Николай (gravitudm) (Все сообщения пользователя)

Масс-детектор (МД) - датчик на выходе которого содержится информация о перемещении тяжелых предметов в направлении оси МД.


1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Начало применения пеленгаторов движущихся объектов по их массе ожидается уже в 2012г. Прогноз по ожидаемой дальности обнаружения объектов стационарными станциями пеленгации (ССП) и мобильными станциями пеленгации (МСП) приведен в таблице 1. Движущиеся тяжелые предметы обнаруживаются в складках местности и за небольшими горами, за горизонтом, а обнаружение движущегося человека возможно за зданиями, сооружениями и внутри зданий. Соответственно, группа людей или несколько единиц техники двигающихся на небольших расстояниях друг от друга регистрируются как один объект большей массы на больших расстояниях. Прогноз по чувствительности МД по одиночным объектам приведен в таблице 1 см. сайт http://gravit.udm.ru/mdg.htm

2. Характеристики МД
При рассмотрении возможностей применения МД необходимо отметить следующие их особенности:
- безразличность к виду движущейся цели: воздушной, наземной или надводной, как военной, так и гражданской, как с антирадарным покрытием так и без него;
- безразличность к вариантам установки датчика: наземному, подземному, подводному, воздушному;
- отсутствие возможности определять дальность (прямыми методами) до цели одним пеленгатором, необходимы два. Теоретические основы для перехода к определению дальности одним пеленгатором рассматриваются в отдельной статье. МД наиболее чувствительны в горизонтальной плоскости (азимутальный канал), в вертикальном канале происходит существенное снижение чувствительности МД, а часть разновидностей МД в вертикальной плоскости вообще не работает;
- влияние на дальность обнаружения переменных геомагнитных полей, а также вибрации платформы с датчиками;
- практически полная скрытность их работы, экологичность и полная безвредность для персонала;
- отсутствие возможности подавления приема сигнала от цели. Возможна лишь имитация целей по массе, например, имитация танковой колонны с помощью тяжелых грузовиков (что легко проверяется беспилотными самолетами);
- аппаратура пеленгаторов очень проста и может быть построена на простейших однокристальных микроконтроллерах и ПЛИС, то есть не зависеть от программного обеспечения IBM PC, вирусов, мгновенно включаться и выключаться, непрерывно работать в течение длительного времени, а потребление энергии в некоторых образцах пеленгаторов МД можно снижать до 70-100 мА/час.

4. Применение МД в военных целях
4.1. Наибольшая эффективность пеленгаторов выполненных на основе масс-детекторах достигается на подводных лодках: погруженная подводная лодка будет обнаруживать надводные и воздушные цели не излучая ни акустических, ни радиоимпульсов, а при равномерном движении лодка способна дополнительно обнаруживать неподвижные надводные цели, минные поля с большим количеством якорных мин, подводные скалы и другие препятствия. На базе МД можно создать  аппаратуру предупреждения о возможности столкновения лодок в подводном положении (на дистанции не более 500 м).
4.2. Для надводных кораблей становится жизненно необходимым обнаружение ПКР с антирадарным покрытием идущих на малой высоте. Задачу обнаружения таких ПКР можно решить с помощью пеленгаторов на МД.
4.3. С помощью МД сухопутные войска обнаруживают скопление войск противника за складками местности и позволяют предпринять ответные действия.
4.4. Войска ПВО получают возможность обнаруживать на сравнительно больших расстояниях низколетящие тяжелые и средние самолеты, а также вертолеты и легкие самолеты за складками местности независимо от наличия антирадарного покрытия в пассивном режиме. На близких расстояниях пеленгуются низколетящие БЛА.
4.5 Комплексирование пеленгатора на МД с моноимпульсным локатором (с 3 основными доработками) позволяет создать практически необнаруживаемую техническими средствами станцию разведки.

