Комплекс освещения обстановки для работы в сложных
метеорологических и помеховых условиях в Арктической зоне
С.А. Львовский, В.А. Кружалов, М.Д. Парнес, М.И. Чернов
Для защиты интересов РФ в Арктике с ростом интенсивности
транспортных потоков по Северному морскому пути особо важное
значение приобретает вопрос создания и развёртывания
информативных систем освещения обстановки.
Концерн «Гранит-Электрон» (входит в состав Корпорации «ТРВ»)
имеет многолетний опыт разработки многофункциональных
радиоэлектронных комплексов освещения обстановки различного
базирования.
Особенностями эксплуатации таких систем в Арктике являются
широкий диапазон рабочих температур, высокие ветровые
нагрузки, возможность обледенения, а также удалённость от
центров обслуживания и ремонта. Последнее обстоятельство
требует обеспечения высокой надёжности и независимого от
стационарных сетей энергоснабжения.
Кроме того, в перечне функциональных задач, решаемых
системой, должны присутствовать задачи освещения
навигационной, метеорологической и ледовой обстановки, что
обеспечивается соответствующей обработкой принятых
радиолокационных сигналов.
В сложных метеорологических и геофизических условиях, при
воздействии естественных и искусственных помех возможны
резкие нарушения в работе глобальных навигационных
спутниковых систем.
Создание локальных автономных радионавигационных систем,
являющихся составной частью систем освещения обстановки и
развертываемых в акваториях с повышенной сложностью
судовождения, является одним из наиболее перспективных
решений.
Глобальные навигационные системы
(ГЛОНАСС, GPS) в
Арктической зоне работают неустойчиво и не обеспечивают
точности для проводки судов в Арктике.
Это обусловлено особенностями построения спутниковых
группировок ГЛОНАСС и GPS, а также мощным электромагнитным
воздействием со стороны арктического аврорального кольца.
Концерн «Гранит-Электрон» разрабатывает
технологию
многодиапазонного радиоэлектронного комплекса, в составе
которого — Модуль освещения обстановки. Модуль создан на
базе неподвижных антенн и работает в нескольких наиболее
информативных частотных диапазонах.
Модуль предназначен для решения следующих задач:
- освещения в активном режиме надводной, метеорологической и
ледовой обстановки;
- анализа параметров принятых отражённых сигналов и
классификации обнаруженных объектов, в том числе БПЛА и БЭКи,
а также определения характеристик гидрометеоров и ледовых
образований;
- решения задач радиотехнической разведки в частотных
диапазонах работы активного канала;
- подготовки и передачи полученной информации в центральный
командный пункт и обмена информацией по специализированному
каналу связи.
Высокая надёжность комплекса обеспечивается прежде всего
отсутствием подвижных частей в антенной системе, в которой
обзор пространства осуществляется неподвижной фазированной
антенной решёткой (ФАР).
Преимуществами антенных систем с ФАР являются:
- обеспечение электронного сканирования по заданному закону
(в том числе стохастическому) и в заданном темпе,
варьируемому в широких пределах;
- возможность гибкого формирования диаграммы направленности
под решение конкретной функциональной задачи (в том числе
адаптация формы диаграммы направленности к сложной помеховой
обстановке);
- возможность одновременного сопровождения большого
количества целей.
Следует иметь в виду ряд принципиальных ограничений,
присущих ФАР, которые необходимо учитывать при разработке
аппаратуры:
- ограниченный диапазон рабочих частот, достижимый на одном
антенном полотне, как правило не превышающий 10%;
- ограниченный сектор сканирования с помощью одного
антенного полотна, как правило не превышающий +/- 450;
- сложность и высокая стоимость изготовления.
Последнее обстоятельство может быть критичным при разработке
продукции гражданского и двойного назначения и массового
производства.
Существенное снижение стоимости комплекса на базе ФАР,
обеспечивающее экономическую целесообразность при сохранении
основных функций, может быть достигнуто за счёт построения
ФАР в пассивном варианте, использования ФАР с одномерным
(азимутальным) сканированием и применением печатной
технологии на базе большеразмерных СВЧ-плат.
В этой технологии реализуется
многослойная печатная СВЧ-плата, в каждом из слоёв которой может быть сформировано
отдельное функциональное устройство — излучающее полотно,
фазовращатели, система управления и контроля, система
распределения СВЧ-сигнала и т.д. Это обеспечивает требуемые
характеристики ФАР при относительно невысокой её стоимости.
В Концерне «Гранит-Электрон» разрабатывается пассивная
фазированная антенная решётка Х-диапазона в соответствии с
описанной выше технологией.
Для обеспечения необходимой точности определения координат и
разрешения в любых погодных условиях предлагается создание
многодиапазонного модуля, работающего в нескольких частотных
диапазонах — Х, S и Ка.
В состав такого многодиапазонного модуля могут быть включены
субмодули как всех трёх диапазонов, так и двух из
перечисленных диапазонов в любом сочетании.
На базе отдельных модулей может быть сформирована
единая
информационная сеть. Такая сеть — это совокупность работы
отдельных радиолокационных модулей и центрального командного
пункта, объединённых специализированным каналом связи для
обеспечения обмена информацией.
Интегрирование в сеть возможно также с использованием
специализированного спутника связи, но в этом случае сеть
должна располагать каналом связи с космическим аппаратом.
Проработки такого канала на базе описанных выше технологий
ведутся в Концерне «Гранит-Электрон».
С ростом интенсивности транспортных потоков по Северному
морскому пути особо важное значение приобретает вопрос
обеспечения безопасности судоходства в ледовых условиях.
В настоящий момент такие задачи решаются с помощью
специализированных радиолокационных станций или с помощью
дополнительных устройств — приставок, которые подключаются к
штатным РЛС и с помощью специализированной обработки
улучшают изображение льда.
Разработанное в Концерне «Гранит-Электрон» программное
обеспечение позволяет таким устройствам определять многие
ледовые характеристики, визуализировать их, получать
численные значения. При детальном анализе поверхности льда
можно определить его торосистость для оптимизации маршрута
проведения ледовых караванов..
Таким образом, Концерн «Гранит-Электрон» реализует задачи,
поставленные Минпромторгом РФ по созданию многодиапазонного
комплекса для контроля за морскими транспортными
перевозками, в том числе для координирования действий
ледокольных судов и ледокольных караванов и пресечения
несанкционированного судоходства в интересах обеспечения
работы Северного морского пути.
Рис. 1. Конструкция модуля в разрезе
Рис. 2. Отображение ледовой обстановки