Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвіду

Г.Г. Камалтинов, С.В. Кукобко, О.С. Маляренко. П.І. Кісель
15.03.17
Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвіду

Проведено аналіз сучасних способів і засобів упізнавання об'єктів на полі бою за напрямами (лініями) «земля – земля» та «літак – земля» з використанням відомостей автоматичної радіопередачі даних про свої війська та апаратури впізнавання цілей на полі бою за принципом «запит-відповідь», яким приділяється найбільша увага у світі. Розглядаються принципи побудови та функціонування засобів упізнавання на полі бою, їх тактико-технічні характеристики. Висвітлено досвід промисловості України з розробки засобів упізнавання на полі бою.

З ростом значимості дій у сучасних війнах окремих зразків озброєння та військової техніки (ОВТ) і суб’єктів збройної боротьби проблемними стають питання їх взаємного впізнавання на полі бою. Створені в останні десятиліття системи радіолокаційного впізнавання повітряних і надводних об’єктів (Mk XA, Mk XII, «Пароль») успішно застосовуються за призначенням, але вони не забезпечують вирішення задач впізнавання на полі бою.

Впізнавання на полі бою має визначати насамперед приналежність об’єктів у напрямах (лініях): «земля – земля» та «літак – земля». Вважається за доцільне на підставі аналізу наявного досвіду зі створення та застосування засобів упізнавання на полі бою в провідних країнах світу визначити раціональні напрями реалізації аналогічної за призначенням вітчизняної системи..

Питанням обґрунтування необхідності створення засобів упізнавання на полі бою, аналізу результатів створення та випробувань систем та засобів упізнавання військ (сил), зразків ОВТ і навіть окремого солдата, у тому числі використання цих засобів у складі перспективних комплектів індивідуального оснащення військовослужбовців присвячено ряд публікацій. Проведено систематизація та аналіз сучасних поглядів і досягнень щодо напрямів розвитку способів і засобів упізнавання на полі бою.

Загальні проблеми взаємного впізнавання наземних та повітряних сил і засобів. Випадки так званого «дружнього вогню» – завдання ударів по своїх або союзницьких силах, ударів по так званій «нейтральній стороні» (цивільному населенню) – траплялися в усіх війнах, у тому числі в локальних останніх десятиліть.

За даними керівництва армії США, під час операції «Буря в пустелі» із знищених 20 БМП і 9 танків були обстріляні «своїми» 17 БМП і 7 танків. Під час вводу військ в Грузію в 2008 році російські штурмовики обстрілювали свої (російські) наземні колони, а останні стріляли у відповідь.

Зі зміною характеру війн та розвитком озброєння (підвищенням дальності застосування) спостерігається зростання відносної кількості втрат від «дружнього вогню». Якщо такі втрати в першу та другу світові війни складали від 10% до 15%, то у війні в Іраку – до 80%. Необхідно зазначити, що у світових війнах сили протиборчих сторін були приблизно рівними, війна в Іраку – війна сильного проти слабкого, тому така велика частина втрат сильного від «дружнього вогню»

Крім втрат від так званого «братовбивства» (Fratricide) та загибелі цивільного населення (Neutricide) канадські експерти додають ще втрати від «чужих» через їх неправильне впізнавання і помилкове віднесення до «своїх». Як наслідки всіх помилок у відзначають:

  • втрати та ушкодження ОВТ;
  • перевитрату часу, зусиль і боєприпасів;
  • падіння згуртованості та бойового духу військ;
  • втрату довіри до вищого військового керівництва;
  • падіння ефективності дій підрозділів аж до зриву операцій;
  • надмірну обережність або надмірний ризик;
  • зростання невпевненості та втрату ініціативи командирів;
  • сумніви щодо проведення операції в умовах обмеженої видимості;
  • втрату прихильності цивільного населення;
  • політичні наслідки невдач

Усі випадки «дружнього вогню» були обумовлені відсутністю надійного взаємного впізнавання військ, що й досі залишається проблемою для збройних формувань країн світу. У зв’язку з ростом застосування і небезпечності тактичних БпЛА останнім часом усе більше фахівців вважають за необхідне організацію також лінії впізнавання «земля – БпЛА».

