О возможностях разведывательных беспилотных летательных аппаратов, легких самолетов и подвесных контейнеров

ВИНИТИ

Серия «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНЫХ СЛУЖБ ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ»

№ 4-2005, стр. 3-9

О возможностях разведывательных беспилотных летательных аппаратов, легких самолетов и подвесных контейнеров

В журнале Jane's International Defense Review опубликована статья M.Hewish, которая информирует о возможностях разведывательных беспилотных летательных аппаратов, легких самолетов и подвесных контейнеров, оснащенных радарами с синтезированным раскрывом (SAR).

В статье говорится, что радары с синтезированным раскрывом, использующие движение/перемещение (forward motion) платформ, на которых они установлены, для измерения азимута с таким разрешением, которое может быть достигнуто без использования такого движения при значительно больших антеннах, могут в значительной мере увеличить полезность небольших беспилотников, легких самолетов и разведывательных контейнеров. Такие радары остаются эффективными в темное время суток и при плохих погодных условиях, они преодолевают облачность, туман, маскировку на поле боя и могут обеспечить визуализацию больших территорий при высоком разрешении.

В анализе, проведенном компанией Teledyne Brown Engineering в январе 2002 г. для армейской группы занимающейся полезными нагрузками тактических беспилотников (US Army's Tactical UAV Payload Study Group), сделан вывод о том, что неблагоприятные климатические условия не позволят обнаруживать цели, используя электронно-оптические сенсоры на борту беспилотников на высотах 3000 м, над Корейским полуостровом примерно в течение 58 дней из 255, когда они могут совершать полеты, Для Балкан эти показатели равнялись 83 из 242 дней. При подходящих погодных условиях радар SAR может дать ЭО и ИК сенсорам «наводку» для получения более точной информации о конкретных целях, поскольку у таких сенсоров поле обзора значительно уже.

Многие радары SAR могут также работать в режиме индикации движущихся целей (MTI), который позволяет получать информацию о скорости и направлении движения техники.

Радар SAR для тактических беспилотников TUAVR (Tactical UAV Radar), разработанный компанией Northrop Grumman, использовался в серии демонстраций, проводимых армией США в рамках программы оценки использования сенсоров SEAP (Sensor Employment Assessment Program), для проверки гипотезы о том, что обычные армейские операторы беспилотников могут после минимальной дополнительной подготовки расширить свои экспертные возможности, включая интерпретацию изображений, получаемых от радара SAR и в том числе в режиме MTI. Программа SEAP, которая дополнительно связана и с технологическим совершенствованием радара TUAVP, осуществлялась в Fort Huachuca, (шт.Аризона). Она достигла кульминации в мае 2003 г. в ходе выполнения разведывательной задачи с использованием двух беспилотников Hunter, один был оснащен радаром TUAVR, a другой стандартной электронно-оптической полезной нагрузкой с целью демонстрации взаимодействия.

Операторы свободно использовали радар TUAVR для обнаружения стандартных целей (бронемашин и грузовиков), но из-за ряда факторов (качество изображений, ограниченность подготовки операторов и загрузка) затруднялись при классификации других целей, как колесных, так и гусеничных. Полезные SAR/MTI и EO/IR нагрузки оказались весьма эффективными, когда дополняли друг друга, хотя возможности режима MTI использовались с перерывами. Оператор радара не мог определить военную значимость движущихся машин до тех пор, пока не использовал радар SAR для их обнаружения и классификации, когда они не двигались или не привлекал по наводке для их классификации EО/IR сенсор.

ВВС США размещают радары SAR на высотных беспилотниках Global Hawk и средневысотных Predator. Интегрированный сенсорный комплекс компании Raytheon для БПЛА Global Hawk включает EO/IR и SAR/MTI сенсоры «X» диапазона, хотя последний, имеющий массу 290 кг и потребляющий 6,0 кВт, подходит только для сравнительно больших платформ. Радар работает через антенну, которая обеспечивает поле обзора ±45° по каждой стороне беспилотника. В широкополосном режиме обзора он обеспечивает разрешение в 1 м на дальностях до 220 км, просматривая более 138 тыс. км2 в сутки. Разрешение в «прожекторном» режиме с дальности 20-200 км составляет 30 см. Радар просматривает участки 1 х 2 км на дальностях до 50 км и 2 х 2 км за пределами 50 км, обеспечивая, как правило, 1900 изображений в сутки. Просмотр в режиме индикации движущихся целей (MTI), движущихся со скоростью от 7,5 до 130 км/ч, возможен на дальностях примерно до 200 км.