5. Пути создания МД и станций пеленгации
В настоящее время в СМИ описывается 2 основных типа (серии) МД. В сводной таблице это серии 1 и 2. Всего можно определить не менее 5 основных серий МД, различающихся по принципу устройства гравитационных линз (фокусирующих устройств) и физическим принципам регистрации переменных гравитационных сил. Серии состоят из буквенных классов. Например, название датчика 5Б обозначает серию 5 класс Б. Эффективность датчиков зависит от степени их направленности в горизонтальной плоскости (ДН - диаграммы направленности по уровню минус 3 дБ). В графе 5 оценивается снижение уровня сигнала от МД (и соответственно дальности обнаружения целей) при направлении на цель вертикально вверх (в зенит) или вниз. Большинство датчиков имеет существенное ухудшение этого показателя, а часть масс-детекторов может работать только при точном горизонтировании (с ошибкой по углу места существенно меньше 0,1 градуса), т.е. в вертикальной плоскости они не работают.
6 Описание горизонтального канала ССП
6.1 Горизонтальный канал пеленгации состоит как минимум из двух станций, расположенных по периметру защищаемой зоны на расстоянии 25-30 км (для станций сооружаемых до 2012 года). В дальнейшем ожидается увеличение разноса станций до величины 40-50 км. Больший разнос приедет к ощутимой неравномерности в точности определения дальности до цели в зависимости от взаимного расположения цели и двух ближайших к ней ССП.
Таким образом, для государства имеющего протяженность сухопутной границы 1000 км, потребуется построить 30-40 ССП или 20-25 ССП при начале строительства после 2013-2015 года. Количество станций, устанавливаемых для защиты морских границ зависит от списка обнаруживаемых целей. На первом этапе можно принять такой же шаг размещения ССП. Пеленгатор выдает следующие характеристики цели: азимут, дальность, массу цели, скорость ее движения и направление движения. Количество сопровождаемых целей - до нескольких сотен.
6.2 Каждая ССП (основное сооружение) представляет собой круглое сооружение внутренним диаметром 22 метра и полезной высотой 8 метров. В понятие полезной высоты не входит высота антисейсмической подушки.
6.3 На равнинной местности основное сооружение ССП размещается под землей, в холмистой на скатах холмов и гор обращенных в сторону границы. Допускается размещение и на обратных скатах, но только на высотах исключающих попадание в задний лепесток диаграммы направленности аэропортов и большого числа крупных передвигающихся наземных предметов, например участков действующих автодорог.
6.4 Помещение персонала, электрощитовая и другие помещения располагаются сверху или снизу вдоль вертикальной оси основного здания, за пределами экранированного помещения.
6.5 Энергопотребление оборудования ССП (без антисейсмической подушки) не более 7 кВт, бесперебойное. Напряжение для основного оборудования ССП +5 и +/-12 Вольт. Напряжение 220 В применяется для освещения, систем поддержания температуры и ремонтных работ.
Энергопотребление антисейсмической подушки и систем жизнеобеспечения персонала определяется строительным проектом.

7 Описание МСП
7.1 МСП располагается на одном колесном транспортере с грузовой платформой, грузовой стрелой и КУНГом. На платформе тягача размещаются две съемных виброкомпенсационных платформы (для наземного размещения) и 2 МД длинной 8,3 метра. МД в зависимости от длины платформы колесного транспортера могут транспортироваться в собранном виде или в виде полукорпусов длинной 4,2 метра.
7.2 В штатном режиме транспортер сгружает на землю первую поворотную виброкомпенсационную платформу и устанавливает на нее первый датчик. Вес датчика (МД) в собранном виде - 210 кг. Затем сгружаются 4 автомобильных аккумулятора и устройство связи с транспортером. Установленное оборудование тестируется и транспортер перемещается во вторую точку на расстояние 0,5-2 км, где размещает вторую платформу с МД и подает питание на оборудование второго МД. МСП готово к работе.
7.3 При необходимости можно включать собранный МД непосредственно на транспортере и оперативно ориентироваться по сигналам одного МД. Если сигнал нарастает - тяжелые объекты приближаются. Поскольку закон гравитации квадратичный, то по скорости нарастания сигнала и изменению пеленга на него можно оценить массу, скорость и дальность до объекта.


