Wiele różnych urządzeń realizujących różne funkcjonalności w jednym mniejszym urządzeniu, w dodatku łatwym w użyciu – tak scharakteryzować można zintegrowane optoelektroniczne środowisko wsparcia współczesnego pola walki. To jedyne takie na świecie rozwiązanie Wojskowa Akademia Techniczna zaprezentuje podczas Międzynarodowego Salonu Przemysłu Obronnego 2024.
„W wojsku jest wiele różnych urządzeń, które służą do uzyskania rozmaitych funkcjonalności. Mamy systemy ostrzegania o promieniowaniu laserowym, dalmierze laserowe, układy łączności laserowej czy systemy identyfikacji. Gdybyśmy chcieli wyposażyć w te wszystkie elementy jednego żołnierza, to musiałby on być obładowany szeregiem różnych rozwiązań i technologii. Pomijając ciężar i niewygodę z tym związane, pozostaje kwestia obsługi. Aby wykonać konkretną czynność, często trzeba przecież zastępować jedno urządzenie drugim. Nasz pomysł polegał na tym, żeby za pomocą możliwie niewielkiej liczby urządzeń uzyskać bardzo dużo funkcjonalności. Zdecydowaliśmy się skorzystać z dwóch urządzeń: systemu ostrzegania o promieniowaniu laserowym i dalmierza. Do nich zaimplementowaliśmy szereg innych technologii realizujących różne funkcjonalności. Efektem jest jedno miniaturowe urządzenie, które spełnia wiele różnych funkcji” – mówi twórca rozwiązania dr inż. Marek Zygmunt z Instytutu Optoelektroniki WAT.
Rozwinięta OBRA++ składa się z:
- systemu ostrzegania o promieniowaniu laserowym – LWS (Laser Warning System),
- dalmierza laserowego – LRF (Laser Range Finder),
- łączności laserowej (dane i głos) w otwartej przestrzeni – FSO (Free Space Optics),
- systemu identyfikacji „swój-obcy” – IFF (Identification Friend or Foe).
Wszystkie funkcjonalności środowiska zostały zaimplementowane w dwóch komponentach:
- dalmierzu laserowym – odpowiedzialnym za pomiar odległości, laserową transmisję danych oraz funkcję interrogatora systemu IFF,
- systemie ostrzegania OBRA++, który wykrywa i określa kierunek źródła promieniowania laserowego, odbiera dane oraz pełni rolę optycznego transpondera systemu IFF.
Jak to działa w praktyce?
System ostrzegania identyfikuje miejsce, w którym znajduje się źródło, a tym samym określa, gdzie znajduje się zagrożenie.
„Głowica wyposażona w szereg różnych sensorów pozwala określić kierunek, z którego przychodzi promieniowanie laserowe. Tego typu głowica zazwyczaj znajduje się na chronionym obiekcie, np. czołgu lub innym pojeździe, i określa kierunek, z którego taki obiekt został opromieniowany. Z reguły promieniowanie generowane jest przez dalmierze, które są zintegrowane z systemami uzbrojenia, a w związku z tym należy się spodziewać, że w krótkim okresie nastąpi wystrzelenie z tego miejsca pocisku, który trafi w obiekt” – tłumaczy dr inż. Zygmunt.
Aby jeszcze lepiej wykorzystać detektory promieniowania, twórcy postanowili wykorzystać je również w innym celu – zaimplementowali w dalmierzu laserowym funkcję transmisji danych. Detektory systemu ostrzegania, które odbierają promieniowanie, jednocześnie dekodują informacje. W jednym urządzeniu mamy więc wykrywanie promieniowania, określanie położenia źródła i odbiór transmitowanych danych.
Komunikacja podczas ciszy radiowej
„Załóżmy, że głowica znajduje się na czołgu. Dzięki naszemu rozwiązaniu możemy z dużej odległości podczas ciszy radiowej poinformować załogę, która znajduje się w tym pojeździe, że ma ona na przykład zmienić kierunek albo wykonać jakieś inne zadanie i nikt poza tą załogą nie wie o tym, że my tego typu informacje przekazujemy. Normalnie na polu walki zarządza się ciszę radiową, ponieważ emisje są dookólne, a przeciwnik posiada urządzenia, które wykrywają źródła promieniowania radiowego i wie, gdzie takie źródło się znajduje. A skoro wie, to może je zniszczyć. To oznacza, że unika się używania środków łączności, bo jeżeli się ich użyje, to w ciągu kilkunastu sekund można zostać zniszczonym. Stąd tak duża przewaga łączności laserowej – jest ona trudna do wykrycia. Trzeba by wejść w wiązkę, żeby wykryć takie promieniowanie. To jest oczywiście możliwe, ale jeżeli wejdziemy bezpośrednio w taką wiązkę, to od razu przerywamy całą łączność” – wyjaśnia naukowiec z Instytutu Optoelektroniki.
