Чуть ранее вышли материалы:
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 1
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 2
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 3
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 4
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 5
- Есть ли в России современное гидроакустическое вооружение? Часть 6
Решение задач ЕГСОНПО в части глобального освещения подводной обстановки должно обеспечиваться современной эффективной и, по возможности, не демаскирующей себя активным ГА излучением аппаратурой. Как отмечалось ранее, поставленная задача (по подводному освещению до 2020 года значительных площадей нашей морской акватории в интересах охраны военных и гражданских морских объектов типа портов, доков, буровых вышек) не может быть решена только достаточно дорогими ГАС ПЛ и стационарными ГАС (СГАС) дальнего обнаружения из-за их ограниченного количества. Необходимо использовать и оперативно выставляемые малогабаритные пассивные позиционные ГАС (ПГАС) с сетевой структурой выносных приемных гидроакустических устройств (ПГУ). ПГУ ПГАС целесообразно создавать на базе оперативной модернизации (в части добавления тракта классификации ПЛ-целей) недорогих серийно тиражируемых пассивных радиогидроакустических буев (РГБ). Должна быть создана малогабаритная аппаратура, недорогая при изготовлении, эксплуатации и ремонте, надежная, не требующая большого количества обслуживающего персонала и больших помещений для размещения этой аппаратуры и этого персонала. Таким требованиям удовлетворяют только изделия, аппаратура которых сведена практически к одному пультовому прибору, в электронных модулях которого применены интегральные микросхемы (ИС) сверхвысокой степени интеграции (СБИС).
Для минимизации затрат и риска неполучения эффекта необходимо ориентироваться на уже отработанные, проверенные в прикладных исследованиях по реальным малошумным целям алгоритмы аппаратурной обработки морских сигналов и технические решения при создании соответствующей аппаратуры, а также, с учетом современной внешнеполитической обстановки, на использование только отечественных технологий создания импортозамещающей микроэлектронной элементной базы.
Здесь из многих возможных выделим лишь 3 направления решения задач ЕГСОНПО и 4 типа аппаратуры, способной решать их:
- дальнее панорамное классификационное обнаружение целей с оценкой элементов движения (ЭДЦ) при помощи малогабаритных СГАС с двумя антеннами (взаимно разнесенными малогабаритными планарными звукопрозрачными с кардиоидными гидрофонами);
- панорамное классификационное обнаружение в районах боевого патрулирования с оценкой ЭДЦ при помощи МГА ПЛ - универсальной малогабаритной ГА аппаратуры, сопрягаемой с любыми приемными антеннами действующих и перспективных дизельных (ДПЛ) и атомных (АПЛ) подводных лодок;
- оперативное классификационное обнаружение в любых заданных районах при помощи:
- ПГАС с РГБ - малогабаритных позиционных ГАС с выносной группой ПГУ на базе модернизации серийно тиражируемых пассивных РГБ с одиночными датчиками;
- ПГАС с ЛВА - малогабаритных позиционных ГАС с выносной группой ПГУ на базе модернизации серийно тиражируемых пассивных РГБ с линейной вертикальной антенной
Помимо разработки современных пассивных ГАС ПЛ и СГАС дальнего обнаружения, актуальность применения современных радиогидроакустических буев (РГБ) с одиночным датчиком-гидрофоном и РГБ с обеспечивающей пространственную избирательность приемной ГА антенной несомненна, так как по сравнению с ГАС ПЛ и СГАС, они, особенно РГБ с одиночным скалярным датчиком-гидрофоном, несоизмеримо более надежные и недорогие при изготовлении, эксплуатации и ремонте. Но серийно тиражируемые отечественные РГБ имеют низкую помехоустойчивость, осуществляют обнаружение современных малошумных ПЛ только на недопустимо близких дистанциях, без оценки класса цели. На сегодня нет и отечественных принятых на вооружение малогабаритных ГАС ПЛ и СГАС, осуществляющих панорамное классификационное обнаружение и оценку ЭДЦ в пассивном режиме шумопеленгования.
