Nawigacja satelitarna w lotnictwie wojskowym (pobierz)

NAWIGACJA SATELITARNA W LOTNICTWIE WOJSKOWYM
Technika satelitarna inspirowana była przez wojskowych i dla wojskowych. Okres zimnej wojny powodował
nakręcanie spirali zbrojeń. Dla efektywnego wykorzystania środków raŜenia niezbędne były nie tylko systemy
ich przenoszenia, ale takŜe precyzyjne określenie połoŜenia celu i czynnika przenoszącego środki raŜenia.
Propozycja utworzenia niezaleŜnego układu odniesienia w postaci systemu satelitów wykonujących lot wokół
Ziemi po znanej trajektorii spotkała się z aprobatą sfer rządowych pod jednym warunkiem, Ŝe system ten będzie
słuŜył nie tylko wojsku, a przede wszystkim gospodarce narodowej kraju inwestującego. Obecnie GPS jest
dostępny dla wszystkich krajów świata i słuŜy rozwojowi gospodarki w ujęciu globalnym. ZałoŜenia wstępne tj.
wykorzystanie do celów wojskowych nadal stanowi priorytet w procesach modernizacji tego systemu.
W lotnictwie wojskowym system GPS jest stosowany w nawigacji we wszystkich fazach lotu oraz w kontroli
ruchu statków powietrznych.
Czynnikami generującymi rozwój nawigacji satelitarnej są przede wszystkim:
samoloty nowej generacji,
bezpilotowe statki powietrzne,
nowoczesne środki raŜenia.
1.
Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez samoloty nowej generacji
1.1. Nawigowanie statkiem powietrznym w przestrzeniach kontrolowanych, nie kontrolowanych i
strefach wydzielonych
Wykorzystanie techniki satelitarnej do nawigowania statkiem powietrznym w przestrzeniach
kontrolowanych stanowi zdublowanie systemu kontroli lotów statków powietrznych. PołoŜenie
samolotów wykonujących loty w korytarzach przelotu, nad obiektami nawigacyjnymi kontrolowane są
w oparciu o dodatkowe informacje z systemu GPS. Pilot wykonujący lot nad obszarem nie
kontrolowanym wykorzystuje do nawigowania systemy znajdujące się na pokładzie samolotu.
Systemy satelitarne określają pilotowi parametry lotu. W przypadku gdy samolot wyposaŜony jest w
systemy inercyjne, pilot ma moŜliwość wykorzystania wszystkich danych nawigacyjnych do
wykonania zadania. Na rysunku nr 1 pokazano zarejestrowany lot samolotu AN2 nad lotniskiem
Dęblin. Rejestrowanie trasy lotu daje moŜliwość przeprowadzenia analizy lotu po jego wykonaniu,
wykazaniu błędów w nawigowaniu oraz pokazaniu sytuacji niebezpiecznych wynikających z
nieprzestrzegania przepisów lotu.
Rys. 1. Trasa lotu samolotu AN2 nad lotniskiem Dęblin podczas podejścia do lądowania.
1.2. Wykonywanie rozpoznania terenu i poszukiwanie obiektów pola walki
Systemy satelitarne ze względu na dokładność wyznaczania pozycji w separacji sekundowej są
szczególnie przydatne do wykonania rozpoznania w terenie przygodnym w celu poszukiwania
obiektów pola walki. Precyzyjne określenie połoŜenia obiektu ruchomego lub nieruchomego i
przekazanie tej informacji w sposób automatyczny do dowódcy, który podejmuje decyzję o uŜyciu
środków raŜenia jest gwarancją minimalizacji środków do unieruchomienia obiektu przeciwnika oraz
skutecznego oddziaływania na ten obiekt.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
1.3. Wykonywanie ataków na cele naziemne (ruchome i nieruchome)
•
po rozpoznaniu samodzielne wykonywanie ataku
Wykonanie rozpoznania obiektu naziemnego (ruchomego lub nieruchomego), określenie
współrzędnych tych obiektów przez samoloty lub śmigłowce pozwala na wykonanie
skutecznego uderzenia po powtórnym podejściu do celu. Informacja o obiektach naziemnych
moŜe być takŜe przekazana przez pilota do następnych załóg samolotów i śmigłowców
bojowych w celu wykonania kolejnych ataków na rozpoznane obiekty. W przypadku
rozpoznania obiektów ruchomych bardzo istotną informacją będzie wiadomość podana do
dowódcy kierującego całą akcją o kierunku przemieszczania się ugrupowania wojsk (kolumn
czołgów, bojowych wozów, piechoty).