Zasięg łączności laserowej zależy m.in. od widoczności i jest prawie trzykrotnie większy od zasięgu pomiaru odległości. Oznacza to, że jeżeli dalmierz mierzy odległość na 15 km, to zasięg łączności wynosi aż 45 km.
Urządzenie umożliwia zarówno łączność jednokierunkową, jak i dwukierunkową. Wystarczy, że z głowicą lub czołgiem będzie zintegrowany drugi dalmierz. Pozwala to na aktywną współpracę i wymianę danych pomiędzy dwoma źródłami transmisji. W przypadku łączności jednokierunkowej obiekt bez problemu odbierze informacje.
„Z reguły czołg ma w systemie kierowania głowicę optoelektroniczną, która może się obrócić w stronę, z której pochodzi transmisja, ponieważ system ostrzegania wie, skąd nadajemy. I wtedy oba obiekty mogą bezpośrednio ze sobą rozmawiać. Może to być klasyczna rozmowa głosowa albo transmisja danych komputerowych” – mówi dr inż. Marek Zygmunt.
W systemie mamy zatem trzy funkcje – pomiar odległości oraz transmisję danych: w postaci rozmowy lub danych komputerowych.
Kolejnym elementem zaimplementowanym w systemie jest identyfikacja swój-obcy. „Problemem na polu walki są często warunki atmosferyczne. Jeżeli nie są wystarczająco dobre, na przykład pojawia się mgła, kurz lub zadymienie, to załoga czołgu, widząc inny czołg, nie ma stuprocentowej pewności, czy to siły własne. Nie zawsze sam kształt pojazdu pozwala na jednoznaczne rozpoznanie. Aby uniknąć ostrzału sił własnych, wystarczy dalmierz zaimplementowany w systemie kierowania ogniem lub głowica optoelektroniczna. Pozwala to wysłać zapytanie do takiej głowicy systemu ostrzegania: „Czy jesteś swój, czy obcy?”. Polega to na tym, że mierząc odległość, wysyłamy całą serię impulsów i w tych impulsach zakodowane jest to pytanie. Dzięki elementowi powodującemu modulację sygnału echa sygnał odbija się od obiektu i w tym odbiciu zawarta jest odpowiedź z określonym numerem kodowym. Sam proces zapytania niczym się zatem nie różni od pomiaru odległości. Cały proces identyfikacji trwa mniej niż 300 milisekund. W związku z tym przy pomiarze odległości na wyświetlaczu natychmiast widać informację, czy jest to obiekt własny, czy przeciwnik. Pozwala to bezzwłocznie podjąć odpowiednie działania” – podkreśla twórca systemu.
Do kogo jest skierowane to rozwiązanie?
Z tego rozwiązania może – a nawet powinien – korzystać każdy pojazd lub żołnierz na polu walki. Pozwala ono na skrytą łączność, identyfikację, przekazywanie współrzędnych celu czy pomiar odległości. Wraz z informacją z GPS o współrzędnych system pozwala „zarządzać” świadomością operacyjną na polu walki. Znacznie zminiaturyzowane wymiary oznaczają wygodę użytkowania przy jednoczesnych doskonałych parametrach funkcjonalnych.
Rozwiązanie opracowane w Instytucie Optoelektroniki we współpracy z CRW Telesystem-Mesko WAT jest jedynym takim na świecie. Oryginalne jest m.in. opracowanie dalmierzy, które transmitują dane. „A cały system integruje wszystkie technologie w jeden spójny ekosystem, którego niezwykle istotną cechą jest brak łatwo wykrywalnej emisji radiowej, co umożliwia skryte i bezpieczne realizowanie poszczególnych funkcji” – podsumowuje dr inż. Marek Zygmunt.
Opracowanie systemu OBRA++ było współfinansowane przez NCBR w ramach Programu Strategicznego pn. „Nowe systemy uzbrojenia i obrony w zakresie energii skierowanej” PS1/2014/NCBR – Umowa numer DOB 1 – 6/1/PS/2014.
***
Opracowane rozwiązanie zaprezentujemy w dniach 3 – 6 września 2024 r. w Kielcach podczas Międzynarodowego Salonu Przemysłu Obronnego.
Koniecznie odwiedźcie stoisko WAT, aby poznać innowacyjne pomysły naszych naukowców. To także doskonała okazja, aby porozmawiać z twórcami i zobaczyć na własne oczy, jak działają najnowsze technologie z Wojskowej Akademii Technicznej.
Dominika Naruszko
fot. Katarzyna Puciłowska
