения скорости передачи информации

Приведем выражение позволяющее оце-нить потенциальное увеличение скорости пере-дачи информации при N-скачковой ретрансля-ции (те при N скачках)

1и2 ( ) ПР

3и1 1

1( ) max( 1)

NRN N

R N

minusΣ τ

γ = = + τ+ (17)

Из формулы (17) видно что при односкач-ковой ретрансляции (N=1) выражение приобре-тает вид (16) а случай передачи данных без ре-трансляции соответствует N=0 (γ=1)

На рис3 приведен график на котором изоб-ражены зависимости максимального отношения скорости передачи информации при N-скачковой ретрансляции относительно скорости передачи данных без ретрансляции для τ ПРτ1=01 (точки на штриховой линии) и τ ПРτ1=005 (точки на штрихпунктирной линии) Из графиков на рис 3 видно что наибольшее потенциальное увеличение скорости для τ ПРτ1=01 возможно при односкачковой а для τ ПРτ1=005 ndash при двухскачковой ретрансляции

Рис 3 Зависимость максимального отношения скоростей передачи информации от количества ретрансляций

Рассмотрим случай когда длина радиотрас-сы увеличивается при этом пусть выполняется равенство r2 = r3 = r1 2 (т е ABC ndash прямо-

угольный треугольник с равными катетами) то-гда максимальное отношение скоростей передачи информации max[Rи2 ΣRи1]asymp17 Очевидно что

γ(N)

7 6 5 4 3

2

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N

τ ПРτ1=005

τ ПРτ1=01



относительно предыдущего случая уменьшение отношения скоростей передачи информации обу-словлено увеличением длины радиотрассы а также влиянием инерционности ретранслятора

Определим условия при которых целесооб-разно использование ретрансляции для построе-ния маршрута передачи с потенциально возмож-ной скоростью В качестве примера рассмотрим типовую пакетную радиостанцию с выходной мощностью 40 Вт На рис 4 приведён график зависимости скорости передачи информации в логарифмическом масштабе от расстояния меж-ду корреспондентами при односкачковой ре-трансляции Сплошной линией изображена со-ответствующая зависимость без ретрансляции (Rи БР) а штрихпунктирной линией ndash при нали-

чии односкачковой ретрансляции (Rи max ОР) для случая максимального выигрыша по скорости при равных расстояниях от передатчика до ре-транслятора и от ретранслятора до приемника (r = r 2+r 2) При этом для передачи информа-ции без ретрансляции за первоначальное (наибольшее) значение принималась величина Rи 0 = 512 кбитс а расстояние для уверенного приема сообщений r0 = 8 км (дальность связи до 8 км) Значения дальностей для соответствую-щих более низких скоростей передачи информа-ции вычислялись по формуле (18) полученной на основе выражения (12)

и040и

Rr rR

= (18)

Рис 4 Зависимость скорости передачи информации от расстояния между корреспондентами при односкачковой ретрансляции

При этом на рис 4 потенциально возможная скорость передачи информации при использова-нии ретрансляции (τ ПРτ1=01) принималась для соответствующих значений расстояний равной Rи max ОР =4 Rи БР уменьшение величины max[Rи2 Σ Rи1]asymp44 ровно до 4 было обусловлено заданным набором режимов скоростей с фикси-рованным отношением соседних скоростей рав-ным 2

В таблице приведены скорости передачи информации без ретрансляции (Rи БР) и макси-мально возможные скорости при односкачковой ретрансляции (Rи max ОР) предельные расстояния

для уверенного приема сообщений без ретранс-ляции (rБР) и диапазоны расстояний между пе-редатчиком и приемником при которых целесо-образно увеличение скорости передачи при ис-пользовании односкачковой ретрансляции

Рассмотрим графическое представление об-ластей возможного расположения ретранслято-ров для односкоростных радиостанций Примем что все радиостанции имеют одинаковую даль-ность связи на каждой из возможных скоростей На рис 5 графически представлен критерий ор-ганизации радиосвязи между одинаковыми од-носкоростными радиостанциями A и B

Rи БР кбитс Rи max ОР кбитс

512 256 128 64 32 16 8 4 2

1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 r км



Таблица

режима

скорости

Rи БР кбитс

rБР км

Rи max ОР кбитс (изменение режима

скорости)

rОР max1 divide rОР max2 км

V1 512 8 2048 (не реализовано)

‒


‒

V3 128 113 512 (V3rarrV1) 8divide113 V4 64 135 256 (V4rarrV2) 113divide135 V5 32 16 128 (V5rarrV3) 135divide16 V6 16 19 64 (V6rarrV4) 16divide19 V7 8 226 32 (V7rarrV5) 19divide226 V8 4 269 16 (V8rarrV6) 226divide269 V9 2 32 8 (V9rarrV7) 269divide32

V10 1 381 4 (V10rarrV8) 32divide381 Окружности с центрами в точках A и B

определяют области уверенного обмена инфор-мацией на скорости V1 а окружность с центром в точке расположения радиостанции-ретранслятора (C) соответствует области уве-ренного обмена информацией c ретранслятором на скорости V1 Варианты взаимного располо-жения показанные на рис 5 соответствуют случаям

‒ связь без ретрансляции возможна (а) ‒ связь без ретрансляции невозможна (б) ‒ связь с ретрансляцией невозможна (в) Если радиостанция позволяет осуществлять

обмен на N различных скоростях то эти скоро-сти будем обозначать как V1hellip VN причём V1gtV2gtV3gthellipgtVN

При организации радиосвязи между двумя корреспондентами с односкачковой ретрансля-цией необходимо из имеющихся в наличии ра-диостанций выбрать конкретную радиостан-цию используемую для этой цели (ретрансля-тор) Предлагаемый метод основан на инфор-мации о расположении корреспондентов и ран-жировании потенциальных областей располо-жения всех радиостанций которые могут быть задействованы для ретрансляции Рассмотрим его реализацию в случае трехскоростных ра-диостанций (рис 6)

На рис 6 обозначены области в которых обес-печиваются следующие режимы ретрансляции

22 ndash при расположении в этой области ре-транслятора возможна ретрансляция со скоро-стями V2 между корреспондентом А и ретранс-лятором и со скоростью V2 между ретранслято-ром и корреспондентом B Такой режим работы радиолинии между корреспондентами A и B бу-дем обозначать как V2ampampV2 Знак laquoampampraquo обо-

значает радиолинию с одной ретрансляцией и соответствующими скоростями от корреспон-дента А до ретранслятора и от ретранслятора до корреспондента B

12 ndash при расположении в этой области ре-транслятора возможна ретрансляция со скоро-стями V1 между корреспондентом А и ретранс-лятором и со скоростью V2 между ретранслято-ром и корреспондентом B Такой режим работы радиолинии между корреспондентами A и B бу-дем обозначать как V1ampampV2

21 ndash при расположении в этой области ре-транслятора радиолиния между A и B будет ра-ботать в режиме V2ampampV1






Для выбора ретранслятора обеспечивающе-го максимальную при конкретном расположении радиостанций скорость передачи между корре-спондентами A и B проверяем что скорости пе-редачи информации радиолинии с различными режимами односкачковой ретрансляции соотно-сятся следующим образом



(V1ampampV1)gt (V1ampampV2) = (V2ampampV1) gt (V2ampampV2) gt (V1ampampV3)= (V3ampampV1)gt (V2ampampV3)= (V3ampampV2)gt (V3ampampV3) Соотношение скоростей может быть уточ-

нено по результатам полевых испытаний радио-станций с конкретным протоколом передачи данных

Предлагаемая методика выбора радиостан-ции используемой в качестве ретранслятора при организации радиолинии от корреспондента А до корреспондента В для трехскоростных радио-станций заключается в последовательном поис-ке потенциального ретранслятора в соответствии с приведёнными выше неравенствами

‒ в области 11

‒ если подходящая радиостанция не найде-на ndash в областях 12 и 21

‒ если подходящая радиостанция не найде-на ndash в области 22




Предложенная методика выбора предпочти-тельных радиостанций для построения маршру-та (геометрическая маршрутизация) может ис-пользоваться как самостоятельно так и как часть более общей стратегии построения марш-рута позволяя резко уменьшить количество проб и сократить объём служебного трафика между радиостанциями

Рис 5 Варианты взаимного расположения односкоростных радиостанций и ретранслятора

а б

в

Область возможного расположения ретранслятора

A

A

A B

B

B

C

C



Рис 6 Обозначение областей возможного расположения ретранслятора

Для определения фактических зон уверен-ного обмена на каждой из скоростей может быть применена одна из геоинформационных систем в сочетании с расчётными методами В общем случае необходимо проводить расчеты с учетом сферичности Земли осуществляемые с помо-щью нескольких подходов

Первый подход применим в зоне освещен-ности [6] при расстояниях между передатчиком и приемником rlt08R0 где расстояние прямой видимости

0 1 2357( ) [км]R h h= + (19)

для указанных значений высот антенн R0asymp16 км те подход справедлив при расстояниях rlt128 км при этом в интерференционных формулах прово-дят замену высот антенн h1 h2 их соответствую-щими приведенными высотами 1h 2h

Второй подход используется в зоне полуте-ни (08R0ltrlt12R0) и зоне тени (rgt12R0) при этом возможно

‒ строгое решение задачи дифракции на сфере [10] классическое решение задачи о рас-пространении радиоволн вокруг сферической полупроводящей поверхности земного шара за-ключается в решении системы уравнений Макс-велла составленных для воздуха и земной по-верхности при учете соответствующих гранич-

ных условий Однако в данном методе присут-ствует вычислительная трудность для получае-мого решения ndash выражения для векторов напря-женности электрического и магнитного поля получаются в виде очень медленно сходящегося ряда составленного из функций Лежандра Хан-келя и Бесселя [6 10]

‒ применение расчетной формулы Фока для двух поднятых антенн [6] которая получена на основе альтернативного метода решения задачи дифракции вокруг земного шара (данный метод лишен недостатка который присущ классиче-скому методу решения задачи дифракции на сфере)

Заметим что более общим случаем является распространение радиоволн на неоднородной трассе с учетом сферичности Земли при этом используются соответствующие расчетные вы-ражения [6 11]

Будем считать что ретрансляция осуществляется на той же частоте что и прием (одночастотный ретранслятор ndash один передатчик на частоте f1 один приемник на частоте f1) При этом в системе радиодоступа применяется протокол случайного множественного доступа P-ALOHA (PURE ALOHA ndash laquoЧистая Алохаraquo простая несинхронизированная или бесщелевая Алоха) [12 13] По указанному протоколу пакеты данных передаются разными

12 21

22

23

33

32

23

33

32

13 31

V1 V2 V3 V1 V2 V3 A B



абонентскими станциями в случайные моменты времени моменты начала передачи между собой не синхронизированы а длина сообщений не фиксирована [12 13] В случае наложения передаваемых разными абонентскими станциями пакетов происходит конфликт доступа (коллизия) и искаженные пакеты подлежат повторной передаче

Нормированная пропускная способность [13] (средняя пропускная способность [14] нор-мированная канальная проходимость [12]) для протокола P-ALOHA имеет вид [12ndash14]

2e GS G minus= (20)

где G ndash нормированный полный информационный обмен [13] (интенсивность поступления пакетов

[14] нормированный канальный трафик [12]) Максимальное значение max 1(2e) 0184S = = до-стигается при G0=05 (в среднем 184 от всех пе-редаваемых пакетов не подвергаются коллизиям) Таким образом в канале с чистым алгоритмом ALOHA может быть использовано лишь 184 ресурса связи

Рассмотрим двухчастотный ретранслятор (один передатчик на частоте f1 или f2 два приемника на частотах f1 и f2) применяемый для передачи пакетов данных от абонента ретранслятору и от ретранслятора другому абоненту (рис 7) Допустим что ретранслятор может одновременно принимать пакеты данных на частотах f1 и f2

Рис 7 Схема двухчастотной ретрансляции

Будем считать что при использовании двухчастотного ретранслятора организована поочередная передача посылок на частотах f1 и f2 (вместо передачи всех посылок на частоте f1 что соответствует применению одночастотного ретранслятора) Таким образом средняя частота успешного поступления пакетов при двухчастотной ретрансляции Λ2 (пакетс) может быть уменьшена в 2 раза относительно средней частоты успешного поступления пакетов Λ1 при одночастотной ретрансляции то есть

12 2

ΛΛ = или 2

1

12

Λ=

Λ (21)

Таким образом нормированная пропускная способность при двухчастотной ретрансляции также уменьшится в 2 раза

2 2 и 2

1 1 и 1

1 2

S I RS I R

Λ Λ= = =

Λ Λ (22)

Получим зависимость изменения нормированного полного информационного обмена G2G1 от нормированной пропускной способности S1 при уменьшении средней частоты успешного поступления пакетов в 2 раза Из выражения (20) видно что данное

уравнение является трансцендентным отно-сительно G и функциональная зависимость G(S) в явном виде отсутствует

Для аппроксимации G(S) на интервале 0[0 ]G Gisin что соответствует диапазону

изменения аргумента max[0 ]S Sisin предлагается использовать следующую функциональную зависимость

0max

1 1 SG GS

asymp minus minus

(23)

которая ведет себя идентично исходной функциональной зависимости и при S=0 имеет значение G=0 а при S=Smax=1(2e)asymp0184 соответствует G=G0=12=05

Оценим относительную ошибку аппрокси-мации следующим образом

0 0

0

0 0

0

( ) d ( ) d

100

( ) d

G G

а

G

S G G S G G

S G G

minus

δ = sdotint int

int (24)

где S(G) и Sа(G) ndash соответственно исходная

A f1

B C

f1

f2

f1 ( f2) f1 ( f2)

f2



функциональная зависимость (20) и аппроксимирующая зависимость полученная на основе (23)

2max max2

00( ) 2а

S SS G G GGG

asymp minus + (25)

Интегралы входящие в (24) имеют следующие значения

00 02 20

0

1 1 1 1( ) d e e2 4 4 4 2e

GG GGS G G minus minus= minus minus + = minusint

0

max 00

2 1( ) d3 6e

G

аS G G S G= =int (26)

В результате относительная ошибка аппроксимации

3e 8 100 7186 3e 6

minusδ = sdot asymp

minus (27)

