Бортовая аппаратура разведывательных БПЛА
ВИНИТИ
Серия «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНЫХ СЛУЖБ ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ»
№ 6-2005, стр.10-15
Бортовая аппаратура разведывательных БПЛА
В журнале Jane's International Defense Review и ряде других опубликованы некоторые данные о новой бортовой аппаратуре (в основном - разведывательной) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), наличие которой рассматривается как главное условие расширения использования БПЛА в качестве дополнения к пилотируемым летательным аппаратам, а в более отдаленной перспективе - и замены этих аппаратов.
Такая оценка БПЛА обусловлена в значительной мере их успешным боевым использованием во время вооруженного конфликта на Балканах и при проведении операции "Несокрушимая свобода" в Афганистане. Так, в Афганистане к середине 2002 г. беспилотники совершили 1300 вылетов и участвовали в уничтожении более 700 целей путем запуска с БПЛА управляемых ракет Hellfire или наведения ударных самолетов с помощью бортовых лазерных целеуказателей. Продолжительность полетов БПЛА Global Hawk достигала 30 ч. За это время наземным станциям передавалось иногда до 600 изображений.
В октябре 2001 г. в Министерстве обороны США была создана оперативная группа планирования БПЛА, главная задача которой заключалась в обеспечении быстрого поступления беспилотников в войска. В оперативной группе имеется девять рабочих групп, одна из которых отвечает за бортовую разведывательную аппаратуру.
Руководитель оперативной группы D. Weatherington считает, что развитие этой аппаратуры происходит по трем главным направлениям:
-приближение качества получаемой видеоинформации к стандартам телевидения высокой четкости и автоматизированное точное определение местоположения наземных целей;
-расширение использования радиолокационных станций с синтезированием апертуры и индикацией наземных движущихся целей, обеспечивающих всепогодное ведение разведки с высокой разрешающей способностью и в обширных районах;
- совместное использование РЛС разведки наземных целей сквозь лиственный покров и аппаратуры гиперспектральной съемки (HS1) для обнаружения и идентификации замаскированных и заглубленных объектов.
В США новые технические средства воздушной разведки разрабатываются управлением перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA), научно-исследовательской лабораторией ВВС, а также целым рядом радиоэлектронных промышленных компаний. К числу разработок управления DARPA относятся следующие:
- вертолетная РЛС с синтезированием апертуры RotoSAR,в которой элементы антенной системы встроены в лопасти несущего винта;
- миниатюрный лазерный локатор Jigsaw, позволяющий получать трехмерные изображения трудных для обнаружения целей (например, целей, скрытых за листвой или расположенных на узких улицах городских кварталов);
-системаNEMESYS (Near-nadirMMW Exploitation System), обеспечивающая получение трехмерных изображений целей с помощью РЛС с синтезированием апертуры, установленной на небольшом БПЛА и работающей в Ка диапазоне частот.
Совместно с ВВС и Армией США DARPA разрабатывает РЛС с синтезированием апертуры, предназначенную для наблюдения сквозь листву (FOPEN SAR). Станция работает одновременно в диапазонах VHF и UHF и обеспечивает обнаружение замаскированных стационарных целей. Показ боевых возможностей РЛС планировалось провести в 2003 г. Ее модифицированный вариант Forester («Лесник») может работать в режиме индикации движущихся целей и обеспечивает обнаружение целей и целеуказание в режиме реального времени.
РЛС разведывательных БПЛА могут быть использованы и для обнаружения минных полей. По заданию Армии США компаниями Mirage Systems и Schiebel Technology разрабатывается предназначенная для этого система, в которой используется РЛС GPR (Ground Penetrating Radar), позволяющая обнаруживать предметы, расположенные под землей. Другим элементом этой системы является приемное устройство дифференциальной спутниковой навигационной системы DGPS, интегрированное с инерциальным датчиком, стабилизированным относительно трех осей. Разрабатываемая система позволяет получать трехмерные изображения отдельных находящихся в земле предметов и точно устанавливать их местоположение. Летные испытания, для которых используется разведывательный БПЛА вертолетного типа Camcopter, проводятся с января 2002 г.
К перспективной РЛС с синтезированием апертуры относится станция, разрабатываемая научно-исследовательской лабораторией ВВС США по программе SHARP (System HRR [High-Range-Resolution] Air-to-ground Recognition Program). Специалисты считают, что использование технологии HRR (высокая разрешающая способность по дальности) позволит преодолеть ограничения существующих РЛС с синтезированием апертуры и индикацией движущихся целей (MTI) в возможностях автоматического распознавания движущихся объектов.
Указанные ограничения заключаются в том, что режим MTI обеспечивает обнаружение движущихся целей в обширном районе, но не позволяет их классифицировать. В режиме синтезирования апертуры можно классифицировать цели, но только стационарные.
В случае успешного завершения работ по программе SHARP, разработанную аппаратуру планируется использовать для расширения разведывательных возможностей стратегического разведывательного БПЛА Global Hawk.
С этой же целью может быть использован комплекс бортовой разведывательной аппаратуры, разработанный компанией Raytheon. В его состав входят оптико-электронный и ИК датчики и РЛС с синтезированием апертуры и индикацией наземных движущихся целей. Оптико-электронный и ИК датчики работают в диапазоне видимого света и средневолновом ИК диапазоне. В режиме поиска они обеспечивают просмотр в течение одного дня района площадью 137 200 км2.
РЛС с синтезированием апертуры работает в X диапазоне частот в трех режимах: маршрутного наблюдения, определения местоположения целей и индикации наземных движущихся целей.
Компания Northrop Grumman в качестве главного подрядчика участвует в разработке РЛС с синтезированием апертуры по программе ВВС США MP-RTIP (Multi-Platform Radar Technology Insertion Program). Контракт на проектирование и разработку РЛС планировалось заключить в начале 2004 г.
Станция, имеющая модульную конструкцию, работает в X диапазоне частот. В качестве антенной системы используется активная антенная решетка с электронным сканированием (AESA). Отличительной особенностью и достоинством этой РЛС является возможность одновременной работы в двух режимах - синтезирования апертуры и индикации наземных движущихся целей (большинство РЛС, разработанных ранее, могут в определенное время работать только в одном из этих режимов).
Летные испытания РЛС на БПЛА Global Hawk должны начаться в 2006 г. В дальнейшем ее планируется установить на 12-ти беспилотниках (всего к 2013 г. ВВС США намерены иметь на вооружении 51 БПЛА Global Hawk).
К другим РЛС с синтезированием апертуры, разработанным в последнее время, можно отнести станции AN/APY-8 (Lynx) компании General Atomics, EL/M-2055 компании Israel Aircraft Industries и РЛС TUAVR (Tactical UAV Radar), которая разрабатывается компанией Northrop Grumman и представляет собой облегченный вариант РЛС TESAR (масса этих станций - 76 кг и 29 кг соответственно).
РЛС с синтезированием апертуры разрабатываются и в Европе.
В ФРГ в научно-исследовательском центре FGAN разрабатывается многофункциональная РЛС PAMIR (Phased Array Multifunctional Imaging Radar), работающая в Х диапазоне частот (9,45 ГГц). Используемая в ней полоса частот составляет 1800 МГц и разделена на пять независимых каналов приема сигналов. Разрешающая способность станции - 0,1 м. В качестве антенны используется фазированная антенная решетка с изменяемой конфигурацией, состоящая из 256 приемопередающих модулей. Дальность действия РЛС, которую планируется устанавливать на перспективных немецких средневысотных разведывательных БПЛА длительного полета- до 100 км.
Компания EADS Deutschland в марте 2002 г. приступила к разработке малогабаритной РЛС с синтезированной апертурой MISAR (Miniature SAR). В декабре того же года планировалось провести летные испытания этой РЛС, установленной на борту разведывательного БПЛА LUNA X-2000. Масса РЛС MISAR составляет 4 кг. Это позволяет разместить ее в предназначенном для полезной нагрузки отсеке объемом 10 дм Станция работает в Ка диапазоне частот и может вести разведку наземных целей в полосе от 500 м до 2000 м. Разрешающая способность - 50 см, потребляемая мощность - менее 50 Вт.
В Нидерландах лаборатория физики и электроники TNO разработала недорогую РЛС MiniSAR массой менее 50 кг. Станция работает в X диапазоне и предназначена для использования на БПЛА и других небольших разведывательных платформах. Антенна РЛС представляет собой активную фазированную антенную решетку. При работе станции в режиме маршрутного наблюдения разрешающая способность не хуже 30-50 см в любых погодных условиях, в режиме определения местоположения целей - 5 см. В режиме индикации наземных движущихся целей минимальная скорость цели, при которой возможно ее обнаружение, составляет 3 км/ч, точность определения скорости цели - 0,7 км/ч. Производство РЛС планировалось начать в 2004 г.
В 2005 г. американские разработчики бортовой аппаратуры для разведывательных БПЛА планируют показать телевизионную систему высокой четкости изображения (HDTV), позволяющую осуществлять точное целеуказание в режиме реального времени, и датчики для тактических БПЛА, способные обнаруживать, по меньшей мере, скрытый лиственным покровом одиночный танк, а в перспективе - и тяжелый (станковый) пулемет.
Военные специалисты США считают, что эффективным способом воздушной разведки может стать гиперспектральная съемка, различные варианты которой разрабатываются в рамках программ SPIRITT, ATACCS, HyLITE и RTIS.
Программой SPIRITT (Spectral Infrared Remote Imaging Transition Tested), предусматривается изучение возможностей получения гиперспектральных изображений с помощью РЛС с синтезированием апертуры и аппаратуры радиоэлектронной разведки, установленных на борту высотной летающей лаборатории. Работы проводятся в научно-исследовательской лаборатории ВВС США, и их планируется продолжать до 2005 г. Программа ATACCS (Airborne Targeting and Cross-Cueing System) выполняется параллельно программе SPIRITT и направлена на разработку средств целеуказания, сбора и обработки данных.
Программы HyLITE и RTIS финансирует управление по разработке аппаратуры ночного видения и электронных датчиков командования связи и электроники Армии США (NVESD).