На нашу думку, серед основних причин проблем надійного впізнавання наземних і повітряних сил (об’єктів) на полі бою слід назвати:

а) перевищення дистанції застосування сучасної зброї дальності візуального впізнавання, у тому числі з використанням оптичних засобів;

б) відсутність технічних всепогодних засобів упізнавання, які б забезпечували надійне впізнавання на відстанях, що перевищують дальності застосування зброї, в будь-який час доби (основна причина);

в) схожість зовнішніх обрисів однотипних ОВТ протиборчих сторін, що ускладнює (унеможливлює) їх впізнавання, особливо в умовах ретельного маскування ОВТ на місцевості, штучного викривлення контрастності сигнатур та дефіциту часу для впізнавання;

г) дані оповіщення про розташування та дії наземних і повітряних сил швидко застарівають, а також можуть стати доступними для розвідки противної сторони;

д) переговори під час упізнавання із застосуванням засобів радіозв’язку потребують багато часу, дані переговорів можуть стати доступними засобам радіо- та радіотехнічної розвідки, до того ж наземні й повітряні сили не завжди оснащені сумісними засобами зв’язку;

е) використання вогнів, кольорових димів та інших подібних засобів позначення “своїх” демаскує і вони легко піддаються відтворенню противною стороною;

ж) використання інфрачервоних маркерів (світлодіодів, ліхтарів, прожекторів, позначення спеціальною фарбою, що відбиває інфрачервоне опромінювання), інфрачервоного електронно-оптичного обладнання ефективно лише вночі;

е) людський фактор – помилкові дії (особливо в стресовій ситуації), недисциплінованість, недостатня навченість тощо.

Очевидно, що наведена вище багатофакторність проблем упізнавання на полі бою утруднює визначення та аналіз можливих напрямів формування відповідної досконалої системи для Збройних Сил України.

Сучасні напрями розвитку способів і засобів упізнавання на полі бою. Після війни в Іраку активізувались роботи щодо розробки та (або) впровадження систем взаємного впізнавання на полі бою.

Наприклад, у США почали створювати Battlefi eld Combat Identifi cation System (BCIS). У багатьох країнах на державному рівні створені програми розвитку таких систем та організаційні структури, що відповідають за реалізацію програм. Випускається щорічний бюлетень, у якому військові фахівці та представники промисловості повідомляють про досягнуті напрацювання, основний зміст та хід виконання відповідних програм, можливості перспективних засобів та їх окремих складових, результати розробок зразків та їх випробувань.

Серед численних способів (і засобів) упізнавання найбільш ефективними вважаються такі:

  • впізнавання, що базується на засобах автоматичної радіопередачі даних про свої війська (Radio Based Combat Identifi cation – RBCI);
  • впізнавання за допомогою радіоміток (Radio Frequency Identifi cation tags – RF tags);
  • впізнавання цілей на полі бою (Battlefi eld Target Identifi cation Device – BTID).

Розглянемо означені системи.

Система RBCI, яку ще називають Battlefi eld Force Tracking System (BFTS), або Blu-Force Tracking (BFT) System, будується на мережоцентричних принципах. У RBCI дані про місцезнаходження наземних сил, що отримуються за допомогою системи GPS, передаються самими об’єктами (силами) з дискретністю 5 хв через засоби супутникового зв’язку або в мережі УКХ зв’язку зацікавленим споживачам, у тому числі літакам штурмової авіації, артилерійським пунктам управління, іншим вогневим засобам, рис. 1.

Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвідуРис. 1. Принцип впізнавання на полі бою в системі RBCI

В активному режимі радіостанція-запитувач передає від комп’ютера координати області, в якій виявлені війська або ОВТ, і вимогу щодо позначення себе. Об’єкти, що знаходяться у цій області, порівнюють координатну інформацію в запиті зі своїм положенням і радіостанція-відповідач передає свої точні координати та ознаку належності до «своїх». Обмін здійснюється в закритих каналах зв’язку.

Координати об’єкта впізнавання (дистанція, напрямок) можуть визначатися, наприклад, за допомогою лазерного далекоміра, їх обчисленням на основі одержаних за допомогою GPS даних тощо.

