2014-09-21 13:20:01
Narodowe systemy radiolokacyjne dla Tarczy Polski
Uwaga śledzących postępowanie w sprawie pozyskania zestawów obrony powietrznej średniego zasięgu kryptonim Wisła skupiona jest obecnie na rywalizacji dwóch pozostających „w grze” podmiotów zagranicznych – Raytheon Integrated Air and Missile Defense z zestawem Patriot oraz MBDA France z systemem SAMP/T (Mamba). Warto jednak wskazać, że polski przemysł obronny posiada własne, zaawansowane rozwiązania w niektórych sektorach związanych z szeroko pojętą obroną powietrzną. W tekście przybliżymy polskie, narodowe, rozwiązania w zakresie radiotechniki, które mogą stanowić uzupełnienie planowanych systemów – w szczególności chodzi tu o ofertę koncernu MBDA, który sugeruje, że w wypadku zwycięstwa zestawu SAMP/T w polskim przetargu, zostaną one włączone do pozyskiwanego systemu obrony powietrznej.
P-18PL, czyli „to nie Laura”
Prace nad rozwojem nowej generacji systemów radiolokacyjnych dla systemów obrony powietrznej zainicjowało Szefostwo OPL Ministerstwa Obrony Narodowej. Zgodnie z założeniami wojska jednym z zasadniczych środków wykrywania i śledzenia celów dla zestawów rakietowych obrony przeciwlotniczej średniego zasięgu Wisła i krótkiego zasięgu Narew ma być trójwspółrzędna mobilna ostrzegawcza stacja radiolokacyjna dalekiego zasięgu P-18PL. Oznaczenie radaru ma charakter umowny na etapie projektowym.
Opracowanie stacji radiolokacyjnej rozpoczęto w Bumar Elektronika S.A. (obecnie PIT-Radwar S.A.), a stacja powstaje w ramach projektu badawczo-rozwojowego nr O ROB 0042 001 „Opracowanie prototypu radaru P-18PL wstępnego wskazywania celów pracującego w paśmie metrowym, ze skanowaniem fazowym w dwóch płaszczyznach dla Zestawów Rakietowych Obrony Przeciwlotniczej (ZROP)" przy współpracy z Wojskową Akademią Techniczną. Praca jest realizowana od 2011 roku, a w grudniu 2012 roku konsorcjum obu podmiotów podpisało umowę z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju na wykonanie prototypu radaru do grudnia 2016 roku. Po sprawdzeniu technologii w warunkach poligonowych i zakończeniu badań z wynikiem pozytywnym, technologie stacji mogłyby być zaimplementowane w docelowym radarze wdrożonym do Sił Zbrojnych RP. Koszt opracowania P-18PL wynieść ma 42,686 mln PLN, z tego dofinansowanie z NCBiR 36,710 mln PLN.
Radar 1RŁ131, czyli P-18 Laura na stanowisku. Pozostawienie pasma metrowego VHF w gestii wojska umożliwia rozwój polskiego radaru dalekiego zasięgu pracującego na częstotliwościach 30-300 MHz (NATO A/B). fot. Tomasz Kwasek/Dziennik Zbrojny.
Zgodnie z założeniami projektu "P-18PL" będzie nową stacją, a nie modernizacją radaru P-18 Laura (1RŁ131 Tierek) produkcji ówczesnego ZSRR. Jedyne podobieństwo to pasmo pracy obu urządzeń – metrowe (NATO VHF). Z uwagi na długość fali nośnej, zbliżonej do fizycznych rozmiarów konstrukcji metalowych statków latających, radary pracujące w paśmie VHF pozwalają na wykrywanie z dużej odległości obiektów o niskiej skutecznej powierzchni odbicia radiolokacyjnego, w tym bezzałogowców i samolotów trudnowykrywalnych. Inną zaletą pasma metrowego jest niskie tłumienie sygnału radiolokacyjnego w atmosferze w porównaniu do krótszych pasm roboczych, także w chmurach i w czasie opadów oraz mniejsze możliwości zwalczania takich radarów przez rakietowe systemy przeciwradiokacyjne i systemy zakłóceń aktywnych.