В состав тактической системы, разрабатываемой по программе HyLITE (Hyperspectral Longwave Imaging for the Tactical Environment) входят спектральный датчик и тепловизионная камера с высокой разрешающей способностью, установленные на стабилизированной платформе и работающие соответственно в длинноволновом и средневолновом ИК диапазонах. Используемый в системе алгоритм спектральных аномалий позволяет обнаруживать замаскированные и скрытые от наблюдения цели, а тепловизионная камера формирует их детальные изображения для дальнейшего анализа. Система HyLITE может быть установлена на стратегических разведывательных БПЛА Predator и Global Hawk.
Тактическая система RTIS (Remote Tactical Imaging Spectrometr) предназначена для ведения воздушной разведки только в дневное время. Она состоит из двух блоков, установленных на стабилизированной по углу крена платформе: спектрального датчика, работающего в диапазоне видимого света, ближней и коротковолновой областях ИК спектра, и тепловизионной камеры средневолнового ИК диапазона, позволяющей формировать изображения с высокой разрешающей способностью. Для анализа сформированные изображения передаются по радиолинии передачи данных на наземную станцию.
Компанией Raytheon на базе системы AN/AAS-44 разработана многоспектральная система целеуказания (Multi-spectral Targeting System) AN/AAS-52. В состав этой системы входит тепловизор третьего поколения с решеткой фокальной плоскости (FPA), состоящей из 640x480 элементов; оптическая система, имеющая пять значений угла поля зрения; телевизионная камера цветного изображения; лазерная станция подсветки целей; трехрежимный автоматический координатор цели и ряд других устройств. По мнению специалистов компании Raytheon, шаг элемента изображения (pixel pitch) решетки фокальной плоскости - 20 мкм - является наименьшим по сравнению с этим параметром любой действующей аналогичной системы и обеспечивает очень высокую разрешающую способность системы AN/AAS-52.
Гиперспектральный датчик Aurora разработан компанией Advanced Technologies пo программе Talon Radiance.
Специалисты считают, что в ближайшей и более отдаленной перспективе основным способом увеличения возможностей обнаружения, идентификации и распознавания целей станет получение более полной информации об их сигнатурах, а не только улучшение разрешающей способности. Так, получение только двухмерного изображения плохо наблюдаемого объекта может быть недостаточным для его обнаружения до тех пор, пока оно не будет дополнено вибрационными и поляризационными характеристиками этого объекта. Можно скрыть несколько характеристик цели, но не все.
Способы автоматического опознавания целей (Automatic Target Cueing - АТС) на основании анализа вибрационных сигнатур, содержащихся в отраженных от поверхности цели сигналах РЛС с синтезированием апертуры, изучаются в научно-исследовательской лаборатории ВВС США с помощью разработанной компанией Pathfinder Technology системы VESTA (Vibro-Electronic Signature Target Analysis).
С ростом производительности боровых процессоров, с помощью которых обработка видеоинформации осуществляется на борту разведывательного БПЛА а на наземную станцию передаются только полученные результаты, могут возникнуть трудности, связанные с пропускной способностью используемых для этого радиолиний передачи данных. По состоянию на февраль 2004 г. лучшей считалась радиолиния БПЛА Global Hawk со скоростью передачи данных 274 Мбит/с.
По мнению специалистов, к 2015 г. эта скорость может быть увеличена до 548 Мбит/с, а использование более эффективных методов модуляции позволит передавать данные по радиолинии с используемой в настоящее время шириной полосы частот со скоростью до 10 Гбит/с. Оптические или лазерные линии передачи данных могут обеспечить скорости передачи на пять порядков выше, чем у любой самой совершенной радиолинии. Однако на тактических разведывательных БПЛА, которые должны действовать в любых погодных условиях, использование этих линий не представляется возможным.
Лазерные локаторы с селекцией по дальности (LADAR и LIDAR) будут дополнять обычные РЛС, обеспечивая получение трехмерных изображений предполагаемых целей в реальном масштабе времени. Преимуществами лазерных локаторов перед другими средствами разведки считаются следующие:
- возможность использования локаторов в условиях применения противником средств, затрудняющих ведение наблюдения;
-более эффективная идентификация целей за счет высокой разрешающей способности, которую можно получить на частотах оптического диапазона;
- более точная оценка степени поражения целей.
В последние годы заметно активизировались работы по созданию тактических систем беспилотной радиоэлектронной разведки (РЭР), предназначенных для решения трех основных задач: обнаружение источников электромагнитных излучений, извлечение информации из перехваченных сигналов, технический анализ новых сигналов.
В июле 2001 г. Армия США заключила контракт с тремя американскими компаниями на разработку беспилотной тактической системы РЭР по программе DTSP (Division TUAV SIGINT Program). Аппаратуру этой системы, производство которой начнется не ранее 2008 г, планируется устанавливать на разведывательных БПЛА Shadow 200, которые станут воздушным элементом системы радиоэлектронной войны Prophet.
Armada International. - 2004. - № 2. - P. 34, 36,64,66. Jane's International Defense Review. - 2004. - January. - P.59; 2002. - September. - P.47-54.