Таким образом зависимость изменения нормированного полного информационного об-мена от нормированной пропускной способно-сти на основе выражения (23) имеет вид

max max 22

1 max max 1

S S SGG S S S

minus minus= =

minus minus

max max 1

max max 1

2S S SS S S

minus minus

minus minus (28)

График данной зависимости представлен на рис 8 Заметим что при S1rarr0 вычислив соответствующий предел получим G2G1=05 при S1=Smax значение G2G1=1ndash1 2 asymp0293

Рис 8 Зависимость изменения нормированного полного информационного обмена

от нормированной пропускной способности

Важной мерой качества в системах со случайным доступом является среднее время задержки при передаче пакета [12] Запишем выражение для расчета среднего времени задержки при передаче пакета [15]

2р р( ) (e 1)tTT x TΛτ = τ + + sdot minus + τ + =

2 2р( ) e (e 1)t tT TT xΛ Λ= τ + + minus (29)

где T ndash длительность пакета (для приведенных ранее значений параметров T=I Rи=τ1= = (260 байтпакет)(16 кбитс) asymp 127 мспакет а при увеличении скорости передачи информации в 4 раза T = (260 байтпакет)(64 кбитс) asymp asymp 32 мспакет)

τр ndash время распространения сигнала (τр=r2c=(8 км)(3∙108 мс)asymp27 мкспакет)

x ndash среднее значение случайного времени задержки (при повторной передаче сообщения

задерживаются на случайную равномерно распределенную в диапазоне (0hellipxmax) величину x чем достигается разнос пакетов во времени)

Λ t ndash интенсивность суммарного потока сообщений от всех станций (пакетс) общая частота поступления сообщений (Λ t =Λ+Λr где Λr ndash частота отклоненных данных)

Заметим что протокол P-ALOHA может быть использован и при передаче сообщений разного объема (длительности) Тем не менее для оценки средней задержки можно применять выражение (29) при этом T будет иметь смысл среднего времени передачи сообщения которое можно выразить через средний объем сообщения [15]

Учитывая что для исследуемых расстояний выполняется условие τрltltT перепишем выражение (29) в следующем виде

2 2( ) (e 1) et tT TT x T TΛ Λτ = + sdot minus + = +

G2G1 05 04 03 02 01

0 005 01 015 0184 S1



2 2(e 1) ( ) et tT Tx x T xΛ Λ+ minus = + minus (30)

В результате получим выражение для нормированного среднего времени задержки при передаче пакета

21 e Gx xT T Tτ = + minus

(31)

где G=Λ t T Используя аппроксимацию нормированного

полного информационного обмена (23) окончательно получим аналитическое выра-жение для нормированного среднего времени задержки при передаче пакета

0max

1 exp 2 1 1x S xGT T S T

τ = + minus minus minus (32)

Следует отметить что при xmax=43T те x =xmax2=215 T зависимость Tτ от S рассчитанная на основе полученного аналитического выражения (31) ndash сплошная

линия на рис 9 с удовлетворительной точностью совпадает с соответствующими зависимостями полученными на основе моделирования [12 14] В качестве примера на рис 9 пунктирной линией с точками представлена зависимость из [12]

Отношение средних задержек доставки пакета от нормированной пропускной способности при уменьшении средней частоты успешного поступления пакетов в 2 раза на основе выражения (32) имеет вид

10

max2

1 10

max

1 exp 2 1 1

1 exp 2 1 12

Sx xGT S T

Sx xGT S T

+ minus minus minus τ =τ + minus minus minus

(33)

Соответствующая зависимость полученная на основе (33) представлена на рис 10 Заметим что при S1=0 отношение задержек

2 1τ τ =1 при S1=Smax указанное отношение

2 1τ τ asymp0218

Рис 9 Зависимость нормированного среднего времени задержки при передаче пакета


Рис 10 Зависимость отношения средних задержек доставки пакета от нормированной пропускной способности

Tτ 40 30

20 10 1 0 005 01 015 0184

2 1τ τ 1 08 06 04 02

0 005 01 015 0184



Так как ретранслятор может одновременно принимать пакеты данных на частотах f1 и f2 то общая средняя задержка при передаче пакета равна средней задержке на любой из частот

2 2 1 2 2( ) ( )f fτ = τ = τ Применение двухчастотной ретрансляции позволяет уменьшить среднее время доставки пакета

Выводы

Полученные в работе аналитические выражения позволяют количественно оценить выигрыш по скорости передачи информации при использовании ретрансляции Также получены расчетные формулы для оценки отношения средних задержек доставки пакета при двухчастотной ретрансляции относительно одночастотной

Сформулировано понятие геометрической маршрутизации как одного из этапов построения маршрута передачи данных Предложена методика выбора корреспондентов для построения маршрута передачи с наибольшей возможной скоростью основывающаяся на их радиовидимости и географическом рас-положении Приведены графические материалы иллюстрирующие работу предложенной мето-дики Результаты работы найдут применение при разработке нового поколения средств радиосвязи в тактическом звене управления

Литература 1 Макаренко СИ Сапожников ВИ Захаренко

ГИ Федосеев ВЕ Системы связи Под общ ред СИ Макаренко Воронеж издательство ВАИУ 2011 285 с

2 Вишневский ВМ Портной СЛ Шахнович ИВ Энциклопедия WiMAX Путь к 4G М Техносфера 2009 472 с

3 Таненбаум Э Уэзеролл Д Компьютерные сети СПб Питер 2012 960 с

4 Олифер ВГ Олифер НА Компьютерные сети Принципы технологии протоколы СПб Питер 2016 992 с

5 Никольский ВВ Никольская ТИ Электро-динамика и распространение радиоволн М Наука Гл ред физ-мат лит 1989 544 с

6 Долуханов МП Распространение радиоволн М Связь 1972 336 с

7 Черный ФБ Распространение радиоволн М Сов радио 1972 464 с

8 Зюко АГ Ковский ДД Коржик ВИ Назаров МВ Теория электрической связи М Радио и связь 1999 432 с

9 Радиостанция Р-168-25У-2 Технические условия ИТНЯ464511245-05ТУ

10 Борн М Вольф Э Основы оптики М Гл ред физ-мат лит изд-ва laquoНаукаraquo 1973 720 с

11 Фейнберг ЕЛ Распространение радиоволн вдоль земной поверхности М Наука Физматлит 1999 496 с

12 Прокис Дж Цифровая связь М Радио и связь 2000 800 с

13 Скляр Б Цифровая связь Теоретические основы и практическое применение М Издательский дом laquoВильямсraquo 2003 1104 с

14 Григорьев ВА Лагутенко ОИ Распа- ев ЮА Сети и системы радиодоступа М Эко-Трендз 2005 384 с

15 Камнев ВЕ Черкасов ВВ Чечин ГВ Спутниковые сети связи М laquoАльпина Паблишерraquo 2004 536 с Статья поступила в редакцию 2 марта 2018 года



УДК 621391 СТАБИЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ СВЯЗИ И УПРАВЛЕНИЯ В ЧАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕЖИМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Авторы 2018 АВ Мержвинский начальник отдела е-mail meralbmailru БМ Попов консультант е-mail bmp49yandexru АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

Для систем с памятью допускающих хаотическое поведение и являющихся подсистемами более слож-

ной системы (надсистемы) предложен способ стабилизации их функциональных характеристик посред-ством автотрансформации хаотического поведения в поведение гистерезисное Такая трансформация бази-руется на автоматическом изменении структуры системы придающем ей логистическую гибкость способ-ность опережающей адаптации к вариациям потребностей надсистемы

Ключевые слова системы управления реального времени системы связи системный анализ гистере-зисная преемственность STABILIZATION OF FUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF COMMUNICATION AND CONTROL SYSTEMS IN TERMS OF REAL-TIME MODE OF OPERATION All rights reserved 2018 AV Merzhvinskij Head of Department е-mail meralbmailru BM Popov Consultant е-mail bmp49yandexru JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

For systems featuring memory devices that allow for the chaotic behavior and serve as subsystems incorporated

into a more sophisticated system (supersystem) the authors offer a method intended to stabilize the system perfor-mance by means of the automatic transformation of the chaotic behavior into the hysteresis behavior Such a transfor-mation is based on the automatic variation of the system structure which provides logistic flexibility and the ability of fast adaptation to variations of supersystem needs

Keywords real-time control systems communication systems system analysis hysteresis continuity Действие предлагаемого способа стабили-

зации характеристик рассматривается примени-тельно к системе связи реализующей организа-цию и предоставление услуг связи для транс-портных объектов системы управления функци-онирующей в режиме реального времени В этом режиме предоставление связных ресурсов долж-но не просто соответствовать ритму событий в системе управления а производиться с реактив-ностью превосходящей темп этих событий Это обстоятельство неизбежно требует превентивно-го предоставления связных ресурсов так как задержка их предоставления ведёт к сбою си-стемы управления

В идеальном варианте предоставление услуг связи для системы управления функционирую-щей в режиме реального времени должно осу-ществляться мгновенно без временной задерж-ки на реализацию процесса подготовки требуе-мого сетевого соединения В некоторых систе-

мах управления с детерминированным числом объектов управления для этого применяется стратегия с предварительным распределением и закреплением каналов связи за транспортными объектами системы управления При столь жёсткой организации системы связи система управления получает канал связи мгновенно и предоставление услуг связи здесь является по сути вневремённым (безынерционным) Однако эта стратегия слишком ресурсоёмка уязвима в плане живучести и по понятным причинам не может быть распространена на системы с пере-менным составом и большим числом объектов управления охваченных сетью связи причём такой сетью которая в общем случае не является полносвязной но любой её узел можно соеди-нить с любым другим узлом той же сети транзи-том через другие узлы этой же сети составным каналом связи образуемым из простых каналов связи с помощью средств коммутации

ISSN 1995-7009 110

СТАБИЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ СВЯЗИ

Далее будет показано что при учёте прин-ципов построения и характера совместного функционирования систем управления и сетей связи представляется возможным нахождение иной стратегии обеспечивающей непрерывное поддержание системы связи в алертном состоя-нии (high degree of alert) то есть в состоянии го-товности к незамедлительному предоставлению необходимых услуг связи ndash соединению любых транспортных объектов системы управления

В классическом системном анализе выде-ляют четыре типа поведения системы броунов-ское ndash когда каждый элемент системы ведет себя непредсказуемо хаотически лапласовское ndash детерминированное поведение когда зная те-кущее поведение каждого элемента можно описать все прошлое и все будущее системы что соответствует системе связи с закреплением каналов марковское minus когда поведение системы зависит от предыдущего состояния но не зави-сит от предпредыдущего иначе говоря при фиксированном настоящем будущее независимо от прошлого Поэтому хотя для марковских це-пей разработан мощный математический аппа-рат применение этого аппарата к сетям связи где процессы идут асинхронно и настоящее не фиксируется неуместно

Но есть самое сложное поведение ndash дарви-новское которое связано с так называемой ги-стерезисной преемственностью Состояние си-стемы зависит здесь от предыдущего состояния системы но от него оно зависит меньше чем от более ранних состояний (предшествующих предыдущему) Это поведение называется дар-виновским так как оно характерно для систем живого и учитывая что технологии природы намного превосходят человеческие оно является наиболее эффективным и не требует специаль-ных средств управления Под этот четвертый тип поведения пытались создать внятную мате-матическую модель такие математики как АН Колмогоров [1] но задача оказалась для него непосильной Методы формального описания гистерезисных преобразователей которые раз-вивались МА Красносельским и его учениками [2] основывались на развитой ими операторной трактовке этих преобразователей ndash представле-нии преобразователей как операторов опреде-лённых на достаточно богатых функциональных пространствах зависящих от своего начального состояния Но мы рассматриваем функциониро-вание систем в реальном масштабе времени а реальное время бесконечно и значит начально-

го состояния не имеет по определению Поэтому указанный МА Красносельским путь в доста-точно богатые функциональные пространства для нас не актуален

Впрочем практика показывает что матема-тический алгоритмический подход к построению сложных кибернетических систем излишне абсо-лютизирован Явление гистерезиса обнаружен-ное в различных областях естествознания (физи-ке механике биологии химии) несмотря на от-сутствие здесь его строгих моделей находит ши-рокое практическое применение В частности присоединение к природной активности основано на таком основополагающем принципе действия как принцип разделения эффектов реализация которого обеспечивается гистерезисным меха-низмом Дело в том что протеканию процессов в природных системах свойственно сначала воз-никновение импульсного эффекта с выделением энергии затем через короткий промежуток вре-мени и иногда в другом месте эффекта с погло-щением энергии Если их суметь разделить то можно перенаправить поток природной активно-сти (или активности надсистемы) в нужное для системы русло Эта задача успешно решается внедрением в систему агентов-преобразователей гистерезисного типа реализующих накопление с насыщением В тепловых насосах эту роль вы-полняет хладагент в радиоприёмных устройствах ndash диполь Герца и т д

В технике новые производительные силы выявляются отнюдь не благодаря созданию ма-тематических теорий и моделей Так электриче-ство ещё в середине XVIII века считалось неким трудноуловимым флюидом но после открытия лейденской банки в 1745 году электричество научились накапливать далее ndash транспортиро-вать из одной лейденской банки в другую и в конце концов использовать в промышленных целях и масштабах и процедура его транспорти-рования позволила открыть способы получения механических эффектов И хотя физическая сущность электричества до сих пор не определе-на это не мешает нам его производить и широко использовать Мы гораздо чаще чем думаем применяем методы не имеющие рационального обоснования Здесь уместно вспомнить 11-й те-зис о Л Фейербахе [3] laquoФилософы лишь раз-личным образом объясняли мир но дело заклю-чается в том чтобы изменить егоraquo Поэтому нашей целью является не поиск абстрактной объяснительной модели а нахождение способа автоматической трансформации (изменения) си-


АВ МЕРЖВИНСКИЙ БМ ПОПОВ

стемы связи способного без затрат дополни-тельного ресурса обеспечить непрерывную адаптацию сети к целям надсистемы без выдачи со стороны надсистемы к системе каких-либо управляющих воздействий

Особое место среди систем с гистерезисны-ми свойствами занимают экономические систе-мы Формальное описание в рамках теории си-стем гистерезисные явления в экономике полу-чили лишь в последние десятилетия [4 5] Одна из основных причин этого факта ndash отсутствие возможности проведения экспериментов в сфере экономики Поэтому математическое моделиро-вание экономических систем с гистерезисными свойствами в какой-то мере является оправдан-ным И хотя и здесь в силу существенной нели-нейности процессов общей модели не создано получены частные модели функции продаж представленные как некоторый преобразователь гистерезисного типа учитывающий предысто-рию и что еще более для нас интересно инерт-ность покупательского спроса Интерес связан с тем что наша система связи рассматриваемая в качестве системы реализующей предоставление необходимых системе управления услуг связи в функциональном плане близка к экономическим системам

Имеется немало экспериментальных ре-зультатов показывающих что различные нели-нейные системы допускающие хаотическое по-ведение могут быть стабилизированы гармони-ческим внешним воздействием Но запросы си-стемы управления к системе связи имеют не гармонический а спонтанный характер что со-здаёт предпосылки к хаотичности функциональ-ных характеристик системы связи И далее будет показано что и в нашем случае благодаря нали-чию инертности в запросах системы управления и присущей системе связи структурной пластич-ности система связи способна обеспечить опе-режающее производство и концентрацию наибо-лее популярного ресурса и предоставлять соеди-нения системе управления практически мгно-венно в темпе приёма запросов на соединение по сути ndash вневремённо

Факт существования нелинейных систем допускающих хаотическое поведение характе-ристики которых могут быть стабилизированы отнюдь не гармоническим внешним воздействи-ем продемонстрируем на примере ассоциатив-ного запоминающего устройства (АЗУ) быстро-действующей буферной кэш-памяти ограничен-ного объема В процессе работы вычислитель-

ной системы отдельные программы или блоки информации загружаются из основной (медлен-ной) памяти в кэш-память ndash в принципе это мо-жет быть просто оперативная память на фоне памяти внешних устройств При обращении к программе или за данными сначала проверяется их наличие в кэш-памяти Если необходимая информация находится в кэш-памяти она быст-ро извлекается Это кэш-попадание Если необ-ходимая информация в кэш-памяти отсутствует (кэш-промах) то она выбирается из основной памяти передается в работу и одновременно заносится в кэш-память Повышение быстродей-ствия вычислительной системы достигается в том случае когда кэш-попадания реализуются намного чаще чем кэш-промахи Определение наиболее часто используемой информации про-изводится не алгоритмически (это невозможно в силу спонтанности) Сохранение использован-ной информации в кэш-памяти позволяет laquoотби-ратьraquo информацию которая чаще всего исполь-зуется Метод доказал свою эффективность по факту так как несмотря на спонтанность от-дельных запросов любой совокупности запро-сов свойственна некоторая серийность Для ис-ключения переполнения кэш-памяти ndash выбора отбрасываемой записи ndash используются разные стратегии вытеснения но они просты и реали-зуются алгоритмически

Понятно что продуктивность управления в системах с броуновским поведением где ка-кая-либо упорядоченность отсутствует близка к нулю Далее будет показано что системе свя-зи практически без затрат может быть навязано дарвиновское поведение Лозунг laquoанархия ndash мать порядкаraquo имеет в кибернетике сомнитель-ную репутацию и мы учитывая что смена со-стояния в системе с дарвиновским поведением зависит от предпредыдущего состояния боль-ше чем от предыдущего вправе поставить во-прос а кто laquoдедушка и бабушкаraquo порядка Ин-туитивно понятно что прапредками порядка в системах с дарвиновским поведением являются симбиоз и инерция Анализ их действия позво-лит выявить основополагающий принцип наделяющий систему laquoкоэрцитивной силойraquo внутрисистемным свойством переводящим по-ведение системы связи из броуновского в дар-виновский (гистерезисный) тип Симбиоз и инерция являются теми эффектами разделение которых создаёт условия для стабилизации функциональных характеристик системы связи Инерции свойственна способность к накопле-



нию а облигатным признаком симбиоза явля-ется развитие используемого ресурса

Поскольку инерционность проявляется на всех уровнях реальности то как показано в [6] благодаря этому обстоятельству можно организо-вать работу сети так чтобы ресурс наиболее вос-требованных соединений в сети концентрировался в нужное время в нужном месте И такая непре-рывная laquoнормализацияraquo сетевого ресурса ndash само-актуализация сети ndash может быть осуществлена без затрат посредством синтеза без анализа как бы по инерции но в симбиозе с системой управления

Сети связи как и любые сети состоят из уз-лов и соединяющих их линий а конкретно ndash из узловых станций (с функциями коммутации) и многоканальных линий связи соединяющих эти станции К узловым станциям через оборудова-ние доступа абонентскими линиями подключены терминалы потребителей услуг связи Сеть в об-щем случае не является полносвязной но любой узел сети можно соединить с любым другим уз-лом той же сети транзитом через другие узлы этой же сети составным каналом связи образуе-мым из простых каналов связи с помощью средств коммутации станций Простой (несостав-ной) канал представляет собой часть пропускной способности линии связи напрямую соединяю-щей два узла Сетевые станции имеющие общий канал сигнализации при организации соединений оперируют не только простыми каналами но и уже имеющимися их агрегациями (соединения-ми) представляя их рекурсивно деталь для по-строения соединения ndash это 1) простой канал а также 2) деталь для построения соединения к которой подключён простой канал

Созданные соединения не следует разру-шать после освобождения а по аналогии с меха-низмом кэш-памяти предлагается сохранять для повторного использования до тех пор пока не понадобятся одиночные транзитные участки этих составных каналов (или совокупности со-стоящие из уже соединённых одиночных участ-ков) для образования новых составных каналов ndash соединений для удовлетворения новых предпо-чтений потребителей В порядке соблюдения принципа дарвиновского отбора при дефиците простых каналов нужных для образования но-вого соединения разрушению следует подвер-гать последние по времени образования соеди-нения ибо при высокой серийности все нова-ции влекущие реорганизацию идут от марги-

нальных пользователей а мейнстрим эксплуа-тирует организованные ресурсы В результате такой стратегии за счёт большей инерционно-сти (активности) предпочтений тех или иных пользователей (транспортных объектов) возни-кает фильтрующий (вырезающий) laquoмедлен-ныйraquo процесс концентрации пропускной спо-собности на наиболее востребованных направ-лениях связи обеспечивается накопление ре-сурса сетевых соединений между наиболее ак-тивными транспортными объектами для работы в наиболее востребованных направлениях свя-зи Данный laquoвырезающий процессraquo действует как оператор гистерезисного типа и имеет кон-сервативный характер не требует для своей реализации какого-либо ресурса Однако ре-зультат его действия имеет предметно-физическую специфику поскольку несмотря на свою медленность он способен на опережа-ющее приведение структуры сети связи в акту-альное (алертное) для системы управления со-стояние Отметим делает он это непрерывно поскольку актуальность изменчива и никакая комбинация структур сети не может быть объ-явлена заранее окончательно актуальной При резкой вариации предпочтений потребителей в коммутационном пространстве сети неактуаль-ные структуры (соединения) автоматически ис-чезают а актуальные minus порождаются как про-исходит в природе при действии дарвиновского laquoестественного отбораraquo

Важно отметить что для получения столь существенного преимущества имеющиеся принципы и методы реализации сетей связи не подлежат коренному пересмотру

Заключение Таким образом показано что при наличии

некоторой стабильности предпочтений пользова-телей инфокоммуникационной сети к работе в тех или иных направлениях связи сохранение ис-пользованных соединений как следов их деятель-ности снимает априорную неопределённость и обеспечивает непрерывное действие механизма опережающей адаптации сетевых структур к ва-риациям в тематике и интенсивности пользова-тельских запросов При этом и со стороны надси-стемы не требуется ни контроля состояния ни выдачи каких-либо управляющих воздействий

Представляется что данный подход может найти применение и в области проектирования



устройств с приставкой laquoнаноraquo ибо приставка laquoнаноraquo minus не простая характеристика протяжен-ности отражающей чисто геометрические пара-метры объектов Она отражает факт проявления на наноуровне качественно иных организацион-но-функциональных-системных свойств матери-алов процессов и явлений и здесь использова-ние принципов подходов и технологий приро-доподобной самоактуализации в условиях не-возможности внешнего управления оказывается уместным

Предложенный подход имеет корреляцию с понятием из классического системного анали-за minus laquoтелеологические механизмыraquo ‒ характери-зующим материальный механизм через исполь-зование понятия laquoциклическая причинностьraquo наблюдаемого в системе где новые формы по-ведения посредством laquoобратной связиraquo находят-ся под влиянием прежних форм

Литература 1 Колмогоров АН Теория информации и теория

алгоритмов М Наука1987 2 Красносельский МА Покровский АВ Систе-

мы с гистерезисом М 1983 3 Маркс К Экономическо-философские руко-

писи 1844 года и другие ранние философские работы М Академический Проект 2010

4 Семенов МЕ Математическое моделирование устойчивых периодических режимов в системах с гистерезисными нелинейностями Воронеж Изда-тельство ВГУ 2002 104 с

5 Абополова ЕА Кабулова ЕГ Мишин МЮ Семёнов МЕ Динамическая модель рыночного рав-новесия в условиях гистерезисного поведения эконо-мических агентов Современная экономика про-блемы и решения 2012 7 (31) С 146ndash155

6 Мержвинский АВ Попов БМ Технология самоактуализации сетей связи в режиме опережаю-щем режим реального времени системы управления Теория и техника радиосвязи 2018 1 С 27ndash33 Статья поступила в редакцию 13 марта 2018 года



УДК 6213964 КЛЮЧЕВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГРАЖДАНСКИХ РАДИОТЕХНОЛОГИЙ В АО laquoКОНЦЕРН laquoСОЗВЕЗДИЕraquo copy Автор 2018 ВВ Солопов начальник отдела АО laquoКонцернraquo Созвездиеraquo e-mail vvssozvezdiesu

Проведён анализ компетенций концерна по разработке и производству высокотехнологичной продукции гражданского назначения в рамках диверсификации деятельности предприятий ВПК в связи с ожидаемым су-щественным сокращением объёмов госзакупок Предложены три направления выпуска высокотехнологичной гражданской продукции Приведены актуальные данные по техническим параметрам и технологическим осо-бенностям для трёх сегментов гражданских радиотехнологий предлагаемых для освоения в концерне Рас-смотрены технологические особенности и тенденции развития каждого из трёх направлений Предложен принцип проведения работ по диверсификации и коммерциализации производства гражданского направления Рассмотрены и проанализированы различные комплексные проекты (бизнес-кейсы) а также виды продукции и основные потребители для каждого из направлений гражданских радиотехнологий

Ключевые слова инновационное развитие диверсификация мобильная радиосвязь цифровая обработка сиг-налов промышленный интернет вещей широкополосный беспроводный доступ автоматизация мониторинг KEY TRENDS IN DEVELOPMENT OF RADIO COMMUNICATION TECHNOLOGIES FOR CIVIL APPLICATIONS AT CONCERN laquoSOZVEZDIEraquo copy All rights reserved 2018 VV Solopov Head of Department JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo e-mail vvssozvezdiesu

The article represent a complete analyses of сoncernrsquos competencies in development and production of high-tech products for civil applications under the program of diversification of defense contractors in connection with the expected considerable government procurement phase-out The author offers three key trends in production of high-tech equipment for civil applications Additionally the article contains up-to-date data on technical parameters and technological fea-tures for three segments of non-military radio communication solutions to be implemented by the сoncern The author has reviewed technological features and tendencies for development of each three trends The author offers a concept of di-versification and commercialization of production for civil applications including the review and analysis of different complex projects (business cases) and types of products and key consumers for each of the trends in development of radio communication technologies for civil applications

Keywords innovative development diversification mobile radio communication digital signal processing In-dustrial Internet of Things broadband wireless access automation monitoring

Основной движущей силой современной

экономики в мире является инновационное раз-витие скорость которого в последнее время экс-поненциально растет Характерной чертой со-временного общества является высокий уровень развития информационных и телекоммуникаци-онных технологий и их интенсивное использо-вание органами государственной власти бизнес-сообществом и гражданами Отрасль инфоком-муникационных технологий (ИКТ) меняется с каждым днём внедряются новые технологии новые услуги и новые операционные модели работы операторов связи

В Российской Федерации в 2017 году при-нят ряд документов стратегического планиро-вания предусматривающих меры направлен-

ные на стимулирование развития ИКТ и их использование в большинстве отраслей эконо-мики Это прежде всего государственная про-грамма laquoЦифровая экономикаraquo принятая 28072017 г [1] предполагающая внедрение сквозных технологий промышленного интер-нета в большинстве отраслей экономики laquoПрогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 го-даraquo laquoСтратегия развития отрасли информаци-онных технологий в Российской Федерации на 2014ndash2020 годы и на перспективу до 2025 го-даraquo laquoСтратегия научно-технологического раз-вития Российской Федерацииraquo дорожная кар-та laquoРазвитие отрасли информационных техно-логийraquo Государственная программа Россий-

ISSN 1995-7009 115

ВВ СОЛОПОВ

ской Федерации laquoИнформационное общество (2011ndash2020 годы)raquo

В течение всего периода преобразований цифровизация коснётся всех сфер экономики бизнеса и государственного управления Данный процесс создаёт основу будущей цифровой эко-номики которая приведёт к повсеместной ин-теллектуализации всех аспектов экономики гос-ударства и социальной сферы

Наиболее заметными тенденциями после-дующих десятилетий будут цифровизация ин-форматизация большие данные и искусствен-ный интеллект которые позволят автоматизи-ровать все управленческие и технологические процессы и внедрить интеллектуальные функ-ции реального времени для поддержки режимов самовосстановления самонастройки и способ-ности активного и интеллектуального реагиро-вания на изменяющиеся рыночные условия и кризисы В таком меняющемся мире будут успешными только те компании которые осно-ваны на модели открытости и сотрудничества

Оборонные предприятия России должны использовать накопленный инновационный по-тенциал для конверсии диверсификации произ-водства и выпуска высокотехнологичной про-дукции гражданского назначения [2]

На протяжении всего советского периода Концерн laquoСозвездиеraquo ранее называемый Воро-нежский НИИ связи (ВНИИС) был головным предприятием отрасли по созданию систем и средств сухопутной и морской подвижной радио-связи гражданского назначения Одной из первых в мире во ВНИИСе была разработана радиотеле-фонная система общего пользования laquoАлтайraquo введённая в эксплуатацию в Москве в 1963 г и ставшая прообразом сотовых систем связи

Во ВНИИСе была разработана система ра-диосвязи laquoТранспортraquo для нужд Министерства путей сообщения (в настоящее время ndash РЖД) в которой было 4 подсистемы и более 40 модифи-каций унифицированной аппаратуры

Были разработаны системы ведомственной мобильной радиосвязи laquoЛенraquo laquoКолосraquo laquoМаякraquo laquoВиолаraquo laquoАкваторияraquo и др В СССР значитель-ное внимание уделялось разработкам радиально-зоновых систем связи ndash laquoВолемотraquo laquoЗаряraquo ана-логовых сотовых систем laquoСоюз-СПРraquo (аналог стандарта NMT-450) радиоудлинителям теле-фонных линий laquoЛесraquo laquoНиваraquo а также радиоре-лейным системам миллиметрового диапазона таким как laquoЛучraquo и др Всего по документации

ВНИИС было произведено около 2 млн радио-станций народнохозяйственного назначения

В последние годы (в период 2008ndash2011 гг) было разработано и налажено серийное произ-водство оборудования AstraMAX для построе-ния сетей широкополосного беспроводного до-ступа (ШБД) на базе технологии мобильного WiMAX В настоящее время в Концерне laquoСо-звездиеraquo работы по гражданской тематике пре-кращены и Концерн практически полностью выведен с рынка продукции мобильной радио-связи гражданского назначения

Тем не менее Концерн laquoСозвездиеraquo облада-ет всеми необходимыми компетенциями по раз-работке и производству высокотехнологичной продукции гражданского назначения Концерн laquoСозвездиеraquo является предприятием полного цикла (разработка производство сопровожде-ние жизненного цикла продукции) и располагает квалифицированными научно-техническими производственными и управленческими кадра-ми а также технологическим и производствен-ным оборудованием лицензионным программ-ным обеспечением и инфраструктурой необхо-димыми для разработки и производства высоко-технологичной продукции в сфере гражданских радиотехнологий

Функциональные и конструктивные требо-вания к изделиям гражданского назначения в части кибербезопасности и помехозащищённо-сти возможности организации распределённых сетевых структур обеспечения гарантированной задержки передачи устойчивости к климатиче-ским и механическим воздействиям воздействи-ям агрессивных сред искробезопасности надёжности и бесперебойности функционирова-ния во многом аналогичны освоенной в кон-церне технологии производства радиосредств военного назначения и данная технология мо-жет быть использована при производстве изде-лий гражданского назначения

Для конверсии диверсификации производ-ства и перехода на выпуск высокотехнологичной продукции гражданского назначения в Концерне laquoСозвездие на научно-техническом совете от 12 июля 2017 г выбраны следующие направления

bull Профессиональная мобильная радио-связь

bull Промышленный интернет вещей для различных отраслей

bull Широкополосный беспроводный доступ (Wi-Fi LTE 5G)


КЛЮЧЕВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ГРАЖДАНСКИХ РАДИОТЕХНОЛОГИЙ

Проведение работ по диверсификации и коммерциализации производства гражданского направления должны выполняться в Концерне laquoСозвездиеraquo по принципу создания для каждого из направлений центров сквозных технологий объединяющих следующие этапы

bull разработка продуктовых линеек bull изготовление оборудования bull системное проектирование бизнес-

кейсов для различных отраслей и применений bull поставка оборудования bull сопровождение жизненного цикла изделий bull техническая поддержка Рассмотрим подробно каждое из направле-

ний гражданских радиотехнологий

1 Профессиональная мобильная радиосвязь 11 Технологии и тенденции развития систем профессиональной мобильной радиосвязи

Под профессиональной мобильной радио-связью (ПМР) понимается система сухопутной подвижной радиосвязи которая используется ограниченными группами пользователей объ-единёнными по профессиональному признаку Это могут быть сети оперативного диспетчер-ского административно-хозяйственного произ-водственно-технологического и аналогичного назначения Они используются силовыми струк-турами и правоохранительными органами ава-рийными и муниципальными службами энерге-тическими транспортными и производственны-ми предприятиями и т д Именно поэтому сети ПМР часто называют ведомственными и корпо-ративными сетями радиосвязи

Технологическое пространство цифровых стандартов ПМР в Российской Федерации пред-ставлено следующим образом

1 Стандарт TETRA На территории РФ он внедряется с 2002 г до недавнего времени за-нимал первое место по количеству абонентов цифровых стандартов ПМР

2 Стандарт DMR находится на втором ме-сте и в ближайшее время по оценкам аналити-ков опередит стандарт TETRA Это связано с многими факторами Во-первых сетевое и або-нентское оборудование DMR дешевле во-вторых выпускается в стандартных ПМР-диапазонах частот (150 400 МГц) в-третьих позволяет работать и в цифровом и в аналого-вом режиме что особенно важно когда потре-битель хочет перевести существующую анало-говую сеть на цифровую в-четвертых может работать как в симплексном режиме так и в по-лудуплексномдуплексном В последней версии

стандарта DMR реализована функциональность транкинговых систем ПМР

3 Стандарт APCO-25 североамериканский стандарт который не получил широкого распро-странения в системах гражданского назначения РФ Он применяется только в отдельных сетях подвижной радиосвязи МВД в некоторых регио-нах России ФСО а также в сети Каспийского трубопроводного консорциума

4 Стандарт GSM-R разработан Европей-ским институтом стандартов электросвязи (ETSI) для систем радиосвязи и управления же-лезнодорожным движением В РФ он развернут на Калининградской железной дороге Также введена в эксплуатацию система стандарта GSM-R на некоторых участках Северокавказ-ской и Октябрьской железных дорог

В Концерне laquoСозвездиеraquo принято решение разрабатывать и внедрять стандарт DMR (Digital Mobile Radio) разработанный ETSI как единый общеевропейский стандарт цифровой професси-ональной радиосвязи Стандарт DMR является открытым и документация стандарта DMR находится в открытом доступе на сайте ETSI [3]

bull ETSI TR 102 398 DMR General System Design (общее описание системы)

bull ETSI TS 102 361-1 DMR Air Interface Pro-tocol (протокол радиоинтерфейса)

bull ETSI TS 102 361-2 DMR Voice and Gener-ic Services (голосовые и основные услуги)

bull ETSI TS 102 361-3 DMR Data Protocol (протокол передачи данных)

bull ETSI TS 102 361-4 DMR Trunking Protocol (протокол транкинговой связи)

Любой производитель имеет возможность скачать стандарт с сайта ETSI и на основании своего собственного комплекта КД начать про-изводство оборудования DMR Для проверки совместимости оборудования различных произ-водителей имеется ряд сертифицированных ла-бораторий которые выдают сертификат совме-стимости и оборудование признаётся соответ-ствующим стандарту DMR

В основе технологии DMR лежат механиз-мы TDMA (Time Division Multiple Access ndash мно-гостанционный доступ с временным разделени-ем каналов) что позволяет разместить два вре-менных интервала на одной несущей частоте с сеткой 125 кГц

111 Радиоинтерфейс DMR

Структура радиоинтерфейса стандарта DMR представлена на рис 12 [4] На одном ча-стотном канале (125 кГц) построены два неза-висимых TDMA канала (тайм-слота)


ВВ СОЛОПОВ

Рис 11 Структурная схема системы ПМР построенной на оборудовании DMR

Рис 12 Структура радиоинтерфейса DMR

В рамках стандарта DMR предполагается

реализация двух режимов работы режим пря-мой связи без ретранслятора ndash симплексная связь (Direct mode) режим связи через ретранс-лятор (Repeater mode) (рис 13) ndash с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуп-лексным разносом (FDD ndash Frequency Division Duplex) Во втором режиме возможны два одно-временных независимых голосовых соединения на одном частотном канале При этом задей-ствуются оба логических TDMA канала что позволяет вести два независимых соединения

Следует отметить что в режиме прямой связи (без использования ретранслятора) в настоящее время задействуется лишь один логи-ческий канал из двух доступных В этом случае преимущества прямого режима по отношению к

аналоговому режиму в части увеличения ка-нальной ёмкости не будет 111 Качество речи в стандарте DMR

Основное требование к системе ПМР ndash надёжная качественная голосовая связь В си-стеме DMR применяется вокодер использую-щий алгоритм линейного предсказания с алгеб-раическим кодовым возбуждением (ACELP) который хорошо адаптирован для использования в условиях сильных акустических помех Для обнаружения ошибок при передаче в канале ра-диосвязи и их исправления в канальном кодиро-вании применяется технология прямой коррек-ции ошибок ndash Forward Error Correction (FEC)



Рис 13 Схема организации связи в стандарте DMR через ретранслятор

Кроме того речевой вокодер используе-

мый в стандарте DMR содержит функцию по-давления фонового шума Поэтому внешние акустические шумы по радиоканалу не переда-ются и принимающая сторона их не слышит На рис 14 представлен сравнительный график ка-

чества речи в зависимости от расстояния для систем с аналоговой и цифровой технологиями Из рис 14 видно что для заданного минималь-ного приемлемого качества речи цифровая си-стема имеет преимущество и в качестве речи и в покрытии

Рис 14 Зависимость качества речи от расстояния в аналоговой и цифровой системах

112 Основные функциональные возможно-сти стандарта DMR

В рамках стандарта DMR реализованы сле-дующие типы вызовов

bull индивидуальный вызов laquoрадиоабонент ndash радиоабонентraquo

bull групповой вызов laquoрадиоабонент ndash группа радиоабонентовraquo

bull групповой вызов laquoрадиоабонент ndash все радиоабонентыraquo

bull передача пакетных данных с канальной скоростью 2 кбитc

Стандарт DMR отличает быстрое установ-ление вызова (до 200 мс) и поддержка режима laquoпоздний входraquo для групповых вызовов


ВВ СОЛОПОВ

Стандарт DMR постоянно совершенствует-ся в рамках ETSI реализуя расширенные функ-циональные возможности ПМР К основным функциональным возможностям цифрового стандарта DMR следует отнести

bull цифровую обработку сигнала bull управление расходом аккумуляторной

батареи bull приоритетный аварийный вызов bull улучшенный режим laquoсвободные рукиraquo bull встроенный приёмник GPS сигналов для

реализации приложений по контролю местопо-ложения

bull удалённое управление bull одновременную передачу голоса и дан-

ных bull работу в аналоговом режиме что осо-

бенно актуально при постепенной миграции аналоговых систем ПМР к цифровым 113 Возможные пути эволюции ПМР

Анализ показывает [5] что системы ПМР прошли несколько этапов развития переход от аналоговых к цифровым системам расширение возможностей таких стандартов как DMR по передаче данных и пр Дальнейшая эволюция сетей ПМР будет связана с повышением каче-

ства и быстродействия внедрением новых сер-висов в том числе передачи данных

Такие сети в перспективе должны обеспе-чивать новый уровень обслуживания пользова-телей и в сфере безопасности и в корпоративной среде они должны связать широкополосными каналами сотрудников с базами данных компа-ний и организаций с интегрированными систе-мами контроля и видеонаблюдения Это станет возможным как за счёт развития традиционных стандартов ПМР так и за счёт привлечения для нужд профессиональной радиосвязи технологий изначально ориентированных на предоставление мобильных услуг для массового рынка

В среднесрочной и долгосрочной перспективе (по прогнозам к 2025 году) в системах професси-ональной радиосвязи ожидается переход к систе-мам пакетной передачи по IP-протоколу (концеп-ция All-over-IP) которые обеспечат передачу го-лоса и данных по пакетным сетям с гарантирован-ным качеством В этом случае потребность в от-дельных сетях цифровой радиосвязи ориентиро-ванных на передачу голоса и не обеспечивающих достаточную скорость передачи данных отпадёт В качестве наиболее вероятного кандидата на воз-можную замену стандартов ПМР в среднесрочной и долгосрочной перспективе рассматривается тех-нология LTE (рис 15)

Рис 15 Эволюция технологий ПМР



Однако в нынешнем стандарте LTE пла-нируемом к использованию в качестве стандарта ПМР и в особенности экстренными службами пока не решены следующие вопросы (см рис 16)

bull быстрый вызов (ответ на вызов в течение 02 с)

bull вызов абонента одной кнопкой (Push-to-Тalk)

bull высококачественный голосовой канал в IP-канале

bull подавление фоновых шумов bull шифрование на уровне радиоинтерфейса bull приоритетность вызовов bull возможность осуществления экстренной

связи даже в случае занятости всех ресурсов сети bull групповой звонок и широковещание bull одновременная работа через БС и напря-

мую bull звонки с терминала на терминал без уча-

стия базовой станции

И хотя данный функционал возможно обеспечить в виде OTT-сервисов поверх прото-кола IP в уже существующем стандарте LTE например на коммерческих сетях сотовых опе-раторов надёжность и эффективность таких ре-шений оказывается ниже жёстких требований международного стандарта профессиональной связи PPDR По этой причине 3GPP (организа-ция ndash разработчик стандарта LTE) инициировала доработку спецификаций стандарта LTE в целях поддержки на сетях 4G функциональности ПМР Ожидается что 12-й релиз LTE сохранит все преимущества стандарта LTE добавив к ним все специальные функции требуемые системами связи для чрезвычайных ситуаций Отдельно оговорена необходимость в максимальной сте-пени обеспечить техническую общность между коммерческими и специальными сетями что создаст условия способствующие выработке для обеих систем наиболее технически продвинутых и экономически эффективных решений

Рис 16 Расширение функционала LTE для использования ПМР экстренными службами

12 Комплексные проекты (бизнес-кейсы) ПМР виды продукции и основные потребители 121 Исходные данные для анализа бизнес-кейсов и потребителей сегмента ПМР

Развитие профессиональной подвижной связи в первую очередь связано с удовлетво-рением потребностей органов общественной безопасности и ликвидации последствий чрез-вычайных ситуаций Органы общественной безопасности и помощи при чрезвычайных си-туациях играют важнейшую роль в жизни об-

щества К организациям общественной без-опасности (или службам экстренной помощи) относятся полиция служба пожарной охраны служба здравоохранения скорая помощь и служба ГОЧС