Суттєвою перевагою системи RBCI над іншими є відсутність необхідності прямої видимості між «стріляючим» і об’єктом впізнавання. Літаки, кораблі (як на рис. 1) або ракетно-артилерійські системи перед стрільбою (по закритих цілях, площах) мають можливість перевірки відсутності серед цілей «своїх». Система зберігає функціональну стійкість у русі та при розсіюванні мобільних сил на місцевості.

До недоліків RBCI відносять:

  • необхідність облаштування складного в геофізичному відношенні театру бойових дій ретрансляторами сигналів зв’язку;
  • старіння даних за умов швидкого переміщення об’єктів;
  • система функціонує в повному обсязі при відсутності радіоелектронної протидії засобам зв’язку та приймачам сигналів GPS;
  • реалізація системи потребує застосування засобів автоматичного зв’язку з криптографічним захистом каналів, комп’ютерного обладнання та спеціального програмного забезпечення керування, обробки та подання результатів упізнавання

Упізнавання за допомогою радіоміток або радіомаркерів (RF tags) побудовано за такими ж принципами, що й застосування поширених радіоміток (маркерів), що використовують для контролю переміщення транспортних засобів або товарів, доступу персоналу в приміщення (електронні перепустки), пропуску пасажирів у метро. У військовій справі мітки забезпечують впізнавання ОВТ та людини. Упізнавання базується на запиті-відповіді. Мітка, що містить антену та мікросхему, приймає сигнал запиту і відповідає встановленим кодом, який може нести різноманітну інформацію. Існують пасивні, напівактивні та активні мітки.

Пасивні мітки живляться енергією, що випромінює запитувач. Відповідь формується шляхом модуляції відбитого сигналу запиту. Активні мітки мають власне джерело живлення, можуть генерувати сигнали відповіді більшої потужності, ніж пасивні, забезпечують значно більшу дальність дії, в тому числі за умов екранування лінії впізнавання людиною, рослинністю, спорудами, металевими конструкціями тощо.

Напівактивні мітки за принципом дії аналогічні пасивним, але мають батарею живлення. Їх дальність дії обмежена лише еквівалентною чутливістю приймального пристрою запитувача.

Мітки загального призначення функціонують в діапазонах радіохвиль L (860…960 МГц) та S (2,4…2,5 ГГц). Дальність упізнавання міток загального призначення в залежності від конкретного призначення, типу та діапазону радіохвиль складає від 30 см до 300 м. На навчаннях НАТО «Operation Urgent Quest” була перевірена можливість застосування міток, що запитувались сигналами літакового радіолокатора в 3-сантиметровому діапазоні. Активні мітки, що живились чотирма стандартними батарейками типу АА, спостерігались на дальностях понад 40 км. Радіомітки розглядаються як єдиний засіб упізнавання людини, малочисельних підрозділів. При цьому слід пам’ятати, що існують об’єктивні обмеження щодо завадозахищеності радіоміток.

При використанні активних міток та їх запитувачів для впізнавання окремих зразків ОВТ вони фактично повинні відтворювати аналогічне обладнання систем BTID.

Українським аналогом радіоміток упізнавання є аварійний відповідач «Муссон-502», що визначає місцезнаходження об’єктів, які терплять лихо. Відповідач випромінює сигнал при прийманні зондувального сигналу РЛС 3-сантиметрового діапазону. Сигнал відповіді – імпульс тривалістю 100 мкс з 12 періодами частотної модуляції в діапазоні (9200…9500)±60 МГц. На екрані РЛС сигнал відповідача відображається у вигляді серії дуг або пунктирної лінії, що виходить з точки місцезнаходження об’єкта. Дальність виявлення об’єкта з відповідачем літаковими РЛС з висоти 1 км – 55,6 км. Маса відповідача з кронштейном для кріплення – 1,7 кг.

Найбільш поширеними в теперішній час є системи BTID, що призначені для впізнавання ОВТ у форматі «друг-невідомий». Сутність його не відрізняється від загального впізнавання системи IFF (Identifi cation Friend or Foe – упізнавання «друг-ворог») Mk XII. Термін «друг-невідомий» був введений у військову практику з оглядом на те, що об’єкт упізнавання, який не відповідає на запит, не обов’язково є ворожим об’єктом.