•
naprowadzanie lotnictwa na cele naziemne przez oficera naprowadzania (po określeniu
parametrów celu na rubieŜy styczności wojsk)
Dzięki technice satelitarnej wykonanie naprowadzania lotnictwa na cel naziemny przez
nawigatora stało się bezpieczniejsze i łatwiejsze. Proces określenia współrzędnych obiektu na
który mamy naprowadzić lotnictwo, dzięki dalmierzom laserowym stał się procesem
automatycznym. Informacja o połoŜeniu obiektu w terenie zostaje przesłana na pokład samolotu
lub śmigłowca wykonującego atak automatycznie. Pilot posiada takŜe informację o połoŜeniu w
terenie nawigatora naprowadzania. Ma to decydujące znaczenie dla jego bezpieczeństwa ze
względu na wielkość strefy raŜenia odłamków. Podstawą sukcesu wykonania zadania jest
skrytość działania i precyzja wyjścia na obiekt uderzenia. Dzięki systemom satelitarnym
nawigator naprowadzania wykorzystując środki techniczne jest w stanie zrealizować te
wymagania.
Rys. 2. Lot wykonany na symulatorze lotu TS 11 Iskra w naprowadzeniu na cel naziemny.
1.4. Naprowadzanie na cele nawodne przez nawigatora naprowadzania będącego na okręcie z
wykorzystaniem stacji radiolokacyjnej
W praktyce naprowadzanie lotnictwa na cele nawodne z pokładu okrętu róŜni się od naprowadzania ze
stanowiska dowodzenia moŜliwością przemieszczania się okrętu podczas naprowadzania. Precyzyjne
naprowadzanie na cele nawodne uzaleŜnione jest więc od dokładnego określenia współrzędnych
przemieszczającego się okrętu na którym zamontowano stacje radiolokacyjne.
1.5. Podejście do lądowania i lądowanie na wybranym lotnisku
Wykorzystanie techniki satelitarnej do zabezpieczenie podejścia i lądowania statku powietrznego na
dowolnie wybranym lotnisku jest problemem, który musi być rozwiązany. Z punktu widzenia
ekonomicznego zastosowanie tej technologii jest rozwiązaniem najtańszym. Systemy stacjonarne
montowane na lotniska typu ILS, MLS są systemami kosztownym w momencie zakupu i kosztownymi
w procesie eksploatacji. Wykorzystanie GNSS do zabezpieczenia lądowania to przede wszystkim
zapewnienie ciągłości informacji na ścieŜce zniŜania ze szczególnym uwzględnieniem precyzyjnego
określenia wysokości lotu na zniŜaniu. Wykorzystanie techniki satelitarnej pozwoliłoby na
zwiększenie przepustowości lotnisk, zwiększenie bezpieczeństwa lądowania statków powietrznych i
obniŜenie kosztów.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
Wysokość
Wysokość elipsoidalna
elipsoidalnasam
samolotu
olotu An-2
An-2
w
w czasie
czasie zniŜania
zniŜania
700
700
600
600
608,30
608,30
[m]
[m]
500
500
400
400
300
300
200
200
152,23
152,23
100
100
00
675
675
725
725
775
775
825
825
875
875
925
925
975
975
1025
1025
1075
1075
czas
czas[s]
[s]
Rys. 3. Trasa lotu samolotu podczas podejścia do lądowania na lotnisku Dęblin.
1.6. Nawigowanie na lotniskach (monitorowanie ruchu statków powietrznych)
Przemieszczanie się statku powietrznego na lotnisku moŜna podzielić na trzy fazy:
- kołowanie po drodze startowej i drodze kołowania,
- zajęcie pozycji do startu,
- zajęcie miejsca na płycie lotniska po wylądowaniu.