Вариант RQ-4B Global Hawk с 2006 г. планируется оснащать радаром SAR, разрабатываемым в рамках программы внедрения мультиплатформенной радарной технологии MP-RTIR (Multi-Platform Radar Technology Insertion Program) компанией Northrop Grumman в кооперации с компанией Raytheon. Вариант радара MP-RTIR с большей по размерам антенной системой будет использоваться на мультисенсорном самолете командования и управления Е-10А МС &СА (Multi-Sensor Command & Control Aircraft).

Компания Northrop Grumman возглавляет команду специалистов промышленности, которая исполняет программу, связанную с определением возможностей поражения движущихся наземных целей, AMSTE (Affordable Moving Surface Target Engagement), по заданию управления МО США DARPA и исследовательской лаборатории ВВС (AFRL). Предусматривается использование информации от радаров с режимом MTI, как, например MP-RTIR, с целью обеспечения нанесения точных ударов по движущимся целям с больших (stand-off) дальностей, используя управляемые средства поражения с помощью приемника системы глобального позиционирования GPS, работающего совместно с устройством инерциальных измерений. При проведении испытаний использовались модифицированные управляемые бомбы JDAM (Joint Direct Attack Munition) и JSOW (Joint Stand-Off Weapon) для поражения движущихся целей.

Программное обеспечение системы AMSTE объединяло данные от различных MTI радаров с тем, чтобы обеспечить непрерывное, точное обновление координат назначенных подвижных целей. Эти обновляемые координаты передавались на борт летящих управляемых бомб, что позволяло вносить корректировки их нацеливания до момента столкновения.

Радаром с синтезированным раскрывом тактической дальности TESAR (Tactical Endurance SAR) компании Northrop Grumman, работающем в Ku-диапазоне, оборудуются беспилотники Predator и несколько пилотируемых платформ, осуществляющих засекреченные миссии. Работающий в полосном режиме, такой радар обеспечивает разрешение 1 м в полосе шириной 2,6 км на дальности 25 км и может просматривать территорию площадью 336 км2 за 1 ч.

В рамках инициативы Stingray-MTI Enhancement усиления возможностей радара TESAR БПЛА Predator, проведенной лабораторией боевого использования беспилотников ВВС США (USAF's UAV Battlelab), оценивалась полезность радара, работающего в режиме индикации движущихся целей (MTI) для расширения зоны поиска и повышения возможностей оператора по выявлению мобильных целей через посредство наводки EO/IR сенсоров в интересах обнаружения, слежения и идентификации наземных и надводных подвижных целей. Повышение возможностей было успешно продемонстрировано в ходе испытаний на авиабазе Nellis, шт. Невада в июле 2002 г. Хотя первоначально указанная инициатива имела усовершенствование радара TESAR, ожидается, что она будет реализована для обеспечения режима MTI в радаре, предназначенном для оборудования варианта MQ-9 Hunter-Killer Predator В. Радар TUAVR, который компания Northrop Grumman разработала для армии США, реализует многие функции радара TESAR, имея массу менее 30 кг, вместо 76 кг. Радар TESAR имеет переменное разрешение в пределах 30-90 см и эффективную дальность в режиме MTI 15 км. Сенсор Ku-диапазона функционирует как в режиме SAR, так и в режиме MTI. В режиме SAR обеспечивается полосный и прожекторный просмотр. В первом случае ширина полосы может корректироваться в пределах 800-2400 м, на дальностях от 4,0 км и максимально до 14 км. Радар обычно ведет поиск при разрешении 1 м, за которым следует визуализация с разрешением 30 см. В прожекторных режимах (при просмотре ограниченных участков местности) радар позволяет получать многоплановые изображения избранного участка, просматривая участок 400 х 400 м (с высоким разрешением) или 1200 х 1200 м (с низким разрешением) с нескольких углов наблюдения.

Компания Northrop Grumman продемонстрировала режим MTI с наложением выходных данных на цифровую карту. Радар может обеспечить круговой обзор/просмотр в радиусе 15 км площадью 1200 км2 за 1 ч с 75% вероятностью обнаружения целей и с уровнем ложных тревог менее двух в 1 мин.

Компания General Atomics поставляет свой радар Ku-диапазона AN/APY-8 Lynx, который включает технологию, первоначально разработанную национальной лабораторией Sandia для оборудования нескольких типов беспилотников, включая Predator и I-GNAT, и пилотируемых самолетов. Сенсор массой 52 кг может попеременно работать в режиме SAR или MTI в реальном времени, обеспечивая в первом режиме видовую информацию/изображение с разрешением 30 см на дальностях до 55 км. Она улучшается до 10 см с дальности 25-40 км (в зависимости от погодных условий). В радаре Lynx реализовано когерентное обнаружение изменений (технология первоначально созданная лабораторией Sandia), которое позволяет извлекать полезную информацию из сравнения двух изображений одного и того же участка, полученных в различное время. При этом происходит автоматическая и точная корегистрация двух изображений.

Компания SAIC интегрировала радар Lynx с EO/IR сенсорами в многосенсорную авиационную систему разведки и наблюдения MAR & SS (Multi-Sensor Airborne Reconnaissance & Surveillance System) на самолете С-12 King Air армии США для использования в Боснии-Герцеговине. В начале 2003 г. компания Northrop Grumman установила радар на борту своего беспилотника с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой Fire Scout в поддержку своей заявки в рамках программы Великобритании Watchkeeper с возможной поставкой до 44 таких систем. Компания General Atomics разрабатывает варианты радара Lynx: один, имеющий меньшую массу (40 кг), и другой большую дальность (до 75 км при массе 90 кг). Первый вариант оптимизируется для тактических беспилотников, как Watchkeeper, а второй нацелен на более тяжелый MQ-9 Predator В.

Радар AN/APY-8 Lynx образует сенсор воздушного базирования, разрабатываемого компанией Boeing в рамках программы обеспечения нацеливания в неблагоприятных погодных условиях KAATS (Kill Assist Adverse-Weather Targeting System) по заданию ВМС США. Радар, установленный на борту беспилотника, как, например Predator, обнаруживает и определяет местоположение цели с точностью до 1 м в трех координатах посредством стереобработки видовой SAR-информации и относительного позиционирования с использованием системы GPS. Система KAATS передает затем эту информацию через узкополосную линию передачи данных на управляемый с большой точностью боеприпас, находящийся в полете как, например, модифицированная управляемая бомба JDAM.

Компания General Atomics дополнительно продвигает концепцию, которую она называет как сотовый радар. Большие пространства на земле, представляющие интерес, будут перекрываться «строительными блоками», каждый из которых состоит из трех гексогональных/шестиугольных ячеек. Цели в каждой ячейке отслеживаются посредством мультилатерации от двух других. Информация о любой конкретной цели передается от одного радара к другому по мере продвижения цели от одной ячейки к другой. Восемь беспилотников, оснащенных радарами Lynx, из которых шесть радаров работают в режиме MTI, а два в режиме SAR, могут перекрыть зону площадью 2500 км2 (созданную из шести ячеек), находясь на высоте 12000 м. Крутые углы обзора (20-48°) в режиме NTI позволяют отслеживать цели на поверхности любого характера, с интервалом повторного обзора 90 с в режиме зонального/широкого обзора. В режиме нацеливания, при сосредоточении интереса на небольших участках, этот интервал уменьшается до 1 с.

Относительно новые технологии как, например, интерферометрические радары с синтезированным IFSAR (InterFerometric SAR) могут дальше расширить полезность компактных сенсоров. В радаре IFSAR используется фаза принятого отраженного сигнала для измерения разности хода только в несколько миллиметров между изображениями. Это позволяет создавать весьма точные карты местности и улучшает идентификацию целей, поскольку получаются трехмерные изображения. Интерферометрические данные могут быть получены при использовании двух антенн на одной воздушной платформе или двух платформ с одной антенной на каждой, совершающих полет по незначительно отличающимся траекториям.

Лаборатория ВВС UAV Battlelab предприняла несколько усилий по повышению характеристик и расширению использования компактных радаров с синтезированной апертурой (SAR). Одна из инициатив комплексной компрессии CSC (Complex SAR Compression), совместно финансируемая командованием авиационных систем (ASC), имела целью снятие ограничения, накладываемого полосой частот на полное использование данных радара SAR. В настоящее время на наземные станции передаются только данные о размерах. Дополнительные фазовые данные, необходимые для радара UFSAR, и обнаружение по когерентному изменению существенно повышают требования к полосе частот.

Компрессионные алгоритмы, используемые при нормальной визуализации, не подходят для обработки сигналов SAR. В рамках инициативы CSC поэтому испытывался новый алгоритм, который обеспечивает компрессию 21:1, сохраняя разрешение для разведывательных и других пользователей.