Полная версия статьи размещена на сайте http://gravit.udm.ru/mdg.htm

1. Назначение и состав систем
1.1. По назначению системы делятся:
- на системы предупреждения о наличии "чужих" БЛА в зоне контроля (как правило гражданского назначения). Данные системы могут использоваться как для применения маскировочных средств, так и для предприятия каких-либо действий по дезинформации противника;
- наземные системы борьбы (без авиационного компонента);
- комплексные системы, включающие в свой состав авиационные компоненты;
- системы морского базирования.
1.2. В состав различных вариантов комплексов могут входить следующие компоненты:
- оптические (в том числе инфракрасные) обнаружители (станции разведки и наведения);
- радиолокационные обнаружители;
- аппаратуру радиоперехвата для пеленгации телевизионных сигналов БЛА;
- стрелковые (пулевые), лазерные и артиллерийские системы уничтожения воздушных целей. При этом лазерные системы могут использоваться только для засветки телекамер БЛА;
- ракетные системы уничтожения целей;
- беспилотные воздушные истребители БЛА таранного типа;
- воздушные истребители (в том числе вертолеты) со стрелковым вооружением.

2. Оптические компоненты (являются обязательным компонентом).
Основным способом обнаружения является анализ фазовых дрожаний на выходе фотоматрицы оптического диапазона. Исходя из этого система может содержать либо круговой обзорный оптический элемент типа "пчелиный глаз" составленный из нескольких десятков отдельных объективов с фотоматрицами, либо менее оперативную и механически сложную сканирующую систему для обзора в требуемых направлениях (секторах прикрытия). При этом обнаружение целей в солнечную погоду гарантируется при углах места выше 5 градусов. Вероятность правильного распознавания целей при углах места менее 5 градусов составляет не более 0,35. Для погоды со сплошной облачностью таких проблем нет. В условиях дождей дальность обнаружения снижается пропорционально снижению видимости. Данные ограничения нельзя считать критичными, так как сами БЛА точно также уменьшают в таких условиях свои возможности по наблюдению за целями на земле. При совершенствовании оптических приборов БЛА также будут совершенствоваться и оптические приборы систем борьбы с БЛА.
Дополнительным компонентом может быть аналогичная оптическая система, но уже инфракрасного диапазона - с другими фотоматрицами и стеклами в объективах. Анализ наличия целей в  инфракрасном диапазоне осуществляется уже двумя методами: по тепловому следу и по фазовому дрожанию (тепловому).
В качестве станций наведения оптические компоненты могут применяться при быстроменяющихся углах места и азимуте цели. При этом наиболее эффективен метод коррекции стрельбы скорострельных зенитных пушек, стреляющих либо трассирующими снарядами (глубина гамма-коррекции не менее 4), либо снарядами разрывающимися в районе цели (глубина гамма-коррекции не менее 2,5).
Так же оптические (или инфракрасные) станции наведения очень эффективны для ослепления телекамер БЛА. При попадании луча лазера на корпус БЛА формируется яркое пятно очень хорошо распознаваемое собственными системами наведения лазера или прицелами оружия.
Создание оптических систем сталкивается с двумя основными проблемами:
- распознавание ложных целей в виде отдельных птиц или птичих стай;
- сильные вибрации платформы с датчиками при близкой артиллерийской стрельбе и обстрелах.
В простейших системах вибрации платформы устраняются чисто программным путем - методом исключения части кадров. В более сложных системах 10-30 % колебаний снимается пассивными амортизаторами, остальное программным путем. Активными методами с помощью механики можно устранить до 85% амплитуды колебаний при стрельбе.
Для обеспечения работы в условиях помех от птиц необходимо учитывать минимально возможную массу БЛА. В принципе сверхлегкие БЛА могут иметь вес близкий к 1 кг. Естественно применение таких БЛА из-за низкой массы возможно только в безветренную погоду или при небольшом равномерном ветре (без порывов) направленном в сторону интересующего объекта. Распознавание таких БЛА основывается на их ограниченных возможностях к маневрированию.
При больших количествах птиц в данной местности расстояние между соседними платформами с оптическими датчиками должно быть не менее 200 метров. С учетом засветки отдельных секторов наблюдения Солнцем и возможностью оптики (оптического увеличения) рекомендуемое расстояние между соседними платформами (в том числе для станций морского базирования) может составлять от 500 метров до 3000 м.
Количество соседних платформ с датчиками объединяемое в одну систему борьбы с БЛА может составлять от 1 до 20. Дальнейшее увеличение количества платформ в одной системе приведет к неприемлемому снижению надежности программного компонента и серьезным проблемам в управлении стрелково-артиллерийским вооружением. Для сплошного перекрытия какой-либо территории системы должны устанавливаться с  частичной установкой платформ с датчиками на территорию соседней системы.
Система (естественно в пассивном режиме) также обнаруживает различные ракеты, самолеты, вертолеты, корабли, а также трассы снарядов и мин и может выдавать целеуказания для контрбатарейной стрельбы.