Bardzo duŜe natęŜenie ruchu lotniczego na lotniskach w Europie i USA wymaga szczególnego nadzoru
ruchu samolotów na lotniskach. Katastrofy jakie zanotowano na lotniskach (w trudnych warunkach
atmosferycznych) były wynikiem braku nadzoru nad przemieszczaniem się samolotów (oczekujących
na start i lądujących). Montowanie systemów zawierających urządzenia GPS wraz z systemami
przesyłania danych o połoŜeniu samolotu do centrum kontroli ruchu na lotnisku zwiększy moŜliwości
nadzoru nad tym ruchem i pozwoli na stworzenie systemów bezkolizyjnego poruszania się po drodze
kołowania i drogach startowych. Kontrolą powinny być objęte wszystkie pojazdy poruszające się po
lotnisku.
1.7. Podejście do wieŜ wiertniczych na morzu i lądowanie na platformie śmigłowców bojowych,
śmigłowców transportowych itp.
Szczególnego znaczenia z punktu widzenia bezpieczeństwa lotów stanowi problem podejścia do wieŜ
wiertniczych w trudnych warunkach atmosferycznych (mgła, zadymienie). Precyzyjne określenie
współrzędnych połoŜenia tych konstrukcji pozwala na wykonanie przelotu do nich wszystkich statków
powietrznych.
1.8. Nawigacja lotnictwa StraŜy Granicznej
Lotnictwo StraŜy Granicznej wykorzystuje GNSS w działaniach takich jak:
- loty wzdłuŜ granicy (lądowej i morskiej), prowadzenie rozpoznania terenu, określenie
współrzędnych przekroczenia granicy przez pojedynczych obywateli oraz zorganizowane grupy,
- określenie kierunku przemieszczania się tych grup,
- poszukiwanie rozbitków na morzu, określenie współrzędnych połoŜenia i nakierowanie okrętów i
statków w rejon katastrofy,
- patrolowanie strefy granicznej, określenia miejsc zanieczyszczeń (zrzutu do morza oleju i
zanieczyszczeń) przez statki i okręty,
- fotografowanie wraz z rejestracją współrzędnych połoŜenia stref zanieczyszczeń.
Szczególne znaczenie ma wykorzystanie techniki satelitarnej do patrolowania granicy państwowej RP.
Przebieg granicy w terenie trudno dostępnym zamaskowanym lasami, w terenie górzystym oraz długa
granica morska są powaŜnymi wyzwaniami dla StraŜy Granicznej. Określenie miejsca nielegalnego
przekroczenia granicy przez osoby i grupy pozwala na monitorowanie ich przemieszczania się oraz
przejęcie przez policję.
Poszukiwanie rozbitków na morzu przez lotnictwo oraz wykorzystanie urządzeń pokładowych
systemów satelitarnych zwiększyło operatywność działania i efektywność niesienia pomocy. Miejsce
katastrofy powstałej na morzu są monitorowane, a jednostki skierowane do niesienia pomocy otrzymują
dokładne współrzędne ich połoŜenia.
Dzięki wykorzystaniu techniki satelitarnej zwiększyła się efektywność wykrycia stref zanieczyszczenia
środowiska, rejestracji współrzędnych plam ropopochodnych na morzu oraz rejestracji połoŜenia
statków dokonujących zanieczyszczeń.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
1.9. Nawigacja lotnictwa Policji
Policja wykorzystuje nawigację satelitarną w samolotach i śmigłowcach słuŜących do monitorowania
przemieszczania się grup przestępczych oraz do patrolowania terenu trudnodostępnego w poszukiwaniu
terrorystów (loty na małej wysokości zgodnie z rzeźbą terenu).
Wykorzystanie techniki satelitarnej przez lotnictwo Policji jest realizacją tych samych problemów co
lotnictwa StraŜy Granicznej. Elementem dodatkowym jest monitorowanie przestępców w
aglomeracjach miejskich. Ze względu na odbicia sygnału od budynków warunki monitorowania
pojazdów są utrudnione. Ten fakt nabiera szczególnego znaczenia podczas monitorowania pojazdów
specjalnego znaczenia, pojazdów waŜnych osób oraz transportu towarów niebezpiecznych.
2.
Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez statki powietrzne nowej generacji
Podjęcie z terytorium przeciwnika:
- pilotów zestrzelonych
- osób po katastrofach lotniczych
- po wykonaniu zadań specjalnych (określenie miejsca pobytu, określenie miejsca podjęcia pilotów,
grup wykonujących zadania, uczestników katastrof)
Obecne doświadczenia wykorzystania techniki satelitarnej w akcjach ratowania zestrzelonych nad
terytorium przeciwnika pilotów pokazują wysoką skuteczność działania lotnictwa. Dzięki precyzyjnemu
określeniu współrzędnych połoŜenia pilota w terenie, powstały moŜliwości wykonania lotu nad terytorium
przeciwnika z wykorzystaniem rzeźby terenu i skrytemu podjęciu zestrzelonego pilota nad terytorium
przeciwnika.
W przypadku katastrof lotniczych, które zaistniały w terenie trudnodostępnym, uzyskanie współrzędnych o
miejscu katastrofy daje moŜliwość szybkiego dotarcia i udzielenia pomocy poszkodowanym. Informację
taką moŜemy uzyskać ze zdjęć satelitarnych lub teŜ bezpośrednio od pilota tuŜ przed katastrofą.
3.
Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez samoloty lotniczego pogotowia ratunkowego
Systemy GNSS są szczególnie przydatne w nawigacji LPR w trudnych warunkach atmosferycznych i w
terenie górzystym. Pozwalają na określenie miejsca wypadku (katastrofy, zejścia lawiny itp.), określenie
miejsca moŜliwego lądowania i miejsca podjęcia poszkodowanych w katastrofie
LPR dociera do miejsc trudnodostępnych, udziela pomocy poszkodowanym w lawinach, katastrofach na
autostradach, podczas powodzi, poŜarów itp. Nawigacja satelitarna pozwala na szybsze podjęcie działań
ratunkowych, daje gwarancję udzielenia szybkiej i przede wszystkim skutecznej pomocy. Określenie
współrzędnych katastrofy pozwala na podjęcie prawidłowej decyzji i wybór najkrótszej trasy oraz rodzaju
środka transportu w celu dotarcia do miejsca zdarzenia. Dobór statku powietrznego i długość trasy jaką
naleŜy pokonać daje szansę poszkodowanym na szybką i fachowa pomoc lekarską.
4.
Kontrola ruchu statków powietrznych
Kontrola ruchu statków powietrznych po trasach
Kontrola ruchu statków powietrznych w rejonie lotniska, w rejonie poligonów
Kontrola podejścia do lądowania na lotnisku i drogowych odcinkach lotniskowych
5.
Kontrola nawigowania bezzałogowych aparatów latających
Kontrola lotu bezzałogowych aparatów latających w wydzielonych strefach pilotaŜu
Kontrola lotu bezzałogowych aparatów latających w rejonie lotniska, startu i lądowania, w rejonie
poligonów
Kontrola bezzałogowych aparatów latających w czasie lotów przez TMA
Poszukiwanie rozbitków i podejmowanie ich z pola walki
Loty bezzałogowych aparatów latających realizowane są w oparciu o pracę systemów satelitarnych. W
chwili obecnej nie istnieją podstawy prawne do wykonywania lotów nad terytorium RP. W przyszłości
zostaną wyznaczone strefy pilotaŜu dla wykonywania tego typu zadań. Kontrola lotu realizowana przez
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
śledzenie BAL na tle mapy elektronicznej. Szczególnego znaczenia mają loty nad poligonem oraz podczas
prowadzenia rozpoznania nad terytorium przeciwnika. Wykonanie zadania bojowego w terenie górzystym
stwarza dodatkowe utrudnienia w utrzymaniu wysokości bezpiecznej.
6.
Nowoczesne środki raŜenia
• systemy naprowadzania rakiet dalekiego zasięgu, średniego zasięgu typu ziemia-ziemia
• nawigacja lotniczych środków raŜenia zgodnie z rzeźbą terenu i omijanie stref raŜenia przez systemy
antyrakietowe
• łączenie systemów inercyjnych z systemami GNSS do sterowania lotniczymi środkami raŜenia
• samodzielne poszukiwanie i naprowadzanie
• identyfikacja obiektów pola walki
• zwiększenie precyzji uderzeń
• wybór celu najgroźniejszego
• zapewnienie prowadzenia działania w ramach współczesnej wojny sieciocentrycznej CV
7.
Kierunki badań w latach 2007-2012
Technologie informacyjne i sieciowe
Sensory i obserwacja
Broń precyzyjna
Platformy
Ochrona i przetrwanie na polu walki
Opracowanie: M. Grzegorzewski
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl