Экспериментальное сравнение результатов распознавания радиолокационных целей показало, что применение теории хаотических колебаний и фракталов весьма перспективно при обработке радиолокационных сигналов и идентификации радиолокационных целей. «Поскольку в последние годы цифровые системы все более активно заменяют аналоговые системы обработки изображений, очень важно владеть современными компьютерными методами описания и обработки изображений. Ключевая концепция фракталов заключается в использовании самоподобия в определении размера фрактала… Использование фрактальных сигнатур для задач обнаружения и идентификации различных целей является основой многообещающих методов»[131].
Фрактальные сигнатуры необходимы не только для обнаружения искусственных (военных) объектов радиолокационными методами, но и для их защиты. Они дают возможность использования помехоустойчивого кодирования в достаточно широком диапазоне человеческой деятельности. Оно весьма эффективно применяется в комплексе мер по защите объектов (прежде всего военных объектов) наряду с созданием активных шумовых помех в радиолокационном и оптическом диапазонах, чтобы добиться снижения заметности этих объектов. «Снижение заметности объектов в свою очередь изменяет подход к их конструированию, при котором требования по основному целевому назначению дополняются требованиями к их радио– и оптическим характеристикам. Выполнение этих требований достигается за счет изменения конструкций объектов, применения специальных конструкционных материалов, покрытий и т. д.»[132]. На практике это означает снижение ЭПР (эффективной площади рассеяния) объектов, связанной со значениями диаграммы обратного рассеяния. Физически ЭПР – это размерный коэффициент пропорциональности между мощностью отраженного радиолокационной целью сигнала и плотностью потока мощности электромагнитного поля, которое создано антенной радиолокатора в окрестности места расположения цели. Величина ЭПР имеет размерность квадратного метра и зависит от формы, размеров и электрических свойств материала поверхности цели.
В последние годы весьма интенсивно развиваются методы синтеза фрактальных искусственных композитов и метаматериалов, таких, например, как сверхминиатюрные фрактальные антенны, фрактальные структуры в фотонных и магнонных кристаллах, моделирование фрактальных импендансов и дробных операторов, фрактальные лабиринты и т. д.[133] Значительное внимание уделяется фрактальных лабиринтам, выстроенный на математике дробного исчисления и представляющий собою новый объект математической физики. В результате использования методов автоматического синтеза фрактальных лабиринтов с заданными параметрами привело к программному продукту, позволяющему моделировать различные физические процессы (генные структуры, разряды молнии и пр.) и конструировать фрактальные антенны. Эти фрактальные антенны уже находят применение в медицине, физических экспериментах, сотовых системах связи на базовых станциях и в военных приложениях[134]..
В современной радиоэлектронной борьбе используются радиопоглощающие материалы и покрытия, которые позволяют добиться значительного снижения радиолокационной заметности объекта. Немалый вклад в радиолокационную заметность объектов разведки вносят их антенные системы. «Так, самолет в зависимости от типа и назначения может нести на своем борту до 100 и более антенн бортового радиоэлектронного комплекса. В состав комплекса входят радиолокационный прицел, радиолокатор бокового обзора, автономные средства радионавигации (радиовысотомеры, радиовертикант, доплеровский измеритель скорости и угла сноса, средства ближней, дальней и спутниковой радионавигации), системы передачи информации и связи, радиолокационный визир, средства радио– и радиотехнической разведки, активные средства радиопротиводействия. На борту ракет могут работать системы радиоуправления и радиосистемы автономной радионавигации, радиовзрыватели, радиотелемерические системы. В еще большей степени радиоэлектронными средствами насыщены морские корабли, а также наземные мобильные и стационарные объекты радиолокационной разведки. Все эти средства и системы используют как передающие, так и приемные антенны»[135]. Необходимо иметь в виду то существенное обстоятельство, что антенны увеличивают радиолокационную заметность объектов различного рода.
Свой вклад в разработку снижения радиолокационной заметности антенн внесли и ученые Инженерно-Технологической академии Южного федерального университета (в прошлом Таганрогского государственного радиотехнического университета) А.О. Касьянов и В.А. Обуховец. Они предложили собственные разработки интеллектуальных покрытий и, рассмотрели варианты построения антенной, сенсорной и «фотониковой» подсистем, а также подсистем обеспечения электромагнитной совместимости и управления рассеянием интеллектуального покрытия; они также показали, что создание микроволновых компонентов интеллектуальных покрытий является одной из наиболее актуальных проблем их разработки[136]. Еще 1986 году в американском журнале «Air Force» была опубликована концепция «Forecast II», которая вводит такое понятие, как интеллектуальная обшивка («smart skins») современного летательного аппарата (ЛА). Сама концепция интеллектуальной обшивки подразумевает интеграцию авионики в структуру ЛА с целью уменьшения его веса, объема и аэродинамического сопротивления. Эта обшивка содержит антенную подсистему, состоящую из многофункциональных микроволновых антенн, выполненных по технологии производства интегральных схем, сенсорную подсистему мониторинга состояния ЛА, подсистему передачи и обработки данных, подсистему термоуправления конформно-интегрированной электроникой и, наконец, подсистемы управляемого рассеяния и обеспечения электромагнитной совместимости. В рамках программы разработки интеллектуальных обшивок ЛА решаются три основные задачи: разработка конформно-интегрированных микроволновых антенных решеток, разработка датчиков для структурного мониторинга полета ЛА и обеспечение оперативного обмена данными между всеми подсистемами интеллектуальной обшивки. Эти задачи решаются следующим образом в опоре на результаты зарубежных и отечественных исследований в области радиоэлектроники.
131
См. Аветисов А.С., Карпов М.А., Юрков М.В., Егорова Е.В., Нефедов В.И., Харитонов А.Ю. Математическое и программное обеспечение фрактального распознавания природных и искусственных объектов // Нелинейный мир. 2012. Т. 10. № 7. С. 464.
132
Современная радиоэлектронная борьба. Вопросы методологии / Под ред. В.Г. Радзиевского. М., 2006. С. 285.
133
См. Потапов А.А., Слёзкин Д.В., Потапов В.А. Фрактальные лабиринты в качестве основы геометрии новых видов фрактальных антенн и фрактальных антенных решеток // Радиотехника. 2013. № 8. С. 31.
135
Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте. М., 2003. С. 366.
136
См. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Интеллектуальные радиоэлектронные покрытия. Современное состояние и проблемы. Обзор // Антенны. 2001. Вып. 4 (50). С. 4–11; Касьянов А.О., Обуховец В.А. Отражательные антенные решетки как микроволновые компоненты интеллектуальных открытий // Антенны. 2001. Вып. 4 (50). С. 12–19. Нами используется материал этих статей.