Nowy radar będzie trójwspółrzędną stacją radiolokacyjną dalekiego zasięgu. Z uwagi na podstawowe zadanie współpracy z zestawem rakietowym obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej średniego zasięgu Wisła, radar ma dysponować zdolnością do jednoczesnego wykrywania zarówno obiektów aerodynamicznych, jak i rakiet balistycznych. Włączenie radaru w system łączności i przesyłania danych, np. opracowywany przez polskie podmioty, m.in. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Centrum Techniki Morskiej S.A., Wojskowe Zakłady Łączności nr 1, Transbit Sp. z o.o., Enigma Sp. z o.o. i oraz PIT-Radwar, ma pozwolić na automatycznie przekazywanie informacji o wykrytych i śledzonych obiektach, a także dane o ujawnionych źródłach zakłóceń aktywnych. Dodatkowym trybem pracy radaru będzie praca pasywna, bez emisji elektromagnetycznej z własnej anteny, a wykrywanie i śledzenie celów będzie możliwe poprzez odbiór sygnałów generowanych przez inne stacje tego samego typu.
W zależności od miejsca w systemie obrony powietrznej i zadań stacja będzie mogła pracować w kilku trybach – jako radar ostrzegawczy wstępnego wykrywania celów dla zestawów rakietowych obrony powietrznej i informacji radiolokacyjnej dla systemów nadzoru przestrzeni powietrznej, jako radar wczesnego ostrzegania i wstępnego wykrywania obiektów o niskiej sygnaturze radiolokacyjnej dla systemów nadzoru przestrzeni powietrznej, jako radar wczesnego ostrzegania przed atakiem rakietowym przy użyciu pocisków balistycznych, pozwalający na naprowadzanie systemów kierowania ogniem zestawów obrony powietrznej i jako radar pasywny wykrywający cele przy wykorzystaniu sygnału wypromieniowanego przez inne nadajniki.
Model koncepcyjny jednostki antenowej radaru VHF dalekiego zasięgu. Konstrukcja jednostki antenowej jest podobna do stacji radiolokacyjnej 1Ł119 Niebo-SWU i RLM-M kompleksu Niebo-M.fot. Tomasz Kwasek/Dziennik Zbrojny.
Radar o roboczej nazwie P-18PL będzie posiadał antenę z autonomicznymi chłodzonymi powietrzem modułami nadawczo-odbiorczymi i elementami promieniującymi. Antena aktywna AESA pozwoli na elektroniczne kształtowanie wiązek nadawczych w elewacji i azymucie, sterowanie mocą sygnału elementów promieniujących, a także dużą elastyczność w zakresie zmiany częstotliwości pracy, jak i sposobu kodowania sygnałów. Każdy moduł anteny będzie powiązany z torem odbiorczym cyfrowo-analogowym, co pozwoli na reprogramowanie radaru i cyfrowe formowanie wiązek nadawczo-odbiorczych. System nadawczo-odbiorczy będzie zbudowany w koncepcji urządzenia programowalnego - Software Definied Radar - co umożliwi np. emulację pracy starego radaru P-18 i utrudni stwierdzenie, jaka stacja radarowa przeszukuje przestrzeń powietrzną.
System przetwarzania sygnałów ma pozwolić na cyfrowe formowanie wiązek odbiorczych w obu płaszczyznach, dostosowanych do wybranego trybu pracy, wykrywanie i śledzenie samolotów, pocisków manewrujących, rakiet balistycznych na całym torze lotu, śmigłowców, w tym w zawisie oraz ich klasyfikację, jako typu celu, np. samolot, śmigłowiec, pocisk manewrujący, pocisk balistyczny, mały obiekt powietrzny, np. bezzałogowy statek powietrzny. Radar będzie posiadał system identyfikacji „swój-obcy" (IFF) z odrębną anteną i interrogatorem dalekiego zasięgu IDZ-50 Kwisa.
Wymagania zakładają mobilność stacji radiolokacyjnej – taktyczną, realizowaną w postaci umieszczenia modułów radaru na podwoziach samochodów ciężarowo-terenowych oraz strategiczną, pozwalającą na przewożenie samolotami klasy C-130 Hercules i co determinuje masę i wymiary systemu w pozycji transportowej. Antena radaru, o relatywnie dużej aperturze, charakterystycznej dla stacji pracującej w tym paśmie, będzie składana mechanicznie, zapewniając wymagany czas przejścia z położenia marszowego do bojowego. Stacja będzie składała się z dwóch głównych elementów: modułu antenowego z napędami i modułu obróbki sygnału z kabiną operatorów, które będą mogły być oddalone od siebie o 1 km. Jako nośniki stacji mają być wykorzystane pojazdy Jelcz w układzie 6x6 (antena) i 4x4 (kabina). Zasilanie zapewnią dwa agregaty prądotwórcze holowane przez oba pojazdy.
Gunica i PaRaDe w jednym, czyli PCL/PET
Innym systemem wykrywania obiektów dla systemów obrony powietrznej średniego i krótkiego zasięgu będzie miltistatyczny hybrydowy system radiolokacji pasywnej Passive Coherent Location/Passive Emitter Tracking (PCL/PET).
Opracowanie systemu rozpoczęto w konsorcjum prowadzonym przez PIT-Radwar S.A., w ramach projektu badawczo-rozwojowego nr O ROB 0043 001: „Opracowanie systemu radiolokacji pasywnej na potrzeby zestawów rakietowych obrony przeciwlotniczej (ZROP)", przy współpracy z Politechniką Warszawską i AM Technologies Polska Sp. z o.o. Praca jest realizowana od 2011 roku, w grudniu 2012 roku konsorcjum podpisało umowę z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju na wykonanie czterech demonstratorów stacji do grudnia 2016 roku. Po badaniach w warunkach poligonowych i zakończeniu testów z wynikiem pozytywnym, technologie systemu mogłyby być zaimplementowane w docelowym radarze wdrożonym do Sił Zbrojnych RP. Koszt opracowania modułu PCL/PET wynieść ma 45 mln PLN, z tego dofinansowanie z NCBiR 38,7 mln PLN. Podobnie jak w przypadku stacji radiolokacyjnej pracującej w paśmie metrowym, program zainicjowało ówczesne Szefostwo OPL Ministerstwa Obrony Narodowej.
System PCL/PET ma korzystać z dwóch projektów: stacji rozpoznania PET PRP-25 Gunica i radaru pasywnego PCL PaRaDe (na zdjęciu antena demonstratora). fot. PIT-RADWAR/Tomasz Kwasek/Dziennik Zbrojny.
W budowie systemu są wykorzystywane doświadczenia z eksploatacji opracowanej przez Bumar Elektronika i AM Technologies stacji rozpoznania pokładowych systemów elektronicznych PET PRP-25 Gunica oraz demonstratora urządzenia PCL - Passive Radar Demonstrator (PaRaDe), zbudowanego przez Instytut Systemów Elektronicznych Politechniki Warszawskiej. Stacje Gunica są od 2010 roku wdrożone w pododdziałach rozpoznania radioelektronicznego Sił Powietrznych, natomiast PaRaDe powstał w latach 2009-2011 i został przetestowany w kolejnych latach podczas ćwiczeń i manewrów Sił Zbrojnych RP.