В то же время, результаты ранее упоминаемых в статье морских испытаний стационарных и устанавливаемых на ПЛ изделий «Дельта», сопряженного с ЛВА позиционного прибора «АМ2/3» (рисунок 1 части 1 статьи, внизу слева) и позиционной приставки Михаила Голубева с одиночным РГБ, а также представленные в части 6 статьи результаты оценочных расчетов двух последних изделий и варианта малогабаритной СГАС «Дельта-С» с вынесенной планарной звукопрозрачной антенной показывают неплохие возможности использования этих изделий для решения вышеотмеченных задач. Но, хотя эти изделия и малогабаритные, они были изготовлены с использованием либо устаревшей элементной базы (например, примененных в ЭО «Дельта-АС» и «Дельта-П» снятых с производства ИС средней степени интеграции серий 564 и 537), либо импортных ПЛИС, например, примененных в ОО «Дельта-ПМ» и ГАС «Дельта-ПМ1» (рисунок 59), на поставку которых может быть наложено эмбарго.
 |
| Рисунок 59. Пультовой прибор ГАС Дельта-ПМ1 |
| Источник: ЗАО "НПП "СОЮЗ" |
С учетом сложившихся внешнеполитических условий, при внедрении современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на объекты Минобороны необходимо заново разработать аппаратурные электронные модули с ориентацией на внедрение новейших отечественных импортозамещающих микроэлектронных технологий при сохранении алгоритмики обработки сигналов. Например, при импортозамещении ПЛИС целесообразно применение технологий разработки и производства полузаказных КМОП БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК, рисунок 60) Зеленоградского НПК «Технологический центр» МИЭТ. К направлениям успешных исследований и разработок НПК «ТЦ» МИЭТ относятся такие, как разработка и освоение в производстве систем в кристалле, изделий микросистемной техники, НИОКР в области микросистем и микроэлектронной аппаратуры, нанотехнологий.
 |
| Рисунок 60. БИС БМК НПК ТЦ МИЭР |
| Источник: ЗАО "НПП "СОЮЗ" |
Достоинством ПЛИС является возможность многократного нетехнологического перепрограммирования внутренней структуры соединений элементарных схемных ячеек и разрозненных цепей на основе библиотек подпрограмм и функций. Это существенно облегчает и сокращает процесс моделирования, отладки, доработки, комплексной регулировки, оперативной модернизации РЭА. Для РЭА на основе ПЛИС характерны короткие сроки, низкие затраты и высокая гибкость автоматизированного проектирования. Степень интеграции ПЛИС достигла уровня, при котором на размер кристалла (наиболее важный показатель ИС, характеризующий цену и производительность) уже не влияет общее количество эквивалентных вентилей (ЭВ), а его величина определяется шагом и количеством периферийных элементов ввода-вывода. Поэтому, за рубежом ПЛИС практически вытеснили специализированные ИС со степенью интеграции 5-10 тысяч ЭВ. Но для степени интеграции более 20 тысяч ЭВ, а также средней и большой серийности, по оценкам экспертов, целесообразно переводить проекты ПЛИС в полузаказные ИС. При этом достигается снижение цены и мощности потребления ИС. Даже производители ПЛИС Xilinx поддерживают конвертирование проектов в полузаказные так называемые «масочные» ПЛИС.
Являясь универсальной структурой, позволяющей соединять внутренние элементы по правилу «каждый с каждым», ПЛИС обладают избыточностью до 3-5 крат по сравнению с объемами собственно рабочей логики. Это и является обоснованием при переходе от проекта ПЛИС к проекту полузаказной БИС на основе отечественных БМК. Например, при переходе от изготовленной с технологическими нормами 0,35 мкм ПЛИС со степенью интеграции 50-100 тысяч ЭВ, можно получить изготовленную с технологическими нормами 1-2 мкм полузаказную БИС емкостью до 30 тысяч ЭВ с теми же функциональными параметрами и быстродействием.
В последние годы за рубежом появились ИС нового типа – так называемые «системы на кристалле» (SoC - сочетание в одном кристалле в виде IP-блоков таких сложных узлов, как процессоры, память RAM и Flash, контроллеры ввода-вывода, в том числе и быстрых последовательных данных, АЦП, ЦАП и многое другое). В отечественных опытных образцах РЭА SoC-ИС также могут быть заменены, по технологии ПЛИС-БМК, на отечественные полузаказные БИС.
Как и в ПЛИС, в БМК разведены, но не соединены элементарные цепи и логические элементы. Но, в отличие от ПЛИС, БМК – это кристалл-полуфабрикат. Он не может перепрограммироваться, а программируется только один раз технологически, путём нанесения маски заказчика (разработчика конкретной электрической схемы специального функционального назначения) соединений последнего слоя металлизации. При этом, «море» нескоммутированных между собой р-n-p и n-p-n транзисторов последними фотолитографическими слоями (контактные окна и металл) соединяются определенным образом, реализуя электрическую схему заказчика на базе имеющейся готовой библиотеки подпрограмм и функций. Здесь также имеются возможности программирования внутренней схемной структуры, моделирования алгоритмов и их машинной отладки, но, к сожалению, нет возможностей перепрограммирования уже готовой микросхемы. Однако, относительно обычных заказных специализированных ИС здесь существенно сокращается требующееся при изготовлении количество фотошаблонов и технологических операций. Достоинство БМК видно на следующем примере. Разработчику необходимо применить оригинальные схемные решения на основе БИС, но существующие БИС для этих целей не подходят. Разрабатывать и производить с нуля очень долго и дорого. Выход - использовать БМК, которые уже разработаны и изготовлены, и технологически нанести маску соединений заказчика. В итоге заказчик получает готовую БИС, которая получается лишь незначительно дороже исходного БМК.
Разработанная в НПК «ТЦ» МИЭТ серия двухметальных БМК 5508 (структура «море вентилей») имеет рабочую частоту до 100 МГц. Этого вполне достаточно для реализации разработанной в рамках тематики «Дельта» функционально сверхбыстродействующей трехмерной систолической решетки спецвычислителей. Серия БМК 5509 (структура «кремний на изоляторе») имеет повышенную устойчивость к воздействию одиночных ядерных частиц и широко применяется в аппаратуре космического назначения. Выполненная по технологии КМОП-0,18 мкм и освоенная в производстве по ОСТ В 11 0998-99 серия БМК 5521 гражданского и специального назначения объемом до 1 000 000 условных вентилей имеет полную совместимость по библиотекам элементов с сериями БМК 5507, 5508, 5509. Быстродействие ее триггеров в счетном режиме до 500 МГц при номинальном значении напряжения питания микросхемы Uсс=3 В ±10%.
Интересны ведущиеся разработки аналого-цифровых БМК на базе таких перспективных технологических процессов изготовления ИС, как БиКМОП. Они позволят разработчикам радиоэлектронной аппаратуры интегрировать аналого-цифровые тракты на одном кристалле.
Для разработчиков гидроакустической аппаратуры несомненно интересны ведущиеся в НПК исследования и разработки кремниевых микросистем в части создания сверхминиатюрных акустических преобразователей (с перспективой интеграции с предварительным усилителем на одном кристалле). Это актуально для решения проблем по снижению влияния электромагнитных наводок на типовые входные длинные проводные соединения датчиков-гидрофонов и преселекторных усилителей.
На этапах отработки экспериментальных образцов ГАС преимущества использования ПЛИС по сравнению с БМК несомненны, так как легкость многократного перепрограммирования внутренней схемной архитектуры ПЛИС при отработке алгоритмики аппаратурной обработки существенно сокращает стоимость и время выполнения прикладной НИР. Но и на этапах комплексной стендовой отладки разработанного и изготовленного опытного образца ГА аппаратуры и коррекции его алгоритмов аппаратурной обработки после морской проверки любой разработчик предпочел бы работать не с БМК, а с имеющими возможности многократного перепрограммирования ПЛИС. Поэтому, очень актуальны исследования в направлении создания методологий и технологий конвертирования проекта БМК в базис ПЛИС, сокращения сроков разработки ОО РЭА за счет совмещения на печатных платах посадочных мест под ПЛИС и под БИС БМК или применения полузаказных БИС на БМК с временным использованием на печатных платах имитаторов БМК на ПЛИС (рисунки 61 и 62). Структурная схема технологического процесса разработки РЭА с импортозамещением ПЛИС на БМК показана на рисунке 61 вверху слева (заимствовано из «Компоненты и технологии», №7 2004 г.). Такие технологии позволят отработать функциональные электронные модули РЭА ГАС почти на всех этапах ОКР, вплоть до проведения государственных испытаний опытного образца, и параллельно отработать соответствующие БМК, совместимые с имитаторами по выполняемым логическим функциям, размерам посадочных площадок и назначениям выводов. На последнем же этапе коррекции РКД на литеру О1 в спецификациях на платы в сборе имитаторы БМК на ПЛИС заменятся на эти БМК. Тиражироваться уже будут более дешевые изделия на базе отработанных БИС БМК. В настоящее время, в составе САПР полузаказных КМОП БИС «Ковчег» (на основе БМК серий 5503, 5507, 5521, 5528 и 5529 объемом от 650 до 1 200 000 ЭВ), уже имеются наработки по программным средствам оперативной конвертации проекта БИС БМК в базис ПЛИС Xilinx и аттестации проекта БИС, создано целое семейство имитаторов БМК на ПЛИС для прототипирования проектов БИС БМК.
 |
| Рисунок 61. Импортозамещение ПЛИС на БМК |
| Источник: ЗАО "НПП "СОЮЗ" |
 |
| Рисунок 62. Импортозамещение ПЛИС на БМК по схеме БМК-ПЛИС-БМК |
| Источник: ЗАО "НПП "СОЮЗ" |
Достаточно подробное изложение достижений отечественного лидера по разработке технологий создания БМК мы привели в качестве обоснования целесообразности реализации алгоритмики «Дельта» в разрабатываемых им БИС БМК, замещающих импортные ПЛИС. Мы готовы участвовать совместно с коллективом НПК «ТЦ» МИЭТ в создании вышеперечисленной недорогой малогабаритной ГА аппаратуры нового поколения, обеспечивающей решение значительной части задач ЕГСОНПО по классификационному обнаружению современных малошумных ПЛ. Для начала предлагаем к внедрению лишь два относительно сложных в разработке, но без риска получения отрицательного результата (с учетом практически полной отработки по реальным целям прототипов ЭО «Дельа-АС» и ГАС «Дельта-ПМ1») элемента ЕГСОНПО - опытных образцов малогабаритной СГАС и МГА ПЛ, а также два существенно более простых элемента этой системы – ПГАС с РГБ и ПГАС с ЛВА. На первоначальном этапе ПГАС целесообразно реализовать в виде экспериментальных образцов, изготовленных в рамках прикладных НИР. Само собой разумеется, предлагая три (из многих возможных) направления решения задач ЕГСОНПО и внедрение четырех видов новой ГА аппаратуры для решения значительной части этих задач, мы опирались на изложенные ранее (в этой статье, части 1 … 6) обосновывающие доводы и расчеты. При этом рассматривали и альтернативные варианты повышения потенциала обнаружения малошумных ПЛ в целях решения задач ГА освещения подводной обстановки. Здесь, очень кратко, представлены некоторые из них:
Активная гидролокация.
Целесообразность ее использования, как мы отмечали ранее, становится все более сомнительной из-за эффективного звукопоглощающего и малоотражающего покрытия корпусов современных ПЛ-целей. Аппаратура активной ГАС дорогая в изготовлении, эксплуатации и ремонте. Так в СГАК «Днестр» для размещения тракта излучения зондируюшего сигнала применено целое гидрографическое судно. Для достижения шумовой дальности требуется большая мощность излучения зондирующего сигнала, приводящая к ненадежности тракта, возникновению мощных помех донной и поверхностной волновой реверберации (послезвучия в результате переотражений), к демаскированию источника излучения (который легко уничтожить в случае начала реальных боевых или диверсионных действий).
При возникновении реверберации ослепляются приемные тракты близко находящихся судов и своих ПЛ, ухудшается экологическая ситуация (уменьшается количество рыбы и крабов в районах излучения). Реверберационные помехи могут ограничить дистанции обнаружения раньше достижения шумовой дальности. Повышение мощности излучения в этом случае не поможет, так как мощность реверберационных помех пропорциональна мощности излучения. Совершенствование активных методов гидролокации путем использования параметрического низкочастотного излучения для дальней гидролокации, сложных зондирующих сигналов в целях улучшения разрешения по дистанции и повышения помехоустойчивости к реверберационным помехам, а также совершенствование алгоритмики соответствующих согласованных фильтров с целью снижения уровня боковых лепестков функции неопределенности усложняет аппаратуру при сохранении многих отмеченных недостатков. Способы достижения эффективности классификации при активной гидролокации также мало исследованы в реальных морских условиях.
- Полуактивные просветные и бистатические методы гидролокации. Для реализации в аппаратуре полуактивных методов требуется предварительный уверенный результат дальнего обнаружения, полученный в процессе выполнения комплекса прикладных (а не только теоретических поисковых) исследований АКИН, ИПФ, ЦНИИ «Морфизприбор». Это вряд ли реализуемо в современных экономических условиях. Проводимые еще в 80-90-е годы прошлого века эксперименты АКИН показали существенный проигрыш (по глубине АМ полезным сигналом) просветных методов относительно пассивной СНЧ «подсветки». Реальных достоверных результатов прикладных НИР по просветным и бистатическим методам не было ни в части уверенного обнаружения, ни в части классификации.
- Применение вертолетных ГАС с опускаемой раскрывающейся площадной звукопрозрачной антенной с кардиоидными датчиками. Для обеспечения диаграммоформирования в полном азимутальном секторе 360 градусов применяют различные конструкции звукопрозрачных решеток с кардиоидными парами датчиков, например, использование в антенне фирмы Thomson-Marconi коаксиального расположения двух звукопрозрачных цилиндров (фиг.1 на рисунке 63). Недостатками способа являются повышенный уровень бокового поля диаграмм направленности из-за различной угловой ориентации (не соответствующей направлению на цель при формировании приемных лучей) используемых пар приемников, формирующих кардиоиды, большое количество направлений раздвижения (равное числу кардиоидных пар) и, соответственно, рычагов, осуществляющих это раздвижение, а также существенно большее число приемников, чем требуется для получения того же коэффициента концентрации диаграммы направленности при том же габаритном размере антенны.
Очень удачный вариант конструкции антенны разработан концерном «Океанприбор» (проект вертолетной активно-пассивной ГАС «Веста-Э» с опускаемой раскрывающейся звукопрозрачной антенной; патент ЦНИИ «Морфизприбор» RU 2178572). Вместо двухслойной цилиндрической решетки применены две двухслойные взаимно перпендикулярные плоские решетки (фигуры 2 … 7 на рисунке 63), имеющие лучшие, относительно цилиндрического варианта, характеристики пространственной избирательности антенны (снижение уровня бокового поля и повышение помехоустойчивости) при сохранении габаритных размеров антенны. При этом количество пар датчиков уменьшается в 1,5 раза, число направлений раздвижения сокращается до 4-х. Все пары с центрами в одной плоскости параллельны друг другу, что обеспечивает одинаковую ориентацию кардиоид. Предлагаемая конструкция антенны обеспечивает круговой обзор пространства, для чего достаточно сформировать четыре развернутых друг относительно друга на 90 градусов веера диаграмм направленности, каждый из которых обеспечивает обзор в секторе ±45 градусов относительно нормали к соответствующей плоскости. Улучшение пространственной избирательности антенны при равных с цилиндрической антенной габаритах достигается благодаря увеличенному волновому размеру апертуры (горизонтальный размер плоскости, вписанной в цилиндр, больше, чем хорда 120-градусного сектора этого цилиндра) и одинаковой ориентации кардиоидных пар, формирующих диаграмму направленности. Эффект снижения бокового поля виден на рисунке 63, где показаны расчетные диаграммы направленности цилиндрической (пунктир) и предлагаемой (сплошная линия) антенн в горизонтальной (фиг.8) и вертикальной (фиг.9) плоскостях.
 |
| Рисунок 63. Опускаемая раскрывающаяся антенна вертолетной ГАС |
| Источник: ЗАО "НПП "СОЮЗ" |
Расчеты параметров предложенной антенны с линейным горизонтальным волновым размером 3,5 и цилиндрической антенны–прототипа (из 22-х равномерно размещенных на поверхности цилиндра пар вертикальных стержневых элементов) с волновым размером диаметра 3,5 при одинаковых вертикальных волновых размерах элементов 1,5 показывают, что характеристика направленности предлагаемой антенны в горизонтальной плоскости (фиг. 8) имеет большую остроту главного максимума и меньший уровень бокового поля практически во всех направлениях, достигая в тыльном направлении выигрыша до 20 дБ. Аналогично в вертикальной плоскости (фиг.9) выигрыш во многих направлениях достигает 10 и более дБ, в том числе, что особенно важно, в направлении на шум вертолета (угол 90 градусов относительно горизонта) и ближнего поверхностного волнения. Коэффициент помехоустойчивости цилиндрического прототипа равен 17,3 дБ, а для предлагаемой антенны с параллелограммным размещением элементов (согласно фиг.3 рисунка 63) – 18,8 дБ при ориентации диаграммы по нормали к плоскости и 17,7 дБ под углом 37 градусов от нормали (для освещения сектора до 45 градусов при волновом размере 3,5).