Основными потребителями ПМР являются следующие три сегмента

bull государственный сегмент bull корпоративный сегмент bull сегмент малого и среднего бизнеса Рассмотрим подробно каждый из сегментов


ВВ СОЛОПОВ

122 Государственный сегмент Крупнейшие потребители государственного сегмента ПМР приведены в табл 11

Таблица 11

Службы Численность чел Росгвардия [6] 340 000 МВД РФ (без муниципальной полиции) [7] 1 032 884 МЧС РФ [8] 288 565 Скорая помощь Минздрава РФ 150 000 ФСИН РФ[9] 296 000 ФССП РФ[10] 74 559 ФСО РФ 25 000 Погранслужба 120 000 Таможенная служба 68 000 ФСКН (наркоконтроль) 40 000 Налоговая служба 166 000 Городские и районные администрации диспетчерские службы (водоканал газ) энергетические службы и др)

170 000

Итого (включая муниципальную полицию) 3 075 000

Крупнейшими потребителями корпоратив-ного сегмента ПМР являются следующие пред-приятия крупного бизнеса

bull системообразующие добывающие пред-приятия нефтегазовой отрасли включая трубопро-водный транспорт (нефтепроводы и газопроводы)

bull другие предприятия в сфере добычи по-лезных ископаемых (угледобывающие предпри-ятия песчаные каменные и прочие карьеры ме-сторождения полезных ископаемых и пр)

bull предприятия нефтехимической промыш-ленности

bull металлургические предприятия bull предприятия сферы производства и рас-

пределения энергии газа и воды (основными потребителями являются водоканалы атомные электростанции энергосбытовые компании теплосети и пр)

bull транспортные предприятия включая bull ОАО laquoРЖДraquo метрополитены bull аэропорты bull морские и речные порты bull крупные автомобильные перевозчики

bull крупные банки (Сбербанк ВТБ и др) и службы инкассации

По оценкам общая численность потребите-лей в корпоративном сегменте составляет 1 800 000 пользователей

123 Сегмент предприятий малого и среднего бизнеса

Для предприятий малого и среднего бизнеса услуги ПМР как правило предоставляют ком-мерческие операторы ПМР К сегменту пред-приятий малого и среднего бизнеса относятся

bull службы такси экспедиторские и курьер-ские службы

bull частные охранные предприятия bull строительные компании bull другие компании СМБ По оценкам общая численность потребите-

лей ПМР в сегменте среднего и малого бизнеса составляет 1 200 000 пользователей

Суммарное расчётное количество потребите-лей государственного корпоративного и сегмента СМБ составляет 58 млн чел В расчёте принято что на двух сотрудников указанных служб будет приходиться одна радиостанция ПМР с учётом замены оборудования каждые 4ndash5 лет

Комплексные проекты (бизнес-кейсы) ПМР представляют собой в соответствии с рис 11 поставки абонентских станций (возимых и но-симых) базовых станций и ретрансляторов (яд-ро сети) а также инфраструктурного оборудова-ния (шлюзов сервис-приложений)

124 Рыночный потенциал сегмента профес-сиональной мобильной радиосвязи России

С учётом исходных данных рыночный по-тенциал сегмента ПМР России на период до 2030 г составляет 1245 млн рублей



В табл 12 приведены данные по рыночному потенциалу сегмента ПМР России на период до 2030 года

Таблица 12

Год 2018ndash2020 2021ndash2025 2025ndash2030

АС госсегмент (тыс шт) 1 080 1 800 2 700 АС корпоративный сегмент (тыс шт) 1 760 2 650 3 720 БС (тыс шт) 47 74 107 Рынок млн руб (в среднем в год)

257 200 64 300

404 300 80 860

584 520 116 900

2 Промышленный интернет вещей 21 Технологии и тенденции систем про-мышленного интернета вещей

Современная концепция цифровой экономи-ки подразумевает что телекоммуникационные решения будут использоваться не только для общения laquoчеловекndashчеловекraquo но и laquoчеловекndashмашинаraquo и laquoмашинаndashмашинаraquo В ближайшие годы ожидается интенсивное развитие интерне-та вещей (Internet-Of-Things ndash IoT) в мире и его проникновение во все сферы жизни в том числе в бизнес и частную жизнь

На следующем этапе развития концепции интернета вещей процесс объединения устройств и сетей перейдёт от масштаба города в масштаб страны а затем в масштаб планеты Сети связы-вающие отдельные мегаполисы и страны объ-единяются в глобальную laquoсеть сетейraquo

Завершающим этапом развития данной кон-цепции станет laquoинтернет всегоraquo или laquoвсеобъем-лющий интернетraquo который позволит подклю-чить ко всемирной сети буквально все что толь-ко возможно

Интернет вещей сегодня представляет из себя сеть слабо связанных между собой разроз-ненных сетей каждая из которых имеет свое специфическое назначение Для каждого типа взаимодействия между сетями используются свои стандарты передачи данных (например CoAP ETSI SmartM2M MQTT LWM2M) По мере развития интернета вещей разрозненные сети будут объединяться в более связную сеть и стимулировать унификацию и стандартизацию протоколов и коммуникационных решений [11]

Сегодня к Интернету подключено 10 млрд устройств Ожидается что к 2020 г их количе-ство составит 50ndash60 млрд Резко возрастёт объём передаваемых данных и потребуются аппарат-ные и программные средства для обработки и хранения такого объёма данных В 2020 г объ-

ём информации в мире достигнет 44 зеттабайт (1 зеттабайт = 1021 байт) при этом большая часть этого объёма будет создаваться датчика-ми и сенсорами без участия человека

Российский объём информации в 2020 г аналитики оценивают в 980 экзабайт (22 ми-рового объёма) Для обозначения совокупности подходов методов и инструментов обработки таких объёмов данных появился специальный термин laquoбольшие данныеraquo ndash Big Data Особую актуальность вопрос больших данных приобре-тает с свете принятого laquoзакона Яровойraquo По оценкам специалистов объём затрат на построе-ние инфраструктуры центров обработки данных (ЦОД) для обеспечения указанного закона мо-жет составить от 3 до 200 млрд долл США

22 Бизнес-кейсы промышленного интернета вещей виды продукции и основные потреби-тели

Внедрение технологий индустриального ин-тернета вещей нацелено на повышение безопас-ности промышленных предприятий снижение аварийности издержек и технологических по-терь ликвидацию неэффективного и нецелевого расходования ресурсов и использования техни-ки оптимизацию бизнес-процессов снижение экологической нагрузки повышение культуры труда и уровня обслуживания Применение обо-рудования отечественной разработки позволит качественно поднять уровень обеспечения ки-бербезопасности при реализации комплексных решений индустриального интернета вещей

По мнению аналитиков компании Jrsquoson amp Partners Consulting [12] внедрение современных инфокоммуникационных технологий в произ-водственные процессы способствует практиче-скому решению таких важнейших задач как

bull рост рентабельности производства


ВВ СОЛОПОВ

bull повышение производительности обору-дования

bull снижение материальных и энергетиче-ских затрат

bull оптимизация трудозатрат персонала bull улучшение условий труда персонала bull повышение качества выпускаемой про-

дукции bull рост конкурентоспособности на глобаль-

ном рынке Рассмотрим несколько направлений разви-

тия комплексных решений (бизнес-кейсов) ин-дустриального интернета вещей

221 Бизнес-кейс IoT для РЖД

Разработка внедрение и обслуживание линейки телекоммуникационного оборудования специального назначения для реализации ком-плексных решений индустриального интернета вещей в ОАО laquoРЖДraquo в сферах мониторинга ин-фраструктуры железных дорог подвижного со-става грузов и специальной техники автомати-зации управления движением автоматизации пассажирских и грузовых терминалов депо и предприятий в рамках реализации проекта laquoЦифровая железная дорогаraquo

bull мониторинг состояния рельсовых путей дорожного полотна грунтов мостов тоннелей и других элементов основной инфраструктуры железных дорог

bull автоматизация управления движением bull мониторинг местоположения и состояния

подвижного состава грузов ремонтной диагно-стической и другой подвижной техники включая автомобильную и строительную технику

bull автоматизация пассажирских и грузовых терминалов в том числе мультимодальных кон-тейнерных и технологических складов храни-лищ жидких и сыпучих грузов и материалов

bull автоматизация технологических процес-сов и инфраструктуры депо ремонтных и произ-водственных предприятий учебных научных рекреационных и спортивных объектов включая автоматизацию систем безопасности освещения вентиляции электро-водо-теплоснабжения

bull разработка и внедрение комплексных решений автоматизации технический консал-тинг обучение персонала клиентская поддерж-ка ремонт модернизация аренда

Номенклатура продукции бизнес-кейса IoT для РЖД

Линейка телекоммуникационного оборудо-вания (в том числе программно-определяемого) специального назначения для реализации ком-плексных решений индустриального интернета вещей для РЖД включает следующие продукты

bull встраиваемые телекоммуникационные мо-дули для установки в контрольно-измерительные приборы контроллеры и исполнительные устрой-ства отечественного производства

bull внешние телекоммуникационные адапте-ры для подключения к контрольно-измерительным приборам контроллерам и исполнительным устройствам любых производителей

bull контроллеры и шлюзы телекоммуника-ционных сетей индустриального интернета ве-щей объектового уровня и уровня предприятия

bull программное обеспечение планирования настройки администрирования и сопряжения телекоммуникационных сетей индустриального интернета вещей с автоматизированными систе-мами управления и системами обработки laquoбольших данныхraquo

222 Бизнес-кейс IoT для нефтегазовой про-мышленности

Бизнес-кейс индустриального интернета ве-щей для нефтегазовой промышленности включа-ет в себя следующие базовые компоненты

bull сенсоры и исполнительные устройства имеющие подключение в выделенную сеть или в публичную сеть Интернет и способные взаимо-действовать с различными специализированны-ми облачными сервисами IoT

bull открытые аналитические платформы IoT и специализированные сервисы IoT на их основе

bull библиотеки открытых интерфейсов при-кладного программирования (API) позволяю-щих интегрировать специализированные серви-сы IoT с другими облачными сервисами

223 Виды продукции индустриального интер-нета вещей

Модули специальные встраиваемые ради-омодули для установки в контрольно-измерительные приборы и промышленные кон-троллеры отечественного производства

Адаптеры внешние преобразователи для подключения к беспроводным сетям стандарт-ных контрольно-измерительных приборов (Wire-lessHART LoRaWAN LPWAN)



Контроллеры контроллеры полевых сетей объектового уровня с поддержкой международ-ных стандартов связи промышленного интерне-та вещей (WirelessHART ISA 10011a LTE-M)

Шлюзы шлюзы и маршрутизаторы опор-ных беспроводных сетей уровня предприятия с поддержкой международных телекоммуникаци-онных стандартов (Wi-Fi LTE5G)

ПО программное обеспечение планирова-ния настройки и администрирования сетей ин-дустриального интернета сопряжения с АСУ ТП и обработки laquoбольших данныхraquo

Услуги разработка и внедрение комплекс-ных решений автоматизации производственных процессов технический консалтинг обучение персонала клиентская поддержка ремонт мо-дернизация аренда

224 Основные потребители продукции инду-стриального интернета вещей

Нефтьгаз автоматизация добывающих и нагнетательных скважин насосных станций хранилищ перерабатывающих заводов отгру-зочных терминалов контроль трубопроводов

Вода автоматизация водозаборов насос-ных подстанций пунктов распределения очист-ных сооружений контроль состояния трубопро-водов водоснабжения и канализации

Тепло и электроэнергия автоматизация электростанций всех типов ТЭЦ котельных распределительных узлов электроподстанций контроль состояния теплотрасс и ЛЭП

Транспорт автоматизация железнодорож-ных сетей предприятий портов грузовых тер-миналов заправочных пунктов автостанций контроль состояния жд полотна автодорог мостов

АПК автоматизация пищевых производств хранилищ ферм теплиц мониторинг состояния животных почв садов виноградников сложной сельскохозяйственной техники

Автоматизация перерабатывающей тяже-лой и лёгкой промышленности машинострое-ния мониторинг прочности строений и грунтов загрязнений и вредных выбросов

225 Рыночный потенциал промышленного ин-тернета вещей

а) сегмент автоматизации технологиче-ского оборудования

К сегменту автоматизации технологическо-го оборудования можно отнести следующие компоненты в России

bull 460 000 промышленных предприятий bull 170 000 скважин добычи нефти и газа bull 1 500 нефтебаз и терминалов bull 6 500 котельных мощностью более

20 Гкалчас bull 100 000 котельных мощностью менее

20 Гкалчас bull 5 000 организаций водопроводно-

канализационного хозяйства bull 485 ТЭЦ 200 ГЭС 1 000 магистральных

электрораспределительных подстанций bull 22 млн кв м складов bull 67 морских портов bull более 200 узловых жд станций Таким образом потенциальный объем рын-

ка промышленного интернета вещей в сегменте автоматизации технологического оборудования составляет 400 млрд руб в год а на период с 2018 по 2030 гг ndash 4 000 млрд руб

б) сегмент мониторинга инфраструктуры

территорий и акваторий К сегменту мониторинга инфраструктуры

территорий и акваторий можно отнести следу-ющие компоненты в России

bull 10 всех пахотных земель мира bull 6 млн рек и озер 30 тыс водохранилищ bull 4 000 000 кв км морского шельфа bull более 1 000 000 км трубопроводов раз-

личного назначения bull более 200 000 км ЛЭП bull около 1 000 000 км дорог с твердым по-

крытием в тч 50 000 км федеральных bull более 85 000 км железных дорог общего

пользования bull около 80 000 мостов и переправ

Таким образом потенциальный объем рынка промышленного интернета вещей в сег-менте мониторинга инфраструктуры террито-рий и акваторий ndash 350 млрд руб в год а на пе-риод с 2018 по 2030 гг ndash 3 500 млрд руб

в) сегмент мониторинга состояния слож-

ной подвижной техники К сегменту мониторинга состояния сложной

подвижной техники можно отнести следующие компоненты в России

bull 41 млн легковых автомобилей 6 млн грузовиков и 1 млн автобусов

bull в сельском хозяйстве ndash 428 000 тракто-ров 200 000 сеялок 170 000 культиваторов 80 000 комбайнов


ВВ СОЛОПОВ

bull строительной и другой спецтехники ndash более 10 000 ед

bull железнодорожных локомотивов ndash 20 000 шт вагонов ndash 200 000 шт

bull более 8 500 гражданских морских и реч-ных судов

Таким образом потенциальный объем рын-ка промышленного интернета вещей в сегменте мониторинга состояния сложной подвижной техники составляет 250 млрд руб в год а на период с 2018 по 2030 гг ndash 2 500 млрд рублей

Для рассматриваемого направления про-мышленного интернета вещей суммарный по-тенциальный объем рынка в трёх сегментах со-ставляет 400 млрд руб в год а на период с 2018 по 2030 гг ndash 4 000 млрд рублей

3 Широкополосный беспроводный доступ 31 Технологии и тенденции систем широко-полосного беспроводного доступа

Согласно отчёту Global Mobile Radar ассо-циации GSM Association на начало 2017 года в мире насчитывалось 48 млрд абонентов сетей мобильной связи (63 населения Земли) кото-рые создавали 79 млрд соединений ndash в среднем 146 соединений на одну SIM-карту Ожидается что до 2020 года капиталовложения в инфра-структуру сотовых сетей связи будут составлять более 700 млрд долл США и общее число мо-бильных абонентов увеличится до 57 млрд (2020 год) охватив 76 населения Земли [13] В России количество SIM-карт составляет 257 млн что соответствует 178 SIM-карты на каж-дого жителя

В настоящее время технологическое про-странство мобильных сетей в мире состоит из сетей второго поколения ndash 2G (45) третьего ndash 3G (32) и четвёртого ndash 4G или LTE (23) Ожидается что в 2020 году количество сетей 4G увеличится до 41 и начнётся переход на 5 по-коление ndash 5G Одной из важнейших предпосы-лок для развития сетей 5G является дефицит ча-стотного ресурса необходимого для обеспече-ния приемлемого качества услуг связанных с мобильной передачей данных в условиях про-должающегося экспоненциального роста трафи-ка и грядущей эры интернета вещей Особенно остро стоит проблема нехватки частот в городах Поэтому для сетей 5G будут использоваться не только низкие частоты (до 6 ГГц) но и высокие (десятки гигагерц) характеристики которых сильно отличаются от традиционных диапазонов

для мобильной связи Поэтому для сетей 5G бу-дут использованы новые решения по архитекту-ре сети и новые методы доступа и модуляции

Партнёрский проект 5G-PPP по разработке спецификаций технологий пятого поколения определил набор laquoвходныхraquo характеристик ко-торые служат ориентиром для нового стандарта (отчёт рабочей группы по архитектуре сети 5G-PPP Architecture Working Group) [14] Например по сравнению с лучшими из существующих в настоящее время характеристик сетей LTE ско-рость передачи данных в сетях 5G должна быть в 10ndash100 раз выше время задержки ndash в 5 раз меньше сети должны поддерживать в 100 раз больше устройств на единицу площади и тп

Последовательный переход от сетей LTE к 5G займёт более длительное время по сравнению с переходом от 3G к LTE а именно c 2020 по 2025 годы Первые сети 5G будут использовать достижения LTE-Advanced поэтому вплоть до 2025 года будет актуальным производство обо-рудования как LTE так и 5G

32 Бизнес-кейсы систем широкополосного беспроводного доступа и основные потребители

Производство абонентского оборудования общего пользования сегмента смартфонов и кнопочных телефонов на предприятиях Концер-на laquoСозвездиеraquo в настоящее время не представ-ляется возможным в связи с отсутствием необ-ходимых технологий массового производства а производство партий продукции небольшого и среднего объёма приведёт к высокой себестои-мости продукции и низкой конкурентоспособно-сти Но рынком также востребованы абонент-ские и базовые станции с повышенными требо-ваниями по кибербезопасности и помехозащи-щённости устойчивости к климатическим и ме-ханическим воздействиям воздействиям агрес-сивных сред искробезопасности надёжности и бесперебойности функционирования Такие ба-зовые и абонентские станции будут использо-ваться на предприятиях нефтегазовой промыш-ленности местах добычи полезных ископаемых и в арктической зоне Такие изделия можно объ-единить в один класс ndash изделия laquoспециального примененияraquo

К сегменту широкополосного беспроводно-го доступа сетей мобильной связи специального применения нужно отнести следующие изделия производство которых возможно на предприяти-ях Концерна laquoСозвездиеraquo



321 Бизнес-кейс систем широкополосного бес-проводного доступа по стандарту IEEE 80211 (Wi-Fi)

1 Базовые станции абонентские станции для специального применения ретрансляторы радиорелейное оборудование одноранговых се-тей класса Р2Р сетевые контроллеры стандарта IEEE 80211 (Wi-Fi) на основе зарубежной ЭКБ

2 Базовые станции (точки доступа оператор-ского класса) абонентские станции ретранслято-ры радиорелейное оборудование класса Р2Р сете-вые контроллеры стандарта IEEE 80211 (Wi-Fi) на основе ЭКБ отечественной разработки

322 Бизнес-кейс систем широкополосного бес-проводного доступа по стандарту LTE5G

1 Микросотовые базовые станции або-нентские терминалы сетевые контроллеры ndash MicroLTE на основе зарубежной ЭКБ

2 Мультистандартные БС с поддержкой LTE5GWi-Fi

3 Микросотовые базовые станции або-нентские терминалы сетевые контроллеры ndash microLTE (в дальнейшем ndash по стандарту 5G) на основе отечественной ЭКБ

323 Основные потребители продукции ШБД

Потребителями телекоммуникационного оборудования для беспроводных сетей связи яв-ляются

- сети мобильной связи строящиеся в экстремальных условиях в том числе в аркти-ческой зоне

- сети связи специального назначения для нужд государственного управления обороны безопасности и правопорядка

- предприятия корпоративного сегмента строящие сети ограниченного использования то есть на предприятиях нефтегазовой промыш-ленности местах добычи полезных ископаемых

324 Рыночный потенциал продукции ШБД

а) сегмент широкополосного беспроводного доступа LTE5G

В 2016 году в России насчитывалось более 540 000 базовых станций сотовой связи и бес-проводного доступа Из них более 110 тыс ба-зовых станций стандарта LTE Годовой прирост количества базовых станций LTE в 2016 году составил 54 и дальнейшее строительство БС будет происходить за счёт построения микро-

сотовых (MicroLTE) БС Кроме того для под-ключения БС к инфраструктуре сети требуется радиорелейное оборудование для расширения зон охвата и закрытия laquoмёртвых зонraquo необхо-димо строить ретрансляторы Рынком с высо-ким потенциалом является рынок абонентских станций и MicroLTE5G БС специального при-менения (в арктической зоне РФ в местах неф-те-газодобычи расположения трубопроводных систем)

Таким образом потенциальный объем рын-ка станций LTE ориентировочно составляет 164 млрд руб в год а на период с 2018 по 2030 г ndash 2 300 млрд рублей

б) сегмент широкополосного беспроводного

доступа Wi-Fi По итогам 2016 г в России построено около

80 000 точек публичного Wi-Fi-доступа Для обеспечения работы сетей связи LTE5G необ-ходимо построить большую сеть разгрузочных сот (по стандарту Wi-Fi) в местах скопления лю-дей Потенциальным рынком широкополосного беспроводного доступа являются мультистан-дартные БС с поддержкой LTE5GWi-Fi и базо-вые станции операторского класса абонентские станции ретрансляторы радиорелейное обору-дование класса Р2Р сетевые контроллеры Wi-Fi

Таким образом потенциальный объем рын-ка станций LTE ndash ориентировочно 140 млрд руб в год а на период с 2018 по 2030 г ndash 2 000 млрд рублей

в) сегмент абонентского оборудования ши-

рокополосного беспроводного доступа По информации консалтинговой компании

Jrsquoson amp Partners [16] в 2016 году в России было продано 264 млн смартфонов и 108 млн кно-почных телефонов Средняя стоимость смартфо-на составляет 121 тыс руб а средняя стоимость телефона ndash 17 тыс руб Общий объём продаж абонентского оборудования в России в 2016 го-ду составил 338 млрд рублей

Если тенденция продаж сохранится то объ-ём рынка смартфонов на период до 2030 г со-ставит 4 450 млрд рублей

Оборудование laquoспециального примененияraquo будет составлять по оценке 2ndash3 поэтому по-тенциальный объём рынка продукции ШБД laquoспециального примененияraquo будет составлять на период до 2030 г от 175 до 253 млрд рублей


ВВ СОЛОПОВ

Выводы Анализ ключевых направлений развития

гражданских радиотехнологий в части систем профессиональной мобильной радиосвязи про-мышленного интернета вещей и широкополос-ного беспроводного доступа показал следующее

1 Перспективы развития узкополосных си-стем ПМР связаны с цифровизацией В РФ вос-требованным стандартом профессиональной ра-диосвязи в настоящее время является общеевро-пейский цифровой стандарт DMR

2 В более долгосрочной перспективе тех-нологическим направлением является использо-вание технологии LTE в сегменте общественной безопасности и профессиональной радиосвязи

3 Темпы роста закупок цифровых радио-станций и инфраструктуры ПМР в период с 2018 по 2025 г будут составлять до 22 в год и про-гноз общего объёма закупок радиостанций ПМР в России в этот период составит 7 260 тыс шт в госекторе и 17 870 тыс шт в корпоративном секторе

4 Общий объём рынка ПМР в России в де-нежном выражении на период с 2018 по 2030 гг будет составлять 1 245 млн руб

5 Ожидается стремительное развитие ин-тернета вещей Общий объем рынка промыш-ленного интернета вещей в России за период с 2018 по 2030 составит 9 500 млрд руб

6 Потенциальный объём рынка по продук-ции ШБД laquoспециального примененияraquo будет составлять на период до 2030 г от 175 до 253 млрд рублей

7 Концерн laquoСозвездиеraquo может занять до-стойное место в сегментах ПМР промышленно-го интернета вещей и ШБД и способен обеспе-чить от 15 (в консервативном сценарии) до 25 (в оптимистическом сценарии) что соот-ветствует от 254 млрд руб в консервативном сценарии до 425 млрд руб в оптимистическом сценарии

Предложения

Для занятия Концерном laquoСозвездиеraquo суще-ственной доли в гражданских радиотехнологиях необходимо предпринять следующее

1 Подготовить пакет предложений по сти-мулированию производства и приоритетному использованию в Российской Федерации теле-коммуникационного оборудования имеющего статус laquoтелекоммуникационное оборудование российского происхожденияraquo

2 Создать в Концерне laquoСозвездиеraquo подраз-деление например научно-технический центр по профилю профессиональных и гражданских систем связи

3 НТЦ профессиональных и гражданских систем связи целесообразно создавать на базе НТЦ-50 laquoСвязьraquo

4 Директор вновь создаваемого НТЦ по профилю профессиональных и гражданских си-стем связи должен быть в ранге заместителя ге-нерального директора

5 Основные направления и компетенции нового НТЦ

51 Разработка систем связи професси-онального и гражданского назначения и широкополосного доступа

52 Разработка инфраструктурного ба-зового и абонентского оборудования

53 Организация контрактного произ-водства оборудования

54 Разработка системных проектов по системам профессиональной связи систе-мам laquoумный домraquo laquoумный городraquo laquoумный регионraquo и аналогичным

55 Системная интеграция оборудова-ния профессионального и гражданского назначения

56 Доработка оборудования по требо-ваниям заказчика

57 Маркетинг рынков и технологий профессионального и гражданского назна-чения

58 Работа в международных органах по стандартизации систем мобильной связи профессионального и гражданского назна-чения и широкополосного доступа

59 Техническая поддержка постав-ленного оборудования Ежегодно в течение 2018ndash2025 гг выделять

из прибыли не менее 10 на НИОКР по разра-ботке систем гражданских радиотехнологий


1 Распоряжение Правительства Российской Федерации от 28072017 г 1632-р laquoОб утвержде-нии программы laquoЦифровая экономика Российской Федерацииraquo [Эл ресурс] Режим доступа wwwconsultantrudocumentcons_doc_LAW_221756

2 Диверсификация ОПК как побеждать на гражданских рынках Доклад экспертного совета председателя коллегии Военно-промышленной ко-миссии РФ [Эл ресурс] Режим доступа wwwinstrategyruprojectseco_opkarticle367htm



3 ETSI standards [Эл ресурс] Режим доступа wwwetsiorgstandards

4 DMR ndash современный стандарт профессио-нальной мобильной радиосвязи [Эл ресурс] Режим доступа wwwradioprofessionalinfodmr_newphp

5 Анализ состояния и перспектив рынка DMR в России Февраль 2017 года Jrsquoson amp Partners Consult-ing [Эл ресурс] Режим доступа wwwjsonru

6 Зотов В Интервью laquoИнтерфаксуraquo главкома Росгвардии [Эл ресурс] Режим доступа wwwinterfaxrurussia521469

7 laquoО некоторых вопросах Министерства внут-ренних дел Российской Федерацииraquo Указ Президен-та РФ от 31122017 г [Эл ресурс] Режим доступа publicationpravoruDocumentView000120171

8 laquoО некоторых мерах Министерства Россий-ской Федерации по ГО и ЧС и ликвидации послед-ствий стихийных бедствийraquo Указ Президента РФ от 30072016 г 2016 [Эл ресурс] Режим доступа wwwconsultantrudocumentcons_doc_LAW_205507

9 laquoОб установлении штатной численности ра-ботников уголовно-исполнительной системыraquo Указ Президента РФ от 27112017 г 577

10 laquoВопросы Федеральной службы судебных приставовraquo Указ Президента РФ от 15122016 г 670 [Эл ресурс] Режим доступа wwwbasegarantru12137241

11 Семеновская Е Индустриальный интернет вещей Перспективы российского рынка Отчёт IDC MARKET SPOTLIGHT по заказу Ростелекома [Эл ресурс] Режим доступа wwwrtru

12 Мировой опыт внедрения проектов в сфере Индустриального (Промышленного) Интернета ве-щей Примеры кейсов внедрения Декабрь 2016 года Jrsquoson amp Partners Consulting [Эл ресурс] Режим до-ступа wwwjsonru

13 David George Tim Hatt Ed Barker Global Mobile Radar January 2018 [Эл ресурс] Режим до-ступа wwwgsmacom

14 View on 5G Architecture [Эл ресурс] Режим доступа https5g-pppeuwpcontent upload201402 5G-PPP-5G-Architecture-WP-July-2016pdf Статья поступила в редакцию 5 марта 2018 года


Адрес редакции

394018 г Воронеж ул Плехановская 14 АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo

редакция журнала laquoТеория и техника радиосвязиraquo Тел (473) 259-37-05 Факс (473) 235-50-88

Е-mail tnnsozvezdiesu

1-2 Тит лист 2018-2

0BГлавный редактор

3-4 Содержание

5-6 От гл редактора

7-8 Поздравление АЮ Бочарова

9-13 БочБор 2 кол

14-19 БорНик 2 кол

20-27 Владимиров 2 кол

28-33 АлфМерж 2 кол (нов)

34-38 БысАстУт 2 кол

39-42 ГлазМокОс 2 кол


ОА Глазунов ктн начальник сектора

АН Мокроусов руководитель проекта

ТВ Осицкая начальник отдела e-mail tvosozvezdiesu


PORTABLE SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEXES

OA Glazunov PhD in Engineering Science Head of Sector

AN Mokrousov Project Manager

TV Ositskaya Head of Department e-mail tvosozvezdiesu

JSC laquoConcern laquoSozvezdieraquo

43-45 ИевКрив 2 кол

46-50 Чар 2 кол

51-55 ШтефЛук 2 кол

56-59 АлфДолгРод 2 кол

60-71 Арт 2 кол

1 Левин БР Теоретические основы статистической радиотехники М Радио и связь 1989 656 с

2 Куликов ЕИ Трифонов АП Оценка параметров сигналов на фоне помех М Советское радио 1978 295 с

3 Репин ВГ Тартаковский ГП Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем М Сов радио 1977 432 с

4 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличенко МП Обнаружение и пеленгование источников радиоизлучений в рамках теории статистической радиотехники Радиотехника 2016 5 С 26ndash40

5 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Сличенко МП Методы статистической радиотехники в современном решении задач радиомониторинга Антенны 2016 6 С 55ndash62

6 Дмитриев ИС Сличенко МП Максимально правдоподобное обнаружение и оценивание направления прихода и амплитуды напряженности радиоволны с помощью многоканального радиопеленгатора с антенной системой произвольной конфигурации Антенны 2011 5

15 Виноградов АД Дмитриев ИС Ильин МЮ Сличенко МП Многосигнальный максимально правдоподобный алгоритм обнаружения и оценивания направлений прихода и амплитуды напряженности поля плоских монохроматических радиоволн с помощью многоканального

17 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Борисов СГ Сличенко МП Метод адаптивного оценивания количества частотно-неразделимых радиоволн многоканальными обнаружителями-пеленгаторами подсистем радиоразведки перспективных комплексов радиоэлектронной борьбы

18 Артемов МЛ Афанасьев ОВ Попов ВВ Сличенко МП Совместная обработка результатов адаптивного оценивания направления на источники радиоизлучения Антенны 2017 5 С 39ndash45

72-84 НикТол 2 кол

85-96 РомТиТи 2 кол

97-109 МакГол 2 кол

110-114 МержПоп 2 кол

115-129 Солоп 2 кол

1 Профессиональная мобильная радиосвязь

11 Технологии и тенденции развития систем профессиональной мобильной радиосвязи


111 Качество речи в стандарте DMR

112 Основные функциональные возможности стандарта DMR

113 Возможные пути эволюции ПМР

12 Комплексные проекты (бизнес-кейсы) ПМР виды продукции и основные потребители

121 Исходные данные для анализа бизнес-кейсов и потребителей сегмента ПМР

122 Государственный сегмент


124 Рыночный потенциал сегмента профессиональной мобильной радиосвязи России

2 Промышленный интернет вещей

21 Технологии и тенденции систем промышленного интернета вещей

3 Широкополосный беспроводный доступ

31 Технологии и тенденции систем широкополосного беспроводного доступа


б) сегмент широкополосного беспроводного доступа Wi-Fi

в) сегмент абонентского оборудования широкополосного беспроводного доступа

Выводы


130 адрес

Научно-технический журнал laquoТеория и техника радиосвязиraquo издаётся с 1966 года

Выходит 4 раза в год

В журнале публикуются статьи ведущих специалистов докторантов и аспирантов

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo (Воронежского НИИ связи) и отрасли по общим вопросам

радиосвязи теоретическим и экспериментальным исследованиям в области передачи

непрерывных и дискретных сообщений проблемам помехоустойчивости и методам

передачи информации в условиях высокоорганизованного радиопротиводействия

особенностям построения различных видов систем связи с использованием

узкополосных и широкополосных шумоподобных сигналов вопросам разработки

методов совмещения телекоммуникационных измерительных и управляющих систем а

также другим вопросам областей исследований соответствующих группе

специальностей 051200 laquoРадиотехника и связьraquo и смежным специальностям группы

051300 laquoИнформатика вычислительная техника и управлениеraquo

Журнал входит в Перечень изданий рекомендуемых ВАК РФ для опубликования основных результатов диссертаций на соискание учёной степени доктора и кандидата наук

Учредитель и издатель


Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи

информационных технологий и массовых коммуникаций Свидетельство о регистрации

ПИ ФС77-36740 от 1 июля 2009 г

Подписной индекс в Каталоге российской прессы

72972

Сайт в Интернете wwwsozvezdiesu

Набор и верстка компьютерные Формат 60times88 1

8 Уч-изд л 128 Тираж 200 экз Заказ 224

Подписано в печать 12042018

АО laquoКонцерн laquoСозвездиеraquo 2018


2 2018


9


14


20


28



34


39


43


46



51



56


60


72



85



97



110


115




1958 года) НИИ-299












































































































ISSN 1995-7009 9












Рис 1










Рис 2











Рис 3



Рис 4


















ISSN 1995-7009 14

















Навигация









1990 2000 2010 2020

16кб

итс

2Мби

тс

15 5

Мби

тс





С3I С4I



































































ISSN 1995-7009 20




































































Таблица







Стр

укту

ра


Р И

Р И

Р

ИР

И


И

И ИИ

Р

Р

Р

Р


И

И ИИ

Р

Р

Р

Р







Фун

кцио

наль

ные

се

рвис

ы




Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е


















Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е




времени










признаков


Сер

висы

свя

зи


сети)














Сис

тема

по

ддер

жки

при

няти

я р

ешен

ий












Сре

дств

а ре

ализ

ации


































ISSN 1995-7009 28





















































































ISSN 1995-7009 34


















































































ISSN 1995-7009 39





F

XUИУВУЧУ

XЗ

УУО







































t1t2

t6

t7

t8

t3

t9

t11

t13t14

t16

t18 t17

t15

t19

t10

t12

P4

P2

P5

P1

P7

P8

P10 P11

P9

t20

t22

P6

t21

t23

t25

t26

t27

t4

P3

t24

t5

t28






























ISSN 1995-7009 43

































ISSN 1995-7009 46



















ДЮ ЧАРКИН



























ДЮ ЧАРКИН






































ISSN 1995-7009 51






























































ISSN 1995-7009 56




















































(1980-е) 4

(1990-е) 5







ИПРС RS-232

































ISSN 1995-7009 60




















МЛ АРТЕМОВ




























МЛ АРТЕМОВ

















( ) ( ) ( )( ) ( )

H 1 1

H 1

M

minus minus

minus

θ β θ βθ β =

θ β θ β

H K WK H

H K H

(1)




( ) ( )

argsup Mθ β

θ β = θ β

(2)











МЛ АРТЕМОВ






2

12

r

rθ θβ θ βminus

lowastθβ θ β β


Φ

(3)

где

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEθ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus


partθ partθH H

K

(4)

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEβ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus


partβ partβH H

K

(5)


( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

H1

H H1 1

r

minus

θβ

minus minus



H HK

H H H HK K

(6)















МЛ АРТЕМОВ


























МЛ АРТЕМОВ






































ISSN 1995-7009 72













































BV1 BN1

BV3

BV2

BN3

BS

BN2








1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

R i R i R i R i i i

A i A i APi A i A i

V i V i VPi V i V i



minus minus minus

minus minus minus


(2)







( ) ( )nAn A

dY t a Y tdt

= minus τ +

1 1

( ) ( )M N

c n m m n PAn m

k X Y Z k t= =



( ) ( ) ( )nVn V cn

dZ t a Z t k tdt

= minus τ + times




при этом

1

( ) ( )1( ) ( )

MRm Am

An m nAm Vmm

X Ya SM Y Z=


τ + τ sum

( )exp( ) ( )

TV Rm Am Rm

TA TR TV Rm Am

FF F F



( )( ) ( )

VmVn

Am Rm

ZaY X

τ=

τ + τ (7)


























Память

u1(t)un(t)

R1 Rn

P1X1ij

PnXkij

S1

Sn

A

V

u n(t)

un(t)

u 1(t)

1RS

kRS

(t)i jusum





















S1

S11

S21 S22

S12

SпSц

Pц

t0 t1 Pц

t1 t2

Pц

t2 t3

S0

Pц








min ( )n ii

a Ssum



1Ц 0 Ц П П

1( ) ( ) ( )

Ni i

iP S g S S S S +

== minusprod








EIP

EBP

X n-

2

Процесс А

Процесс В









2 ( )ki j p

pX t Kminus isin


























































ISSN 1995-7009 85



































F( εϕ )

-iM

0 2π∙2 2π 2π∙3 - 2π ( )ε tϕ

iM

F1(Δω)

Δω 0

iM2






( )bull





















21

( ) ( ( )) ( ( )) ( ( )) 1( )pU

м nn










= + = +

bullX AX BUY CX DU

(1)


12 1 12 1 22 1

1 12

3 3

4 4

ГУН

0 0 0 0 0

0 0 0 (2 ) 0 0 00 0 0 2 0

м



S


minus π sdot

A



1 12 2 2 12 1 2 1 2 3 22 3 ( ) T R C T R C C C C T R C= = + =







Д[ ] ( )eig=P A A






C Д C Д

Д C

= +

= +

U

U

X A X B

Y C X D

(2)










Полагая в (2) (3) С (0) 0=X и

















1 1 1 1 1 1

1 12

3

4 4

1 1 1 01 1 0 0

0 0 1 0

1 0 0 1

R C R C R CT T

TT T


A


2 У C4( ) ( )e t U t= =Y 2 [0 0 0 1]=C 2 0=D







Д2 2 2 2 12 2 Д2 M[ ( ) ( ) ( 05)]pt t i U+ + =cC Ф X (0) Ф B

M U= (7)






22 2 32 2 42 2Re( ) Re( ) Re( ) 1t t tα α α


4

M 1Д2 1c2 M Д2 Д2 22

2M 1Д2 1Д2

(0) ( 05)

( 05)

p i i ii

p

U C X i U C Bt

i U C B=


+ sdot sdot

sum (8)


при 2t


2


Ф ( ) 2 2 2 ( )t



где 2 2 2 2





















[ ]1 2 3 4 ГУНlim ( ) ( ) ( ) ( )Ф ( )C C C Ct


= =















3ДM M M

2 1ln (0)

NtС X

π= sdot

α (14а)


3MДM M

2 1ln Re( )2 (0)

NtС X

π= sdot

α (14б)


3( ) [ (0) ]Mt U= + sdot-1CTФ P X U







5 ГУН[0 0 0 0]S=C 5 ГУН S=D а в (2)





5 Д5 C 5 5 П(t ) = (t )+ = U fε∆Y C X D









5Д5M CM 4 M

1ln ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17а)




5MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17б)




4 1 1 144 4 4 4 4

1ln ( ) ( ) ( ) ( )

M Пo

MM M M M C M M




4 1 1 1 144 4 4 4 4 4 4

Re( ) 1ln Re( )Re( )[ ( ) ( 1) ] ( ) ( )

M Пo

MM M M M M M C M M


α= times





14 4( )M M








4Д5M CM 4 M

1ln( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α

или

4MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α









у у CSRt t (18)


ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnM

fN T b

ε ∆+ sdot



ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnRe( )M

fN T b

ε ∆+ sdot



M ГУН

1 2( )i SC C N

sdot sdot= minus












ГУНФАП

( )( )Ф ( )N

Ф sG ss

= =

ГУН 1

21 2

2

( 1) ( ) ( 1)

Ml

ili

i S T s

С С Ns T s=

+=

+ +sum (20)


Таблица

М 11 13 15 17

Mϕ 03114 04909 05912 05993

















































ISSN 1995-7009 97















h1

A

h2

h3

r1

r3

r2

B

C

Rи1

Rи2 (АС)

Rи2 (СВ)

Rи2 Σ








1 218h hr gtλ

(2)



60 4m

P D h hEr

π=

λ (3)



2 21 2


r= (4)




1и1

IR

τ = (5)


h1

A h2

r1


B

h1

Aprime

Bprime

h2 ndash h1

h1

2h1 cos θ

z

θ1

θ2




и 22 2 ( ) 2 ( )AC CB ПР

I IR ΣΣ

= =τ τ + τ + τ

(6)



2 ( )и2 ( )

ACAC

IR

τ = 2 ( )и2 ( )

CBCB

IR

τ = (7)


и 2R Σ =

и 2 ( ) и 2 ( )

ПРи 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( )

AC CB

AC CB AC CB

R R

R R R RI

=τ

+ + (8)


с иbP E R= (9)





и1 41b b

P P G G h hRE E r

= =

2 2


2b b

P P G G h hRE E r

= = (10)


4

прд2и2 14

и1 прд1 2

PR rR P r

= (11)


4

и2 14

и1 2

R rR r

= (12)


4

1и2 и1 4

2

rR Rr

= (13)



4 41 1

и1 и14 42 3

и 2 4 4 4 41 1 ПР 1 1

и1 и1 и1 и14 4 4 42 3 2 3

r rR Rr rR


Σ = =τ

+ +

4

и1 1

4 4 4ПР2 3 и1 1

R r

r r R rI

=τ

+ + (14)


4 4и 2 2 3 ПР

и14и1 1

1R r r R

IR rΣ + τ= + =

4 42 3 ПР

411

1 r rr

+ τ= + τ

(15)





и 2 ПР

1и1

1max 18

RR

Σ τ= + τ

(16)







1и2 ( ) ПР

3и1 1

1( ) max( 1)

NRN N

R N

minusΣ τ

γ = = + τ+ (17)






γ(N)

7 6 5 4 3

2

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N

τ ПРτ1=005

τ ПРτ1=01






и040и

Rr rR

= (18)







512 256 128 64 32 16 8 4 2

1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 r км



Таблица

режима

скорости

Rи БР кбитс

rБР км


скорости)



‒


‒































а б

в


A

A

A B

B

B

C

C






0 1 2357( ) [км]R h h= + (19)








12 21

22

23

33

32

23

33

32

13 31

V1 V2 V3 V1 V2 V3 A B





2e GS G minus= (20)






12 2

ΛΛ = или 2

1

12

Λ=

Λ (21)


2 2 и 2

1 1 и 1

1 2

S I RS I R

Λ Λ= = =

Λ Λ (22)





0max

1 1 SG GS

asymp minus minus

(23)



0 0

0

0 0

0

( ) d ( ) d

100

( ) d

G G

а

G

S G G S G G

S G G

minus

δ = sdotint int

int (24)


A f1

B C

f1

f2

f1 ( f2) f1 ( f2)

f2




2max max2

00( ) 2а

S SS G G GGG

asymp minus + (25)


00 02 20

0

1 1 1 1( ) d e e2 4 4 4 2e


0

max 00

2 1( ) d3 6e

G



3e 8 100 7186 3e 6


minus (27)


max max 22

1 max max 1

S S SGG S S S

minus minus= =

minus minus

max max 1

max max 1

2S S SS S S

minus minus

minus minus (28)















G2G1 05 04 03 02 01

0 005 01 015 0184 S1






(31)



0max






10

max2

1 10

max

1 exp 2 1 1

1 exp 2 1 12

Sx xGT S T

Sx xGT S T


(33)



2 1τ τ asymp0218




Tτ 40 30

20 10 1 0 005 01 015 0184

2 1τ τ 1 08 06 04 02

0 005 01 015 0184





Выводы































ISSN 1995-7009 110

















































ISSN 1995-7009 115

ВВ СОЛОПОВ









































ВВ СОЛОПОВ























ВВ СОЛОПОВ































ВВ СОЛОПОВ


Таблица 11


170 000























Таблица 12



257 200 64 300

404 300 80 860

584 520 116 900














ВВ СОЛОПОВ

































































ВВ СОЛОПОВ












































ВВ СОЛОПОВ

















































1-2 Тит лист 2018-2


























































Выводы


130 адрес


2 2018


9


14


20


28



34


39


43


46



51



56


60


72



85



97



110


115




1958 года) НИИ-299












































































































ISSN 1995-7009 9












Рис 1










Рис 2











Рис 3



Рис 4


















ISSN 1995-7009 14

















Навигация









1990 2000 2010 2020

16кб

итс

2Мби

тс

15 5

Мби

тс





С3I С4I



































































ISSN 1995-7009 20




































































Таблица







Стр

укту

ра


Р И

Р И

Р

ИР

И


И

И ИИ

Р

Р

Р

Р


И

И ИИ

Р

Р

Р

Р







Фун

кцио

наль

ные

се

рвис

ы




Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е


















Инф

орма

цион

ное

об

еспе

чени

е




времени










признаков


Сер

висы

свя

зи


сети)














Сис

тема

по

ддер

жки

при

няти

я р

ешен

ий












Сре

дств

а ре

ализ

ации


































ISSN 1995-7009 28





















































































ISSN 1995-7009 34


















































































ISSN 1995-7009 39





F

XUИУВУЧУ

XЗ

УУО







































t1t2

t6

t7

t8

t3

t9

t11

t13t14

t16

t18 t17

t15

t19

t10

t12

P4

P2

P5

P1

P7

P8

P10 P11

P9

t20

t22

P6

t21

t23

t25

t26

t27

t4

P3

t24

t5

t28






























ISSN 1995-7009 43

































ISSN 1995-7009 46



















ДЮ ЧАРКИН



























ДЮ ЧАРКИН






































ISSN 1995-7009 51






























































ISSN 1995-7009 56




















































(1980-е) 4

(1990-е) 5







ИПРС RS-232

































ISSN 1995-7009 60




















МЛ АРТЕМОВ




























МЛ АРТЕМОВ

















( ) ( ) ( )( ) ( )

H 1 1

H 1

M

minus minus

minus

θ β θ βθ β =

θ β θ β

H K WK H

H K H

(1)




( ) ( )

argsup Mθ β

θ β = θ β

(2)











МЛ АРТЕМОВ






2

12

r

rθ θβ θ βminus

lowastθβ θ β β


Φ

(3)

где

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEθ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus


partθ partθH H

K

(4)

( ) ( )2

2 2

1

1 1

2 1R r

r

rEβ

θβ=

σ = timesminussum

( ) ( )H

1

1 minus


partβ partβH H

K

(5)


( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

H1

H H1 1

r

minus

θβ

minus minus



H HK

H H H HK K

(6)















МЛ АРТЕМОВ


























МЛ АРТЕМОВ






































ISSN 1995-7009 72













































BV1 BN1

BV3

BV2

BN3

BS

BN2








1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

R i R i R i R i i i

A i A i APi A i A i

V i V i VPi V i V i



minus minus minus

minus minus minus


(2)







( ) ( )nAn A

dY t a Y tdt

= minus τ +

1 1

( ) ( )M N

c n m m n PAn m

k X Y Z k t= =



( ) ( ) ( )nVn V cn

dZ t a Z t k tdt

= minus τ + times




при этом

1

( ) ( )1( ) ( )

MRm Am

An m nAm Vmm

X Ya SM Y Z=


τ + τ sum

( )exp( ) ( )

TV Rm Am Rm

TA TR TV Rm Am

FF F F



( )( ) ( )

VmVn

Am Rm

ZaY X

τ=

τ + τ (7)


























Память

u1(t)un(t)

R1 Rn

P1X1ij

PnXkij

S1

Sn

A

V

u n(t)

un(t)

u 1(t)

1RS

kRS

(t)i jusum





















S1

S11

S21 S22

S12

SпSц

Pц

t0 t1 Pц

t1 t2

Pц

t2 t3

S0

Pц








min ( )n ii

a Ssum



1Ц 0 Ц П П

1( ) ( ) ( )

Ni i

iP S g S S S S +

== minusprod








EIP

EBP

X n-

2

Процесс А

Процесс В









2 ( )ki j p

pX t Kminus isin


























































ISSN 1995-7009 85



































F( εϕ )

-iM

0 2π∙2 2π 2π∙3 - 2π ( )ε tϕ

iM

F1(Δω)

Δω 0

iM2






( )bull





















21

( ) ( ( )) ( ( )) ( ( )) 1( )pU

м nn










= + = +

bullX AX BUY CX DU

(1)


12 1 12 1 22 1

1 12

3 3

4 4

ГУН

0 0 0 0 0

0 0 0 (2 ) 0 0 00 0 0 2 0

м



S


minus π sdot

A



1 12 2 2 12 1 2 1 2 3 22 3 ( ) T R C T R C C C C T R C= = + =







Д[ ] ( )eig=P A A






C Д C Д

Д C

= +

= +

U

U

X A X B

Y C X D

(2)










Полагая в (2) (3) С (0) 0=X и

















1 1 1 1 1 1

1 12

3

4 4

1 1 1 01 1 0 0

0 0 1 0

1 0 0 1

R C R C R CT T

TT T


A


2 У C4( ) ( )e t U t= =Y 2 [0 0 0 1]=C 2 0=D







Д2 2 2 2 12 2 Д2 M[ ( ) ( ) ( 05)]pt t i U+ + =cC Ф X (0) Ф B

M U= (7)






22 2 32 2 42 2Re( ) Re( ) Re( ) 1t t tα α α


4

M 1Д2 1c2 M Д2 Д2 22

2M 1Д2 1Д2

(0) ( 05)

( 05)

p i i ii

p

U C X i U C Bt

i U C B=


+ sdot sdot

sum (8)


при 2t


2


Ф ( ) 2 2 2 ( )t



где 2 2 2 2





















[ ]1 2 3 4 ГУНlim ( ) ( ) ( ) ( )Ф ( )C C C Ct


= =















3ДM M M

2 1ln (0)

NtС X

π= sdot

α (14а)


3MДM M

2 1ln Re( )2 (0)

NtС X

π= sdot

α (14б)


3( ) [ (0) ]Mt U= + sdot-1CTФ P X U







5 ГУН[0 0 0 0]S=C 5 ГУН S=D а в (2)





5 Д5 C 5 5 П(t ) = (t )+ = U fε∆Y C X D









5Д5M CM 4 M

1ln ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17а)




5MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆= sdot

α (17б)




4 1 1 144 4 4 4 4

1ln ( ) ( ) ( ) ( )

M Пo

MM M M M C M M




4 1 1 1 144 4 4 4 4 4 4

Re( ) 1ln Re( )Re( )[ ( ) ( 1) ] ( ) ( )

M Пo

MM M M M M M C M M


α= times





14 4( )M M








4Д5M CM 4 M

1ln( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α

или

4MД5M CM 4

1ln Re( )2 ( )

ftС X t

ε∆+ sdot

α









у у CSRt t (18)


ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnM

fN T b

ε ∆+ sdot



ГУН12

Б

2 2yft T

Nsdot ∆

= minus +sdotω

2Б 1

1lnRe( )M

fN T b

ε ∆+ sdot



M ГУН

1 2( )i SC C N

sdot sdot= minus












ГУНФАП

( )( )Ф ( )N

Ф sG ss

= =

ГУН 1

21 2

2

( 1) ( ) ( 1)

Ml

ili

i S T s

С С Ns T s=

+=

+ +sum (20)


Таблица

М 11 13 15 17

Mϕ 03114 04909 05912 05993

















































ISSN 1995-7009 97















h1

A

h2

h3

r1

r3

r2

B

C

Rи1

Rи2 (АС)

Rи2 (СВ)

Rи2 Σ








1 218h hr gtλ

(2)



60 4m

P D h hEr

π=

λ (3)



2 21 2


r= (4)




1и1

IR

τ = (5)


h1

A h2

r1


B

h1

Aprime

Bprime

h2 ndash h1

h1

2h1 cos θ

z

θ1

θ2




и 22 2 ( ) 2 ( )AC CB ПР

I IR ΣΣ

= =τ τ + τ + τ

(6)



2 ( )и2 ( )

ACAC

IR

τ = 2 ( )и2 ( )

CBCB

IR

τ = (7)


и 2R Σ =

и 2 ( ) и 2 ( )

ПРи 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( ) и 2 ( )

AC CB

AC CB AC CB

R R

R R R RI

=τ

+ + (8)


с иbP E R= (9)





и1 41b b

P P G G h hRE E r

= =

2 2


2b b

P P G G h hRE E r

= = (10)


4

прд2и2 14

и1 прд1 2

PR rR P r

= (11)


4

и2 14

и1 2

R rR r

= (12)


4

1и2 и1 4

2

rR Rr

= (13)



4 41 1

и1 и14 42 3

и 2 4 4 4 41 1 ПР 1 1

и1 и1 и1 и14 4 4 42 3 2 3

r rR Rr rR


Σ = =τ

+ +

4

и1 1

4 4 4ПР2 3 и1 1

R r

r r R rI

=τ

+ + (14)


4 4и 2 2 3 ПР

и14и1 1

1R r r R

IR rΣ + τ= + =

4 42 3 ПР

411

1 r rr

+ τ= + τ

(15)





и 2 ПР

1и1

1max 18

RR

Σ τ= + τ

(16)







1и2 ( ) ПР

3и1 1

1( ) max( 1)

NRN N

R N

minusΣ τ

γ = = + τ+ (17)






γ(N)

7 6 5 4 3

2

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N

τ ПРτ1=005

τ ПРτ1=01






и040и

Rr rR

= (18)







512 256 128 64 32 16 8 4 2

1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 r км



Таблица

режима

скорости

Rи БР кбитс

rБР км


скорости)



‒


‒































а б

в


A

A

A B

B

B

C

C






0 1 2357( ) [км]R h h= + (19)








12 21

22

23

33

32

23

33

32

13 31

V1 V2 V3 V1 V2 V3 A B





2e GS G minus= (20)






12 2

ΛΛ = или 2

1

12

Λ=

Λ (21)


2 2 и 2

1 1 и 1

1 2

S I RS I R

Λ Λ= = =

Λ Λ (22)





0max

1 1 SG GS

asymp minus minus

(23)



0 0

0

0 0

0

( ) d ( ) d

100

( ) d

G G

а

G

S G G S G G

S G G

minus

δ = sdotint int

int (24)


A f1

B C

f1

f2

f1 ( f2) f1 ( f2)

f2




2max max2

00( ) 2а

S SS G G GGG

asymp minus + (25)


00 02 20

0

1 1 1 1( ) d e e2 4 4 4 2e


0

max 00

2 1( ) d3 6e

G



3e 8 100 7186 3e 6


minus (27)


max max 22

1 max max 1

S S SGG S S S

minus minus= =

minus minus

max max 1

max max 1

2S S SS S S

minus minus

minus minus (28)















G2G1 05 04 03 02 01

0 005 01 015 0184 S1






(31)



0max






10

max2

1 10

max

1 exp 2 1 1

1 exp 2 1 12

Sx xGT S T

Sx xGT S T


(33)



2 1τ τ asymp0218




Tτ 40 30

20 10 1 0 005 01 015 0184

2 1τ τ 1 08 06 04 02

0 005 01 015 0184





Выводы































ISSN 1995-7009 110

















































ISSN 1995-7009 115

ВВ СОЛОПОВ









































ВВ СОЛОПОВ























ВВ СОЛОПОВ































ВВ СОЛОПОВ


Таблица 11


170 000























Таблица 12



257 200 64 300

404 300 80 860

584 520 116 900














ВВ СОЛОПОВ

































































ВВ СОЛОПОВ












































ВВ СОЛОПОВ

















































1-2 Тит лист 2018-2


























































Выводы


130 адрес

Научно · 2019. 12. 3. · Солопова. Дорогие сотрудники!...

Documents