Zadaniem systemu radiolokacji pasywnej PCL/PET ma być wykrywanie, lokalizacja i śledzenie obiektów powietrznych za pomocą kombinacji dwóch metod detekcji - Passive Coherent Location, czyli lokalizacji przy wykorzystaniu promieniowania lokalnych emiterów oraz Passive Emitter Tracking, tj. wykrywania sygnałów emitowanych przez systemy pilotażowo-nawigacyjne pokładowe statków powietrznych. Oba systemy mają ze sobą współpracować w celu zwiększenia prawdopodobieństwa wykrycia i uzyskania ciągłości i dokładności śledzenia. Stacja ma składać się z trzech podsystemów: modułu PET-ELINT, przeznaczonego do lokacji i analizowania – w paśmie 0,5-18 GHz – emisji generowanych przez pokładowe urządzenia elektroniczne, np. radary pokładowe, wysokościomierze radiolokacyjne, nadajniki IFF, urządzenia nawigacyjne, czy systemy zakłóceń aktywnych, modułu PET-COMINT do analizy urządzeń łączności oraz modułu PCL, wykrywającego i analizującego zakłócenia emisji tzw. nadajników okazjonalnych, radia FM, telewizji DVB-T, czy telefonów komórkowych i na tej podstawie określających położenie obiektów w przestrzeni.
Mobilny system PCL/PET będzie posiadał kilka torów odbiorczych. Pierwszym z nich jest cyfrowy moduł odbiorczy ELINT do wykrywania sygnałów radiolokatorów pokładowych. Drugim będzie moduł odbiornika COMINT, służący do śledzenia źródeł emisji radiowych sygnałów komunikacyjnych oraz moduł odbiornika sygnałów systemów identyfikacji radiolokacyjnej IFF, pracujących zarówno w standardzie Mark X/XII, jak i pochodzenia rosyjskiego. Odrębny, opracowywany dla podsystemu PCL układ anten odbiorczych i obróbki sygnałów będzie nowym podsystemem pasywnym z anteną o większych możliwościach niż w demonstratorze PaRaDe. W kolejnym etapie rozwoju planowana jest aprecjacja możliwości o zdolność lokalizacji celów, przy wykorzystaniu sygnałów tzw. radarów niekooperujących. Oba podsystemy - PET i PCL - będą miały nowe układy przetwarzania i analizy emisji, w tym oprogramownie dokonujące fuzji wykrytych sygnałów w celu zwiększenia dokładności śledzenia.
Praca podsystemu PET będzie oparta na zasadzie pomiaru czasu nadejścia wykrytego sygnału elektromagnetycznego Time Difference Of Arrival (TDoA), stosowanej w wielu systemach rozpoznania np. polskim Gunica, czeskim VERA, czy rosyjskim Kolczuga. Z kolei podsystem PCL ma wykorzystywać zakłócenia w promieniowaniu elektromagnetycznym lokalnych okazyjnych emiterów. System rejestruje sygnał z nadajnika, tzw. sygnał referencyjny, a także sygnał obserwacyjny zawierający odbite od występujących w przestrzeni obiektów kopie sygnału nadawanego. Detekcja następuje wskutek korelacji sygnału odebranego z obserwowanej sceny z sygnałem referencyjnym.
Koncepcja stacji rozpoznania elektronicznego PCL/PET. rys. PIT-Radwar.
W związku z wymogiem uzyskania jak najdokładniejszych pomiarów lokalizacyjnych emitowanych sygnałów w podsystemie pasywnego wykrywania sygnałów jeden zestaw PCL/PET mają tworzyć cztery mobilne stacje rozpoznawcze, z tego jedna pracująca jako główna, a trzy – współpracujące. Stacje będą umieszczone na podwoziach samochodów cieżarowo-terenowych Jelcz w układzie 8x8 – w konfiguracji: kabina operacyjna i dwa maszty antenowe na jednym nośniku. Gabaryty i masa poszczególnych stacji mają umożliwić transport powietrznym samolotami klasy C-130.
Zarówno w przypadku stacji radarowej o roboczym oznaczeniu P-18PL, jak i systemu PCL/PET opracowano projekt techniczny i badane są podzespoły elektroniczne obu urządzeń. Po ich pozytywnym przetestowaniu, w polskich rękach znajdą się unikatowe technologie związane z radiolokacją, które mogą być z powodzeniem użyte w narodowym systemie obrony powietrznej, nazywanym czasem „Tarczą Polski”.
Tomasz Kwasek