Преимущества вертолетных ГАС с опускаемыми площадными антеннами относительно ПГУ с одиночным гидрофоном и ПГУ с ЛВА очевидны: больше помехоустойчивость и наличие горизонтальной (азимутальной) избирательности. При применении группы таких антенн можно даже в пассивном режиме шумопеленгования определять не только пеленг, но и дистанцию цели.
Недостатком являются сниженная надежность и большая цена изготовления, так как опускаемые с вертолета антенны имеют сложную раздвижную конструкцию, обеспечивающую малые габариты в транспортном положении и необходимый волновой размер в рабочем.
Разработка адаптивных алгоритмов учета особенностей свойств среды распространения звука (волноводов) в процессе первичной обработки гидроакустической информации.
На настоящий момент существуют рекомендации ряда научных работ по использованию адаптивной к свойствам волновода ГА аппаратуры. Наиболее глубоко проработанными из них представляются работы талантливого ученого – специалиста по физике распространения звука в воде К. В. Авилова (Институт Машиноведения РАН), разработавшего программные средства системы гидроакустических расчетов для массива гидрофонов с использованием априорной информации о морской среде, источниках звука и помех. В то же время, реализация соответствующей сложной многоканальной аппаратуры, работающей в темпе реального времени и подтвердившей значимый выигрыш в потенциале обнаружения в реальных условиях, не осуществлялась. Возможность получения дополнительного, при адаптации к свойствам среды распространения звука, выигрыша в потенциале обнаружения более нескольких дБ вызывает сомнения. Для реализации в ОКР метод требует предварительных, в рамках прикладных НИР, натурных проверок способности экспериментальных образцов по обнаружению и классификации «вслепую» реальных современных ПЛ-целей.
---
Модернизация РГБ ПГАС заключается в добавлении вычислителя спектра широкополосной (ШП) несущей (сигнала цели) и ее АМ огибающей, а для РГБ с ЛВА, кроме того, в добавлении тракта выделения некогерентно накопленных выборок АМ огибающей ШП несущей. Для передачи данных РГБ на бортовую или стационарную аппаратуру ПГАС будут использованы существующие средства радиосвязи РГБ или, при необходимости, существующие средства звукоподводной связи, так как рассмотренные в части 6 статьи требования к пропускной способности радиоканала связи (или, при необходимости, канала звукоподводной связи) минимальные.
В размещаемой на корабле или на берегу аппаратуре вторичной обработки ПГАС будет осуществляться сохранение спектров в ДЗУ, их накопление и, в диалоговом режиме «оператор-дисплей», классификационный текущий и ретроспективный анализ дискрет торпед, кавитационных и иных дискрет и «формант» огибающей широкополосного спектра целей. На основе анализа сонограммы интерференции спектра ШП несущей будет определяться степень погруженности ПЛ-цели. Для ПГАС с ЛВА, кроме того, будет выполняться автоматизированный анализ АМ огибающей СНЧ «подсветки» погруженной движущейся ПЛ-цели с оценкой ее подводного водоизмещения и моментов погружения-всплытия. По всем вычисленным спектральным составляющим будут формироваться банки характерных спектральных портретов, строиться сонограммы, осуществляться, с привлечением адаптивного спектрального автоанализа, автооценка числа лопастей и оборотов в минуту гребного винта (соответственно – оценка скорости хода) и класса цели (на основе линейной комбинации априорных и апостериорных вероятностей значений вычисленных параметров сигнала цели).
При работе с группой ПГУ с известными координатами позиционирования будет реализована (на основе авторешения системы уравнений дальности с использованием выходных соотношений «сигнал / шум» каждого ПГУ) автооценка дистанций цели от каждого ПГУ и, после решения триангуляционных задач, автооценка пеленгов (конечно, даже при фиксированной постановке ПГУ на грунт, более грубая, чем при использовании площадных антенн).
Будут реализованы тракты ретроанализа данных и сброса экранных копий и формулярных данных на винчестер компьютера.