В рамках другой инициативы, UAV Target Cueing, проводимой также лабораторией ВВС UAV Battlelab, которая была завершена в марте 2003 г., использовалась расширенная микродоплеровская обработка сигнала радара SAR для идентификации движущихся и стоящих с работающими двигателями целей по их вибрационным характеристикам. Эта технология оказалась эффективной даже тогда, когда цель была частично замаскирована листовой или другими способами. При этом используется алгоритм анализа виброэлектронной сигнатуры цели VESTA (Vibro-Electronic Signature Target Analysis), разработанный компанией Pathfinder Technology, который реализуется бортовым компьютером беспилотника или компьютером наземной станции. Изображения затем аннотируются типом цели и другой информацией прежде, чем они будут переданы на наземную станцию. Успех этой инициативы позволил лаборатории ВВС рекомендовать проведение дальнейших оценочных испытаний.

Радары SAR, работающие на относительно низких частотах (до 1,0 ГГц) могут просматривать сквозь лиственный покров или почву, которые оптически непрозрачны и не позволяют использовать для наблюдения EO/IR сенсоры. Командование коммуникационных и электронных систем (С-ЕС) армии США совместно с управлением DARPA недавно запросили предложения по конструированию, разработке и испытаниям проникающего радара разведки, наблюдения, слежения и нацеливания FORESTER (FOPEN Reconnaissance, Surveillance, Tracking and Engagement Radar). 41-месячную программу FORESTER планируется довести до испытаний опытного образца. Этот радар, работающий в режимах SAR и MTI, предназначен для оборудования вертолетных платформ, как вариант А160 Hummingbird, действующий в рамках будущей боевой системы FCS (Future Combat System). Он будет способен обнаруживать спешившиеся войска и машины, в том числе и прикрытые плотным лиственным покровом, через который не проникают традиционные микроволновые радары. Другими желательными возможностями являются обнаружение и слежение за низко летящими с относительно медленной скоростью самолетами/вертолетами и артиллерийскими боеприпасами, выстреливаемыми ракетными системами залпового огня (РС30).

Компания Zimmerman Associates Inc (ZAI) продвигает свой легкий, бортовой радар с синтезированным раскрывом SmallSAR, разработку которого финансировали управление морских авиационных систем ВВС США (US NASC) и Агентство по снижению угрозы МО США (DTRA) с целью обнаружения заглубленных фугасных мин, даже через лиственный покров, и использования для решения других задач. В радаре SmallSAR используются новая форма сигнала и ультраширокополосная технология, разработанные компанией American Electronics, включая новую пикосекундную переключающую технологию, на которую получена лицензия от компании Time Domain. Это позволило разработать радар весьма небольших габаритов, небольшой массы, потребляющим небольшое количество энергии. Недавние эксперименты продемонстрировали разрешение 7,5-15 см и снижение энергии, необходимой для получения видовой информации, примерно на 30 дБ.

Представители компании ZAI говорят, что полностью разработанный вариант радара SmallSAR будет иметь эффективную дальность 2,0-3,0 км при полете беспилотника на высоте 300 м и на скорости, обеспечивающей синтезированную апертуру порядка 18 м. Такой радар будет иметь массу примерно 2,3 кг, потреблять энергию порядка 10 Вт и стоить менее 250 тыс.долл. Низкая мощность передатчика обеспечит дополнительное преимущество в скрытости использования против чувствительных целей. При достаточном финансировании производственные поставки радаров могут начаться в 2006 г.

Компания Elta Systems, дочерняя компании Israel Aircraft Industries, разработала свое семейство радаров SAR/MTI EL-M-2055 специально для оборудования беспилотников. Вариант, предназначенный для установки на высотных, с большой продолжительностью полета платформах имеет массу 66 кг и требует источник мощностью в 1,1 кВт. Уменьшенный вариант EL/M-2055D, предназначенный для тактических платформ, имеет массу 36 кг и требует источник мощностью 700 Вт.

Несколько европейских компаний и исследовательских организаций также разрабатывают компактные радары SAR. EADS Deutschland в апреле 2002 г. приступила к выполнению собственно финансируемой программы с целью демонстрации миниатюризированного варианта MiSAR, который достаточно компактен и имеет небольшую массу и может размещаться на небольших беспилотниках. За пробными испытаниями, проводимыми при установке на самолетах и вертолетах, должны были последовать в конце 2003 г. испытания с установкой на борту БПЛА Х-2000 Luna.