BTID є подальшим вдосконаленням системи BCIS. Вимоги до апаратури BTID були визначені за стандартом STANAG 4579, що був прийнятий в 2001 році. Система BTID побудована за принципом «запит-відповідь». Запит може здійснюватися в Х-діапазоні (коротка частина сантиметрового діапазону – 2…3 см), або в міліметровому (Ка-діапазоні), а також в оптичному діапазоні (лазерним пристроєм). Відповідь випромінюється в міліметровому, сантиметровому діапазоні або в дециметровому – на частоті відповіді системи Mk XII. Для забезпечення імітостійкості впізнавання формування та обробка сигналів можуть здійснюватись з використанням криптографічного обладнання. В інтересах прихованості (низької імовірності перехоплення і виявлення – Low Probability of Intercept and Low Probability of Detection) використовуються сигнали з широким спектром.

Конструктивно апаратура виконується окремими блоками для забезпечення багатоваріантності розміщення системи. Вогневі засоби (танки, ударні вертольоти,штурмовики і т. д.) обладнуються запитувачами або запитувачами-відповідачами. Інша військова техніка обладнується відповідачами. Апаратура впізнавання функціонально пов’язується з апаратурою керування вогнем або із загальносистемним комп’ютерним обладнанням. У деяких країнах апаратура BTID інтегрується з лазерними пристроями впізнавання окремого солдата – Dismounted Soldier Identifi cation Device (DSID).

Антена запитувача може бути жорстко прив’язаною до напрямку ствола (прицілу) або рухатись автономно, що дозволяє впізнавати об’єкти, які виявлені поза напрямком (сектором) прицілювання. Вмикання впізнавання здійснюється автоматично центральною апаратурою керування або (наприклад, на танках) органом вмикання лазерного далекоміра, або вручну оператором (стрільцем).

Прикладом реалізації BTID є комплекти апаратури запитувач-відповідач AN/VSX-4 (рис. 2) та відповідач AN/VSC-9 виробництва США.

Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвіду
Рис. 2. Встановлення запитувача-відповідача AN/VSX-4 на танку М1 Abrams

Система BTID створювалась для зниження ризику ураження своїх сил, у тому числі в несприятливих умовах навколишнього середовища. Впізнавання (запит і відповідь) здійснюється на частоті 38 ГГц. Дальність упізнавання – до 5500 м в лінії «земля – земля» і до 8000 м в лінії «повітря – земля». Сигнали запиту випромінюються в секторі ±1,3º. Результат упізнавання виводиться на приціл. Відповідач «обслуговує» простір 360º по азимуту, від мінус 10º до 45º по куту місця.

Імітостійкість забезпечується криптоалгоритмом. Для введення ключів використовується пристрій AN/CYZ-10 (C) (один на батальйон). Ключові елементи зберігаються в батальйонній або бригадній ланці.

Компанії «Raytheon» (США) і «Thales» (Франція) розробили і перевірили свою апаратуру BTID в лінії «повітря – земля» для впізнавання наземних сил. Під час навчань «Operation Bold Quest» (рис. 3) було показано ефективне розділення «своїх» і «чужих» об’єктів за допомогою системи в умовах інтенсивної забудови, поганої погоди і малої видимості. Під час навчань НАТО «Operation Urgent Quest» бортова апаратура BTID, що була встановлена на літаку Harrier, забезпечила впізнавання наземних об’єктів на дальностях до 20 км

Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвіду
Рис. 3. Встановлення підвісного контейнера апаратури BTID компанії «Raytheon» на літаку F/A-18

Іспанія стала четвертою державою після США, Великобританії та Франції, які мають власні системи впізнавання на полі бою. Іспанська фірма «Indra» почала розробку апаратури BTID у 2003 році в рамках програми AMIGOS (Advanced Military Identifi cation for Ground Operational Systems) і після успішних випробувань у 2008 році на власному полігоні провела в 2011 році також випробування на сумісність з апаратурою інших країн на багатонаціональних навчаннях «Bold Quest’11». На рис. 4, а показаний комплект іспанської апаратури (збільшено – панель керування та індикації), на рис. 4, б – встановлення відповідача на автомобілі (демонстраційний варіант).

Cлід звернути увагу, що в Україні ще наприкінці 80-х – початку 90-х років минулого століття була проведена розробка засобів упізнавання на полі бою (Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут, ДКР «Анчар»), що за принципами побудови та застосування можна віднести до апаратури типу BTID. У каналі запиту використовувався міліметровий діапазон радіохвиль, у каналі відповіді – VII діапазон системи «Пароль». Дослідні зразки основних складових виробу «Анчар» були виготовлені й випробувані, але ДКР завершити не вдалося.

Впізнавання об'єктів на полі бою: аналіз світового досвіду
Рис. 4. Апаратура BTID фірми «Indra»

Перевагою системи BTID з використанням принципів побудови виробу «Анчар» (відповідь у VII діапазоні) є те, що за умови доповнення його приймачем та декодером VII діапазону він може одночасно замінити відповідач типу 1Л26. Тим самим додатково буде забезпечено упізнавання в лінії «літак – земля» існуючими літаковими запитувачами системи «Пароль» 6231, якими оснащуються штурмовики та бомбардувальники Повітряних Сил України.

Відзначимо спроби застосування елементів існуючої системи радіолокаційного впізнавання, що в англомовній літературі позначають IFF, в лінії «літак – земля» для впізнавання наземних об’єктів. У системі радіолокаційного впізнавання НАТО Mk XA (Mk XII) відсутні режими або спеціальні сигнали (коди) упізнавання наземних об’єктів, як в системі «Пароль».

Режими або сигнали окремого впізнавання надводних об’єктів теж відсутні, однак встановлення запитувачів і відповідачів на надводних об’єктах здійснюється. Розміщення відповідачів Mk XA (Mk XII) на наземних об’єктах не передбачалось стандартами і практично не здійснювалось, хоча в огляді [David J. Bryant, David G. Smith Comparison of Identify-Friend-Foe and Blue-Force Tracking Decision Support for Combat Identifi cation: Technical Report. – Toronto: Defence R&D Canada, 2011] згадуються спроби США помічати свої наземні сили у В’єтнамі за допомогою відповідачів Mk XA.

Французька фірма «Thales» у розвиток цієї теми розробила систему «Phoenix-2», що позначила як реверсну версію літакової апаратури Mk XA. На штурмовиках розміщуються запитувачі, на наземних об’єктах – відповідачі. Апаратура спряжена з оглядово-прицільним комплексом і навігаційною системою літака. Запитувач має також вихід на систему BFT. Результати навчань показали прийнятність такого рішення.

Нагадаємо ще раз, що в системі «Пароль» передбачені лінії впізнавання «літак – земля» та «корабель - земля» з використанням спеціальних кодів у І та ІІІ режимах VII діапазону. У військах, однак, відсутні наземні відповідачі типу 1Л26, що не дозволяє реалізувати наявні можливості системи.

Висновки:

1. Серед відомих варіантів побудови систем впізнавання об’єктів на полі бою найбільш поширеними і ефективними є системи типу BTID. Вони розбудовуються у відповідності до вимог сучасних міждержавних регламентів (STANAG) з використанням перспективних радіоелектронних пристроїв сантиметрового й міліметрового діапазонів радіохвиль – в каналі запиту, та міліметрового, сантиметрового й дециметрового діапазонів – в каналі відповіді, широкосмугових радіосигналів, криптографічного обладнання та спеціальних засобів оброблення й візуалізації отриманої інформації.

2. За результатами аналізу світового досвіду створення систем BTID Україна свого часу випереджала в цьому напрямі майже всі країни світу. Сучасний рівень розвитку вітчизняної спеціальної радіоелектроніки можна вважати достатнім для державної підтримки розробки національної системи впізнавання на полі бою. Найбільш раціональним вбачається шлях розроблення такої системи спільно з однією з країн – членів НАТО.


Автори:
Г. Г. Камалтинов, кандидат технічних наук
С. В. Кукобко, кандидат технічних наук
О. С. Маляренко, кандидат технічних наук, Науковий центр Повітряних Сил ХНУПС, Харків
П. І. Кісель, кандидат технічних наук, Центральний НДІ ОВТ ЗСУ, Київ


Рецензент: С. В. Лапицький, д-р техн. наук, проф. (Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України, м. Київ)

УДК 621.396.963.8

Даний матеріал відноситься до авторських публікацій.
Думка редакції може не збігатися із точкою зору авторів матеріалів.


Використані джерела:
Озброєння та військова техніка, 2016, 4 (12) ISSN 2414-0651