3. Локаторы
Учитывая размеры современных и перспективных БЛА, а также установку на них антирадарных покрытий наибольшую эффективность дает применение двухчастотных импульсных радиолокаторов.
Первая группа частот в дециметровом диапазоне, вторая в сантиметровом для обнаружения сверхлегких БЛА. Данные локаторы широко применяются в войсковых средствах ПВО. Комбинирование локатора в двухчастотный не представляет каких-либо принципиальных трудностей. Для увеличения скрытности системы возможно использование сравнительно маломощных моноимпульсных локаторов. А при длине посылки более 8 периодов СВЧ-колебаний возможно и применение ФАР. Применение специальных методов позволит использовать ФАР и при более коротких посылках. Такая система наиболее просто реализуется в диапазоне частот ниже 600 МГц.
Глобальное распространение мобильной связи и наличие обычных телевизионных передатчиков позволяет применять и полупассивный метод пеленгации (то есть для обнаружения используются чужие передатчики работающие в режиме условно-непрерывного излучения). Подобные методики широко применялись во второй мировой войне и давали достаточно хорошие результаты. Соответственно можно использовать и собственные передатчики, излучение которых замаскировано под сигналы сотовой связи.

4. Аппаратура радиоперехвата и радиоподавления. Широкодиапазонные анализаторы принимаемых сигналов выпускаются серийно и могут использоваться как анализаторы находящихся вблизи телевизионных передатчиков БЛА.Эти сигналы имеют определенную специфику и легко распознаются. Для укомплектования больших систем достаточно трех точек установки радиопеленгаторов. Для радиоподавления достаточно нескольких 50-ватных телевизионных передатчиков телевизионных сигналов с диаграммой направленности в сторону противника. При этом возможно ретранслировать на требуемой частоте программы каких-либо гражданских телеканалов.

5. Остальные наземные компоненты относящиеся к собственно к средствам уничтожения достаточно отработаны и должны иметь режим дистанционного управления.

6. Авиационные компоненты могут быть как беспилотными, так и пилотируемыми. Если с военными системами все понятно, то комплексные системы предупреждения гражданского назначения с авиационным компонентом с оружием исключены по определению, а с авиационным компонентом таранного типа во-первых ограничены юридически, а во-вторых должны иметь серьезные ограничения по минимальной высоте полета авиационного компонента (не ниже 50 м - по высоте жилых зданий) и максимальной высоте полета (не выше 500 метров - по высоте полета гражданских самолетов и вертолетов). Такие системы могут применяться только правоохранительными органами при соблюдении большого количества правил безопасности.

7. Для систем морского базирования имеется проблема по качке по высоте, которая существенно усложняет систему детектирования оптического компонента (ее программную часть). Килевая и бортовая качка должны дополнительно компенсироваться собственными платформами.