Основы обработки и передачи информации в автоматизированных системах управления : в 2 ч. Ч. I . Первичная обработка радиолокационной информации

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
 
СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
Военный учебный центр 
 
 
 
 
ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ  
И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ  
В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ  
СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ 
 
Рекомендовано ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия 
имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» 
(г. Воронеж) в качестве учебника для курсантов (студентов) 
военных учебных центров (военных кафедр, факультетов 
военного обучения) при высших учебных заведениях Министерства образования и науки Российской Федерации, обучающихся по специальностям 11.05.01 «Радиоэлектронные 
системы и комплексы», 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы», 11.05.03 «Применение и эксплуатация 
средств и систем специального мониторинга», рег. номер 82  
 
от 25 марта 2020 г. 
 
В ДВУХ ЧАСТЯХ 
 
ЧАСТЬ I 
 
ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА 
РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ 
 
 
Под общей редакцией кандидата технических наук, 
доцента, полковника В.Н. Ратушняка 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2020 

УДК 621.396.96:004.9(07) 
ББК 32.95я73 
О-753 
 
А в т о р ы: 
С.В. Бейльман, И.В. Тяпкин, В.Н. Ратушняк, Д.Д. Дмитриев,  
И.Г. Федорович, Р.Р. Вагизов, Б.А. Матвеев 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
Ю.Л. Фатеев, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры 
РТВ ВКС ВУЦ СФУ; 
И.Н. Ищук, доктор технических наук, доцент, начальник кафедры 
ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» 
 
 
 
 
О-753 
 
Основы обработки и передачи информации в автоматизированных системах управления : учебник : в 2 ч. Ч. I . Первичная обработка радиолокационной информации / С.В. Бейльман, 
И.В. Тяпкин, В.Н. Ратушняк [и др.] ; под общ ред. В.Н. Ратушняка. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 196 с. 
 
 
ISBN 978-5-7638-4358-3 (ч. 1) 
 
 
ISBN 978-5-7638-4348-4 
 
 
 
 
Учебник состоит из двух частей. В первой части рассматриваются основы первичной обработки радиолокационной информации, изучаемой в рамках подготовки курсантов (студентов) военных учебных центров (военных 
кафедр) высших учебных заведений. 
Предназначен для курсантов (студентов) военных учебных центров (военных кафедр) высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы», 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы», 11.05.03 «Применение и эксплуатация 
средств и систем специального мониторинга». 
 
 

Электронный вариант издания см.:

http://catalog.sfu-kras.ru

УДК 621.396.96:004.9(07)
ББК 32.95я73

 
 
ISBN 978-5-7638-4358-3 (ч. 1) 
© Сибирский федеральный университет, 2020 
ISBN 978-5-7638-4348-4 

В преддверии рассмотрения учебного материала напомним, что 

человек никогда не получал от природы необходимые средства жизнедеятельности в готовом виде. Поэтому материальное производство
и труд как форма и условие вещественно-энергетического обмена 
между обществом и природой выступают в качестве объективной основы существования и развития общества, как вечное и всеобщее условие жизни людей.

Материальное производство представляет собой взаимосвязан
ное единство следующих компонентов: человека с его трудом, средства, предмета и продукта производства. В процессе труда человек 
извечно реализует формообразующую, энергетическую, транспортную, контрольно-логическую
и управляющую технологические 

функции, причем реализация двух последних требует сбора, обработки и передачи информации. 

Однако человек весьма ограничен в реализации вышеуказанных 

технологических функций. Последнее объясняется его биологически 
ограниченными потенциями (сила, выносливость, быстрота и точность реакций) и возможностями, заложенными природой в руку человека как в естественное орудие труда. Поэтому человек, биологическая эволюция которого завершилась около 100 000 лет тому назад, 
вынужден создавать разнообразные объекты техники в качестве искусственных средств усиления, расширения и дополнения своих технологических функций. Отсюда следует вывод о потенциальной способности технических объектов и техники в целом к безграничному 
развитию в соответствии с безграничным ростом общественных потребностей.

В обусловленном ростом социальных потребностей движении 

техники и технологий выделяют два этапа. Первый этап охватывает 
огромный период с начала антропогенеза вплоть до 70-х гг. XVIII в.
и связан с количественным (эволюционным) развитием техники.
В этот период генеральная линия технического прогресса оставалась
в рамках неизменного распределения технологических функций между человеком и техническими объектами. Последние развивались

по пути специализации и дифференциации уже существующих инструментов наряду с изменением и совершенствованием материала, из которого создавались орудия, что и обусловило лишь количественные изменения в технике и крайне медленный темп технического прогресса.

Второй этап начался в 70-е гг. XVIII в. и продолжается по на
стоящее время. Он связан с качественными изменениями в технике, 
обусловленными коренным
перераспределением
технологических 

функций между техническими объектами и человеком, именуемым 
технологической революцией. В рассматриваемый период общество 
претерпело три революции. Первая технологическая революция связана с созданием заменившей человека машины, т. е. технического
объекта, «который разом оперирует множеством однородных орудий»
и выполняет технологическую функцию формообразования вещественно-материальных предметов.

Увеличение размеров и количества орудий рабочих машин, их 

объединение в комплексы и системы объективно потребовали передачи энергетической функции человека техническому объекту. Поэтому «применение парового двигателя в качестве машины, производящей движение, явилось второй революцией».

Во второй половине XX в. сложность, быстродействие и точность 

комплексно-механизированного производства, а также систем вооружения и военной техники достигли такого уровня, что реализация контрольно-логической и управляющей технологических функций, связанных со сбором, обработкой и передачей огромных массивов информации, стала непосильной для человека задачей. Нетрудно увидеть, что 
третья технологическая революция связана с созданием вычислительной техники и передачей ей контрольно-логической и управляющей 
функций, т. е. по своей сути является информационной. 

С учетом изложенного можно вынести два суждения. Во
первых, закон передачи технологических функций человека техническим средствам (машинам) определяет генеральную линию технического прогресса. Во-вторых, современная информационная революция подчиняет себе не только промышленность, но и все сферы социальной жизни, включая сферу вооруженной борьбы, детерминирует 
революционные изменения в системе техники, в том числе и военной, 
объединяет предыдущие технологические революции в единое целое.

Вместе с тем информационная революция поставила перед на
учным сообществом широкий перечень исключительно сложных проблем. В него вошли вопросы выбора рационального уровня автомати

зации; формального математического описания функций управления, 
обработки и передачи информации; разработки инженерных методов
и алгоритмов их реализации. Огромный вклад в решение указанных 
проблем внесли работы К. Шеннона, Н. Винера, А. Розенблюта, 
А. Н. Колмогорова, Р. Л. Добрушина, В. А. Котельникова, А. А. Харкевича и других ученых. 

Теоретическим отражением этого процесса стало возникновение

и бурное развитие целого ряда научных и учебных дисциплин, ныне находящих широкое применение в различных областях теории и практики. В этом ряду выделяются кибернетика, теория информации, теория 
автоматов, теория алгоритмов, теория управления, синергетика, информатика, теория потенциальной помехоустойчивости, теория управления 
войсками, а также группы военно-специальных дисциплин.

Изучение группы военно-специальных дисциплин организуется

с целью формирования стройной системы знаний, обеспечивающей 
широкий военно-профессиональный кругозор, быструю адаптацию
и творческий подход к изменяющимся условиям практической деятельности, самостоятельное изучение новых образцов комплексов 
средств автоматизации (КСА), а также формирование высокой личной 
ответственности за состояние и эффективное использование КСА КП 
(ПУ) частей и подразделений РТВ.

Научную основу данной группы дисциплин составляют филосо
фия, кибернетика, теория управления войсками и теория информации. 
Освоение дисциплин основывается на знаниях, полученных в процессе изучения обеспечивающих дисциплин «Математика», «Информатика», «Физика», «Электротехника и электроника», «Основы теории 
управления», «Организация ЭВМ и сетей», «Тактика РТВ». 

В результате их изучения военный инженер АСУ должен: 
иметь представление:
– об основных направлениях и тенденциях развития методов

и средств автоматизации обработки и передачи информации, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре средств радиолокации и комплексах средств автоматизации РТВ ВКС;

– об истории и перспективах развития АСУ соединения ПВО;
– о способах распределенной обработки радиолокационной ин
формации (далее – РЛИ);

– о перспективном информационном оружии вероятного про
тивника и методах защиты информации;

знать:
– теоретические основы обработки и передачи РЛИ и особенно
сти их технической реализации; 

– требования, предъявляемые к тактико-техническим характери
стикам устройств автоматизации обработки и передачи РЛИ;

– методику расчета параметров устройств автоматизации обра
ботки и передачи РЛИ;

– проблемы и методы автоматизации управления соединением ПВО;
– физические и математические основы организации автомати
зированного управления;

– показатели качества функционирования АСУ, её подсистем

и элементов;

– принципы построения АСУ и КСА;
– назначение, состав, тактико-технические и эксплуатационные 

характеристики изучаемых образцов КСА;

– функционирование и порядок взаимодействия устройств, изу
чаемых КСА по структурным и функциональным схемам;

– боевые алгоритмы функционирования и режимы работы изу
чаемых КСА;

– особенности боевого применения КСА в различных условиях 

воздушно-помеховой обстановки;

– требования руководящих документов по организации эксплуа
тации, обслуживания и ремонта КСА; 

– меры безопасности и противопожарной безопасности при экс
плуатации, обслуживании и ремонте КСА;

уметь: 
– применять полученные знания для самостоятельного изучения 

перспективных образцов КСА; 

– проводить оценку качества
и возможностей программно
аппаратных средств обработки и передачи РЛИ;

– оценивать помехоустойчивость систем передачи информации

в АСУ;

– оценивать боевые возможности КСА и СРЛ с устройствами ав
томатизированной обработки и передачи РЛИ;

– обосновывать целесообразность выбора технических решений 

при построении трактов и систем автоматизированной обработки
и передачи РЛИ;

– рассчитывать показатели эффективности АСУ и её подсистем;
– оценивать основные алгоритмы решения задач боевого управ
ления ЗРВ, ИА и РТВ;

– осуществлять контрольный осмотр и ежедневное техническое 

обслуживание КСА;

– проводить анализ физических процессов в цепях, устройствах 

КСА, измерять их характеристики и параметры;

– выявлять и устранять типовые неисправности КСА с исполь
зованием ЗИП и штатной контрольно-измерительной аппаратуры;

– осуществлять топопривязку и сопряжение КСА с СРЛ;
– устанавливать и переводить КСА в различные режимы работы;
– готовить расчет КСА к выполнению боевой задачи;
– эффективно использовать боевые возможности КСА в различ
ных условиях воздушно-помеховой обстановки; 

– осуществлять объективный контроль результатов работы рас
чета КСА и радиотехнического подразделения;

– противодействовать иностранным техническим средствам раз
ведки;

– выполнять требования правил техники безопасности, противо
пожарных мероприятий, охраны окружающей среды при эксплуатации КСА. 

Далее отметим, что под предметом научной дисциплины пони
мают совокупность нормативных компонентов, в своем единстве определяющих место дисциплины в системе научного знания, специфику и основные направления её исследований, а также перспективы 
развития самой дисциплины. 

Согласно современным представлениям предмет любой научной 

дисциплины включает следующие нормативные компоненты:

1) объект научного познания; 
2) предметы исследования; 
3) комплекс основных проблем, вопросов и задач, решаемых 

дисциплиной;

4) язык дисциплины, включающий системы терминов, понятий

и категорий;

5) средства и методы теоретического и эмпирического исследо
вания; 

6) системы научного знания, обобщающие факты и закономер
ности в теории. 

При этом под объектом научного познания понимается «качествен
но ограниченный фрагмент реальности, прямо или косвенно включенный в познавательно-практическую деятельность» и обладающий неисчерпаемый множеством сторон или предметов исследования.

Переходя к определению содержания предмета группы военно
специальных дисциплин, отметим, что объектом их познания являет

ся радиолокационная информация. Вполне очевидно, что движение 
столь специфического объекта с присущими только ему закономерностями, отражаемое в содержании дисциплины, определяет не только 
специфику предметов, но и место в системе подготовки военного инженера, а также многие аспекты её соотношения с другими научными
и учебными дисциплинами.

Вышеизложенное с учетом целей дисциплин в качестве предме
тов их изучения позволяет выделить:

– теоретические основы (принципы) автоматизации обработки

и передачи РЛИ и особенности их технической реализации;

– основы (принципы) построения АСУ и КСА КП (ПУ) РТВ;
– устройство, эксплуатацию и боевое применение КСА КП РТВ.
Указанные предметные области описываются и объясняются по
средством широкого спектра научных понятий, которые можно разделить на философские категории и общенаучные понятия, а также 
термины, понятия и категории технических и военных наук.

Поскольку такие ключевые понятия, как «система», «управле
ние», «информация» употребляются в различных отраслях научного 
знания, в которых их научный и социокультурный контексты существенно отличаются по содержанию, то возникает необходимость уточнить смысл основных понятий учебной дисциплины.

В дальнейшем под «системой» будем понимать «множество (со
вокупность) элементов, находящихся в отношениях и связях с друг 
другом, образующих определенную целостность, единство». 

В свою очередь «управление» трактуется как «функция органи
зованных систем различной природы, обеспечивающая сохранение их 
структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ и целей». 

В военных науках данное понятие конкретизируется и понима
ется как «целенаправленная деятельность командиров, штабов и других органов управления по поддержанию постоянной боевой и мобилизационной готовности войск (сил), подготовке операций (боевых 
действий) и руководству войсками (силами) при выполнении поставленных им задач». 

Обобщая приведенные выше первые две дефиниции, можно дать 

следующее определение системы управления. «Система управления 
– совокупность взаимосвязанных элементов (подсистем), образующих 
единое целое с задачей достижения в процессе функционирования заданного результата».

Обращаясь к такому фундаментальному понятию, как информа
ция, отметим, что вплоть до 20-х гг. прошлого века оно широко использовалось как синоним понятия «знания» и трактовалось как форма представления знания.

Широкое проникновение информационных технологий в основ
ные сферы жизни общества, их стремительное возвышение в качестве 
одного из ведущих факторов экономических и социальных перемен 
выдвинули мировоззренческий
вопрос
о сущности информации

в центр развернувшейся в 60-х гг. ХХ в. широкомасштабной философской дискуссии. В его решении исключительную роль сыграли 
основные положения диалектико-материалистической теории отражения, в которую органично вписалось в качестве философской категории понятие «информация» как одна из сторон этого отражения. 
При этом наиболее всесторонним и логически корректным мы полагаем вариант определения понятия «информация», предложенный 
красноярским философом В. П. Кашириным. «Информация, пишет 
он, это отраженный активной системой (человеком и человекомашинной подсистемой) упорядоченный структурный результат её 
взаимодействия с внешней средой, имеющий для системы регулятивно-адаптивное значение». Нетрудно увидеть, что данный вариант определения, вскрывающий глубинную сущность информации, позволяет обратиться к изучению её свойств, видов и функций, информационных процессов, систем и т. д.

При переходе
от абстрактно-всеобщего уровня
к военно
технической подготовке понятие «информация» конкретизируется
и употребляется в значении, предложенном в 1928 г. Р. В. Л. Хартли
в своей работе «Передача информации». Опираясь на идеи и методы 
теории вероятности и термодинамики, Р. В. Л. Хартли в качестве 
ключевой характеристики информации выделил распределение вероятностей возможных состояний сложных динамических систем, состоящих из множества элементов. Впоследствии эта трактовка получила свое дальнейшее развитие в рамках вероятностного и информационно-полевого подходов благодаря работам К. Шеннона, У. Р. Эшби, Дж. Неймана, Н. Винера, В. А. Котельникова и Д. В. Агеева. 
Обобщая синтезированные ими определения понятия «информация»,
в дальнейшем под ней мы будем понимать «сведения о результате какого-либо случайного события, исход которого неизвестен получателю». Важнейшим методологическим следствием подобной трактовки 
информации является возможность оценки состояния сложных дина