MSPO 2014: Radar I-Master dla Watchkeepera

Jednym z najważniejszych elementów wyróżniających bezzałogowy samolot Watchkeeper jest system obserwacji zawierający zarówno głowicę optoelektroniczną, jak i stację radiolokacyjną. Zastosowanie dwóch różnej klasy sensorów daje możliwość prowadzenia nadzoru nad wskazanym obszarem w sposób ciągły, bez względu na porę dnia i warunki atmosferyczne: w nocy, przy gęstej mgle, deszczu, zadymieniu i zachmurzeniu (a więc również wtedy, gdy systemy elektro-optyczne przestają być użyteczne). Dodatkowo stacja radiolokacyjna I-Master zastosowana na Watchkeeperze jest radarem obrotowym, a więc pozwala na otrzymanie obrazu wokół BSP, a nie tylko w wybranym sektorze oraz na większych zasięgach, niż gwarantują systemy optoelektroniczne.

Przy tak dużym obszarze ciągłego wykrywania poruszających się obiektów, prawdopodobieństwo wykrycia potencjalnego zagrożenia jest znacznie wyższe, niż w przypadku pojedynczego czujnika elektro-optycznego, nawet jeżeli działa on zarówno w paśmie widzialnym, jak i w podczerwieni (EO/IR).

W ten sposób stacja radiolokacyjna może na BSP spełniać rolę systemu wczesnego ostrzegania i zbierania  informacji, natomiast głowica optoelektroniczna pozwala przede wszystkim na identyfikację już wykrytych radarem obiektów. Takie rozwiązanie zwiększa skuteczność obserwacji i świadomość sytuacyjną oraz przyśpiesza rozpoznanie, uniezależniając jego wynik od czynników zewnętrznych.

Dlaczego radar I-Master?

Pomimo niewątpliwych zalet stosowania radarów na powietrznych systemach bezzałogowych rozwiązanie to było stosowane jedynie na największych BSP o dużym udźwigu i wydajnym systemie zasilania. Wynika to z konstrukcji standardowych stacji radiolokacyjnych, które dla zapewnienia akceptowalnej rozróżnialności i mocy muszą mieć odpowiednich rozmiarów antenę i dużej mocy źródło energii elektrycznej. Rozmiary te można zmniejszyć, stosując wyższe częstotliwości (krótszą długość fali), ale to wpływa na zasięg – ze względu na zwiększające się wtedy tłumienie sygnału w atmosferze.

Koncern Thales poszukując rozwiązania tego problemu skonstruował radar I-Master pracujący w paśmie Ku (10-18 GHz), którego wagę ograniczono do 30 kg. Pozwala to na jego podwieszenie nawet pod niewielkimi BSP. W przypadku bezzałogowego samolotu Watchkeeper o udźwigu minimum 150 kg jest więc jeszcze zapas pozwalający na zamontowanie innych urządzeń obserwacji technicznej (np. głowicy TV/IR lub systemów rozpoznania radioelektronicznego) oraz łączności, a nawet systemów uzbrojenia (np. lekkich rakiet kierowanych lub bomb).

Innym udogodnieniem są rozmiary radaru I-Master, który mając średnicę 37 cm i wysokość 47 cm może być podwieszany pod standardową dla głowic optoelektronicznych podstawę o średnicy 38,1 cm (15 cali) i mając identyczne złącza może być z nimi stosowany: zamiennie (przy prostym włączaniu według zasady: „włącz i działaj” - „plug and play”) lub jako drugi sensor (jeżeli jest miejsce na drugą podstawą - jak w przypadku bezzałogowego samolotu typu Watchkeeper).

Zwiększa to zakres stosowania tej stacji radiolokacyjnej, a ponadto ułatwia jej montaż na BSP i załogowych statkach powietrznych. Przykładowo można go było sprawdzić na zdalnie sterowanym, małym miniśmigłowcu S-100 Camcopter.

Ważny jest również niski pobór mocy radaru I-Master (poniżej 600 W), który zależy od rodzaju pracy i nie wpływa zasadniczo na zasięg bezzałogowca.

Możliwości operacyjne radaru I-Master

Radar I-Master zastosowany na BSP  Watchkeeper łączy w sobie zarówno cechy urządzeń SAR (Synthetic Aperture Radar), jak i GMTI (Ground Moving Target Indicator). Przy pracy GMTI można wykrywać wszystkie naziemne obiekty ruchome, w tym poruszające się z niewielką prędkością i charakteryzujące się niską skuteczną powierzchnią odbicia fal radarowych, takie jak patrole piesze, a także szybko poruszające się obiekty, takie jak pojazdy i przelatujące na niższym pułapie statki powietrzne.

Przy czym można wybierać pomiędzy trybem „Scanning GMTI” (wykorzystywanym, gdy operator szuka aktywności na rozległym obszarze, tworząc ogólny obraz sytuacji i wyszukując miejsca np. o największym ruchu) i trybem „Spotlight GMTI” (wykorzystywanym, gdy po zastosowaniu trybu „Scanning GMTI” operator chce potwierdzić aktywność w określonym rejonie i prowadzić tam dokładniejszą obserwację lub gdy operator chce prowadzić rozpoznanie w ściśle określonej lokalizacji). Wykryte w ten sposób obiekty ruchome są później nakładane na monitorze stacji roboczej operatora na: podkład mapy cyfrowej, obraz satelitarny lub obraz otrzymany z radaru SAR.

Podobnie jak w trybie GMTI, także przy pracy SAR istnieje możliwość zastosowania dwóch sposobów działania: z wykorzystaniem trybu „Strip-map SAR” (przy tworzeniu np. mapy stacjonarnych obiektów na bardzo rozległym obszarze – do 800 km² na godzinę) i trybu „Spotlight SAR” (gdy operator chce stworzyć obraz bardzo wysokiej rozdzielczości danego wycinka terenu lub konkretnego obiektu, co może pozwolić na jego identyfikację).

W obu tych trybach SAR można w radarze I-Master wykorzystać aplikację CCD (Coherent Change Detection), która pozwala na porównanie wcześniej „zmapowanego” terenu z obrazem otrzymanym w danej chwili i na wychwytywanie nawet najmniejszych pojawiających się tam w międzyczasie zmian. Zmiany te można później próbować dokładnie zidentyfikować, stosując rodzaj pracy Spotlight SAR lub dodatkowo wykorzystując głowicę optoelektroniczną.

Najnowszym rozwiązaniem zastosowanym w radarze I-Master jest tryb morski MMTI (Maritime Moving Target Indication), pozwalający na wykrywanie obiektów nawodnych, a więc na wykorzystywanie BSP  Watchkeeper do tworzenia tzw. morskiej świadomości sytuacyjnej MSA (Maritime Situational Awareness). Przy czym zastosowane algorytmy detekcji pozwalają zarówno na wykrywanie niewielkich, bardzo szybkich obiektów (skutery wodne, motorowe łodzie abordażowe, interceptory), jak i bardzo wolnych (niszczyciele min, kutry rybackie, kajaki, itd.).