При эксплуатации ПГАС не будет часто возникающей при эксплуатации современной сложной РЭА, использующей операционные системы и программные средства, пока еще неразрешенной проблемы эпизодического «зависания» программ сложных систем, недопустимого в реальной боевой ситуации. В разрабатываемой ПГАС программные средства будут использованы только в процессе разработки и модернизации, сданная в эксплуатацию аппаратура не будет иметь программных средств и операционных систем, реализована на основе жесткой архитектуры комбинационной логики функционально сверхбыстродействующей 3-х мерной «систолической» решетки, не подверженной «зависаниям». Одновременно облегчается решение задач ПДИТР.
Основными отличиями таких ПГАС с модернизированным РГБ от серийно выпускаемых пассивных РГБ (с одиночным датчиком и с антеннами) прототипов и вновь разрабатываемых аналогов, позволяющими использовать их в качестве элементов ЕГСОНПО, являются следующие:
- на порядок большая дальность классификационного обнаружения современных малошумных целей за счет применения проверенных в реальных морских условиях методов оценки степени погруженности ПЛ по сонограмме интерференции спектра ее шумоизлучения и анализа СНЧ АМ огибающей ШП несущей морских помеховых шумов;
- наличие аппаратной классификация целей на основе разработанной и проверенной по реальным целям алгоритмики изделий «Дельта», в том числе:
- автоматизированной дихотомической «НК/ПЛ» оценки степени погруженности цели методом анализа степени искривления сонограммы интерференционных биений компонент спектра шумоизлучения цели;
- автоматизированной классификации погруженной движущейся ПЛ-цели независимо от ее шумности, методом анализа СНЧ сигналов с оценкой подводного водоизмещения и моментов погружения-всплытия (для ПГУ с ЛВА);
- автоматической параметрической с адаптивными порогами автооценки:
- числа лопастей и числа оборотов в минуту гребного вала, скорости хода целей на основе адаптивной спектральной обработки;
- автооценка классов «НК», «ПЛ», «АПЛ», «ДПЛ», «ТОРП» на основе автоанализа линейной комбинации вычисленных параметрических признаков с учетом априорной и апостериорной вероятностей данного класса и банков спектральных портретов ШП несущих шумоизлучения целей и их АМ огибающих;
- наличие периодического автосброса экранных копий и формулярных данных на винчестер компьютера;
- наличие встроенного многоканального имитатора морских помеховых шумов, НК-цели, ПЛ-цели и торпед, позволяющего производить оперативную комплексную проверку работоспособности изделия (включая тестирование) и тренировку операторов в приближенных к реальным условиям; при работе с изделием можно, оперативно задав желаемые параметры моделей движущихся целей (скорость хода, глубину хода ПЛ-цели, водоизмещение, приведенную шумность, уровень помех, число лопастей гребного винта, начальное удаление и прочее), а также – модель гидрологии, в темпе реального времени обучаться методам классификационного обнаружения с проверкой результатов обнаружения визуальным сличением на экране видеомонитора графических и цифровых данных обработки и графических и табличных показаний имитатора;
- наличие виртуального (экранного) управления системой при помощи трекбола (дублированного компьютерной «мышкой») без применения дорогих и недостаточно надежных в морских условиях механических кнопок и переключателей, что существенно удешевляет изделие, улучшает его эргономические характеристики, повышает надежность и оперативную модернизационную способность;
- реализация съемных функциональных универсальных и специализированных электронных модулей аппаратуры ПГАС на базе современных отечественных, импортозамещающих БИС БМК, что улучшает ремонтоспособность и оперативную модернизационную способность изделия;
В целом, относительно недорогие ПГАС с модернизированными серийными РГБ при тиражировании позволят обеспечить оперативное подводное и надводное ГА освещение значительной площади Черного, Балтийского, северных морей и Тихого океана.
Что касается разработки таких элементов ЕГСОНПО, как предлагаемые универсальная МГА, совместимая с любыми антеннами действующих и перспективных ДПЛ и АПЛ, и малогабаритная пассивная СГАС с двумя взаимно разнесенными антеннами (рисунок 64), то актуальность и относительная эффективность решения этой задачи на базе алгоритмики «Дельта» остается высокой. Это не только легкость последующего тиражирования с учетом малой, относительно аналогов, цены изготовления, эксплуатации и ремонта. До сих пор не имеется внедренного отечественного аналога, способного осуществлять классификационное обнаружение малошумных ПЛ на дальних дистанциях, зафиксированных еще в 80-х годах прошлого века на межведомственных испытаниях экспериментальных образцов «Дельта-АС» в Тихом океане. Не менее важно и оснащение подводных кораблей современной, удобной в эксплуатации МГА пассивного панорамного (одновременно во всем секторе кругового обзора) классификационного шумопеленгования с панорамной автоматизированной (с участием оператора) и автоматической оценкой элементов движения (D, К, V) всех обнаруженных целей в темпе реального времени, с отображением трассовой панорамы не только в координатах «пеленг – время», но и в декартовых координатах на экране вынесенного в центральный пост видеомонитора. Для принятия правильного решения командиру необходимо знание координат, курса и скорости хода цели. Сведения о них со значительной задержкой по времени, а иногда, при малых значениях величины изменения пеленга (ВИП) цели, и с ошибкой, сообщает планшетист на основе расчетов по данным шумопеленгования. Иногда командир вынужден отдавать приказ на применение режима измерения дистанции цели трактом активной гидролокации (ИД). С учетом эффективного звукопоглощающего покрытия корпусов современных ПЛ, отражающих, при их облучении активной посылкой гидролокатора малую долю энергии зондирующего сигнала, их эффективная площадь рассеяния снизилась на порядок относительно значений 10-15-летней давности. Из десятков посылок по наблюдаемой трактом шумопеленгования современной цели назад приходит лишь несколько эхо-сигналов. Это говорит о существенно большем значении тракта шумопеленгования относительно тракта активной гидролокации, особенно с учетом недопустимого в реальной боевой ситуации демаскирования корабля-носителя ГАК. По объему решаемых задач, да и по объему и стоимости аппаратуры тракта шумопеленгования, его доля в общем объеме ГАК ПЛ составляет не менее 60 … 80 %.
С добавленным к аппаратуре центрального поста вынесенным видеомонитором МГА нового поколения, отображающим надводную и подводную панораму в декартовых координатах, командир отечественной ПЛ сможет оперативно принимать решения, опережая командира ПЛ вероятного противника.
Даже только из-за часто повторяющихся «зависаний» программных средств современных ГАК ПЛ, недопустимых в реальной боевой обстановке, необходимо дублирование штатных пассивных трактов недорогой универсальной МГА, легко размещаемой в рубке гидроакустиков в дополнение к имеющимся пультовым приборам.
Сопряжение универсальной МГА с любыми антеннами действующих и перспективных ПЛ обеспечивается реализацией алгоритмов обработки сигналов в электронных функциональных специализированных и универсальных вычислительных аппаратурных модулях.
Сопряжение МГА с сигналами переменного уровня разных антенн существующих и перспективных ДПЛ и АПЛ обеспечивается наличием индивидуальных каскадов цифровой автоматической регулировки усиления (ЦАРУ) для каждого элементарного канала (ЭК) соответствующих преселекторных модулей, сопрягаемых с штатными преселекторными блоками усиления антенных сигналов (БУС).
Модульная разбивка преселекторной аппаратуры позволяет, изменяя количество модулей, сопрягаться с любым количеством элементарных каналов (ЭК) штатных БУС, соответствующих гидрофонам антенны вдоль горизонтальной апертуры.
Учет оптимальной вертикальной апертуры антенны обеспечивается использованием лишь части ЭК штатных БУС, соответствующих каждой вертикальной цепочке гидрофонов. Например, при сопряжении с цилиндрической антенной ГАК «Скат-3», имеющей относительно оптимального значения избыточный в 1,5 раза вертикальный размер, будет использоваться лишь часть ЭК, соответствующая вертикальной апертуре (используемой изделиями «Дельта-П», «Дельта-ПМ» и «Дельта-ПМ1»), оптимальной для согласования с сектором 30 … 40 градусов прихода приемных звуковых лучей на оптимальных частотах рабочего диапазона. При этом не будет проблем высокочастотного диапазона (с неоптимально завышенной эквивалентной частотой) ГАК «Скат-3» с эпизодическим пропаданием на трассовой панораме отметок движущихся относительно антенны слабошумящих целей из-за узких приемных лучей в вертикальной плоскости.
При сопряжении МГА со сферической антенной будут использованы лишь те ЭК антенны, которые соответствуют экваториальному поясу датчиков с оптимальной вертикальной апертурой а