В радаре MiSAR использованы преимущества разработанной корпорацией EADS технологии Ku-диапазона для ГСН управляемых ракет. Радар, масса которого составляет около 4,0 кг и размещается внутри объема полезной нагрузки в 10 дм3, потребляет менее 60 Вт мощности. Он может просматривать полосы шириной от 500 до 1000 м в полосном режиме, обеспечивая разрешение 50 см. Антенна на карданной подвеске нейтрализует рыскание и изменение угла крена несущей платформы. Исходные радиолокационные сведения обычно передаются по линии передачи данных на наземные станции управления, базирующиеся на коммерческих персональных компьютерах, для видовой обработки в реальном времени, отображения и хранения. По словам представителей корпорации EADS, вооруженные силы ряда стран НАТО, включая армию США, проявили интерес к радару MiSAR.

В Нидерландах многочисленные организации кооперируются в разработке технологии радаров с синтезированным раскрывом SAR. Инженерный университет TUD (Technical University of Delft), лаборатория физики и электроники TNO-FEL (TNO Physics & Electronics Laboratory) и компания Eonic при финансировании голландского научного фонда (STW), построили демонстрационный образец с частотно-модулированным непрерывным излучением (FMCW) радара SAR. Радар, работающий в миллиметровом диапазоне (35 ГГц), построенный с использованием имеющихся коммерческих компонентов, недавно совершил первый полет на борту планера Stemme S10, оборудованного двигателем.

Демонстратор должен обеспечить изображение в полосе шириной 500 м на дальностях от 400 и почти до 1000 м при полете платформы на высоте 300 м со скоростью 90 км/ч. Оперативный вариант имеет размер всего лишь 14x20 см и должен просматривать полосу шириной 1000 м с разрешением 30 см по азимуту и дальности.

Программа включает разработку специализированных алгоритмов для использования характеристик FMCW сигналов в частотном измерении, а не во временном, как в случае импульсных радаров. Она будет базироваться также на проведенных работах лабораторией TNO-FEL в области технологий MTI для радаров типа FMCW. Другие аспекты включают использование алгоритмов обработки реального времени, наряду с демонстрацией их использования параллельными компьютерными системами, в кооперации с компанией Eonic.

Университет TAD, лаборатория TNJ-FEL и другие организации разрабатывают также радар MiniSAR «X» диапазона (9,75 ГГц) потенциально для использования на борту небольших беспилотников. Радар с габаритами 50 х 30 х 20 см и массой менее 50 кг имеет дальность полета до 10 км. Он позволяет получать видовую информацию в полосном (с разрешением 50 см), прожекторном (30 см) режимах и в режиме индикации движущихся целей MTI. Недавно было обеспечено финансирование первого этапа разработки радара MiniSAR, ведутся переговоры с голландскими потенциальными индустриальными участниками.

Итальянская корпорация Corista, занимающаяся исследованиями в области перспективных систем дистанционного зондирования, в кооперации с компанией Technapoli, разрабатывают радар типа FMCW с малой массой при финансировании Министерством образования и науки Италии. Программа, начатая в апреле 2001 г., нацелена главным образом на удовлетворение требований провинции Неаполя к системе, которая может предупреждать об оползнях. Радар диапазона «X», обеспечивающий разрешение примерно 1,0 м, предназначен для размещения на легком самолете, совершающем полет на высоте 3000 или 5000 м, просматривая полосу шириной 2,2 и 3,9 км, соответственно. Летные испытания были запланированы на лето 2004 г. Использование опорных точек и многократные пролеты, как полагают, повысят разрешение до нескольких сантиметров.

В Великобритании, EADS Astrium разрабатывает семейство легких радаров SAR, внедряя технологию из своей программы CORE (Common Radar Elements). Она включает подсистему CRESS (Core Radar Electronics Subsystem), входные каскады и антенны, линию передачи данных CDL (Core Data Link) и способы видовой обработки. Все это может комбинироваться в различных вариантах для обеспечения требуемых характеристик. Например, вариант QuaSAR для беспилотника, летающего обычно на высоте 6000 м со скоростью 144 км/ч (40 м/с), может включать электронный блок, состоящий из модульного контроллера, радиочастотные элементы и стабилизированное основание антенны, на котором устанавливается усилитель мощности сигнала с волноводно-щелевой или активной антенной решеткой.

Радар QuaSAR может поставляться в вариантах для работы в диапазонах L, S, С, X или Кu, в следующих режимах: картополосном, прожекторном, индикации движущихся целей и в широкозональном морском. Этим радаром могут оборудоваться любые беспилотники с полезной нагрузкой более 30 кг. При полете несущей платформы на высоте 18 км радар может просматривать полосы переменной ширины от 3,5 до 20 км на дальности от 20 до 115 км, с разрешением 3,0 м, 1,0 м или 30 см.

Jane's International Defense Review. - 2004. - January. - P.53-57.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации