MSPO 2015: Okrętowe systemy dowodzenia 9LV

9LV (skrót od szwedzkiego określenia „luftvärn” – obrona powietrzna) to tak naprawdę rodzina szwedzkich, okrętowych systemów dowodzenia (OSD) i okrętowych systemów walki (OSW), które w zależności od ilości podłączonych sensorów i efektorów oraz zastosowanego oprogramowania można stosować na różnej klasy okrętach: od jednostek patrolowych do okrętów bojowych, takich jak np. fregaty rakietowe, czy nawet okręty podwodne.

Systemy 9LV są proponowane Marynarce Wojennej, zarówno dla okrętów patrolowych z funkcją zwalczania min Czapla, jak i dla okrętów obrony wybrzeża Miecznik.

Od systemów zbioru informacji do okrętowych systemów walki

Analizując wersje i konfiguracje systemów 9LV proponowanych odbiorcom przez tą spółkę Saab można łatwo określić sposób, w jaki w ogóle rozwijały się systemy „informatyczne” wprowadzane na okrętach. I tak to, co początkowo pozwalało tylko na kierowanie pojedynczymi sensorami i kompleksami uzbrojenia, zaczęto później komasować w grypy zadaniowe (np. systemy kierowania uzbrojeniem artyleryjskim, systemy zwalczania okrętów podwodnych, systemy kierowania rakietowym uzbrojeniem przeciwlotniczym, itd.), by w końcu stworzyć coś, co nadzoruje działanie wszystkich podsystemów okrętowych z wykorzystaniem wszelkiej możliwej informacji wewnętrznej i zewnętrznej.

Sterowanie takim „systemem systemów” mogło się już wtedy odbywać z jednego, wydzielonego obszaru, które w czasie walki jest stanowiskiem dowodzenia, i na którym powinien się znaleźć dowódca okrętu, lub zastępująca go osoba. W Polsce takie miejsce oznacza się jako Bojowe Centrum Informacyjne (BCI), w krajach angielskojęzycznych - jako Combat Information Center (CIC), w krajach frankofońskich – jako „Le Centre d’Information et de Combat (CIC) a w Rosji - jako Bojewoj Informacjonnyj Post (BIP).

Bojowe Centrum Informacyjne jest najczęściej trudno dostępne dla osób zewnętrznych (ze względu na niejawność wykorzystywanych tam danych i urządzeń) oraz ukryte wewnątrz kadłuba i bez fizycznego kontaktu z burtami (co ma utrudnić jego zniszczenie w przypadku bezpośredniego trafienia okrętu).

Zmienił się również sposób połączeń w ramach okrętowego systemu dowodzenia. Wcześniej system walki na jednostkach pływających miał strukturę hierarchiczną, a większość sensorów i efektorów było zabezpieczanych przez własne jednostki centralne. Przy takiej organizacji komasowanie informacji odbywało się etapowo, a sterowanie poszczególnymi kompleksami uzbrojenia i sensorami wymagało oddzielnej obsługi.

Wadą hierarchicznych systemów była duża ilość połączeń kablowych, powiększona liczba załogi oraz możliwość jednoczesnego wyłączenia nawet kilkunastu podsystemów przy uszkodzeniu tylko jednego ogniwa, ale za to stojącego wyżej w hierarchii „informacyjnej” lub „dowódczej”. Dlatego na okrętach zaczęto wykorzystywać wielokrotnie dublowane i chronione magistrale danych, które przejęły zadania dotychczasowych „pajęczyn” kablowych i do których można w miarę potrzeby i bez problemów dołączać zupełnie nowe urządzenia.

Najważniejszym zadaniem OSD jest przyjmowanie, przetwarzanie i dystrybucja informacji wewnątrz okrętu i poza nim oraz jej zobrazowanie i wykorzystanie dla potrzeb systemów uzbrojenia. Takie rozwiązanie zastosowano np. na fregatach typu Oliver Hazard Perry, gdzie informacje opracowuje się na konsolach „informacyjnych” natomiast kierowanie np. strzelaniem rakietowym odbywa się na zupełnie innych stanowisk operatorskich, specjalnie dedykowanych temu zadaniu.

W miarę wprowadzania doskonalszych sensorów okrętowych (radary sonary, urządzenia optoelektroniczne) oraz systemów łączności zdolnych do bardzo dużej transmisji danych (np. z samolotów patrolowych wczesnego ostrzegania klasy AWACS, ze śmigłowców i samolotów patrolowych lub systemów rodziny Link), zobrazowanie wszystkich danych przestało być możliwe, ponieważ przez swoją ilość zaciemniałyby obraz sytuacji dla wykorzystujących je operatorów i dowódców.

Dlatego zaczęto wprowadzać okrętowe systemy dowodzenia, które analizują i komasują i hierarchizują te informacje oraz przedstawiają je z gotowymi scenariuszami działania, które mogą (choć nie muszą) być wykorzystane w przyszłych działaniach. Dodatkowo konstruktorzy doszli do wniosku, że przy obecnej „informatyzacji” poszczególnych kompleksów uzbrojenia do ich sterowania nie trzeba oddzielnych operatorów i kierowanie nimi może się odbywać z tych samych konsol, które opracowywały informację. Upraszcza i przyśpiesza to znacznie obieg informacji, a ponadto skraca łańcuch pomiędzy ośrodkiem decyzyjnym, a efektorem.

W ten sposób powstał okrętowy system walki, który w miarę upływu czasu uzupełniono jeszcze, dając mu m.in. możliwość symulowania rozwoju sytuacji, rejestrowania danych oraz wyposażając go w coś na kształt „sztucznej inteligencji”. Operator może więc tak zaprogramować OSW, by np. armata wielolufowa samodzielnie otworzyła ogień, jeżeli nagle pojawi się niewielki, bardzo szybki obiekt, kierujący się w stronę okrętu na bardzo małej wysokości we wskazanym sektorze.

Zmieniła się również organizacja BCI. Wprowadzono więc konsole wielofunkcyjne, dzięki czemu ujednolica się sprzęt oraz oprogramowanie, a operatorzy nie muszą być przypisywani do konkretnego miejsca. W przypadku 9LV są to stanowiska operatorskie z jednym monitorem dużej rozdzielczości 30” (2560x1600), z jednym monitorem dotykowym 15” oraz standardową klawiaturą uzupełnioną przez „Track Ball” i Joystick.

Zaczęto również stosować monitory wielkoformatowe, które ułatwiają analizę sytuacji, pozwalają na wspólną pracę nad morską świadomością sytuacyjną oraz dają operatorom np. możliwość kontrolowania, czy cel przez nich wykryty, zidentyfikowany i sklasyfikowany jako niebezpieczny został prawidłowo zobrazowany dla dowódcy.

Kolejną, wprowadzoną zmianą było powszechne wykorzystywanie w coraz szerszym zakresie komercyjnych podzespołów oraz dostępnego na rynku cywilnego oprogramowania. Zmniejszyło to znacznie koszty, jak również uprościło proces późniejszej aktualizacji. W przypadku systemów rodziny 9LV systemy operacyjne mogą bazować np. na środowiskach Windows i Linux.

Na rynku jest obecnie dostępnych kilka okrętowych systemów dowodzenia i walki. Ich porównanie jest trudne, ponieważ tak naprawdę ich głównym elementem jest przede wszystkim oprogramowanie, do którego dostęp mają jedynie firmy je dostarczające oraz użytkownicy. Jedyną wizualną różnicą są zastosowane w OSD konsole wielofunkcyjne, które jak się jednak okazuje mają podobne elementy mechaniczne (hardware) i w dużej części realizują te same zadania.

Ocena jest jednak możliwa w pewnych określonych dziedzinach, np. w ilości i typach już podłączonych do danego systemu urządzeń (co świadczy o otwartości systemu) oraz w ilości i klasach okrętów na których jest użytkowany (co świadczy o elastyczności systemu i możliwości jego rozbudowaniu w zależności od wymagań klienta).

W obu tych kategoriach rodzina systemów 9LV szwedzkiej spółki Saab plasuje się relatywnie wysoko i dlatego jest często wybierana przez szwedzkich i zagranicznych użytkowników.

Rodzaje systemów 9LV

9LV został opracowany w latach siedemdziesiątych dla potrzeb szwedzkich kutrów torpedowych typu Norrköpings. W miarę upływu czasu stworzono wiele wersji tego sytemu wyróżniając w nich cztery generacje - oznaczane jako 9LV Mk1 do 9LV Mk4. Czwarta generacja została opracowana w 2008 r. i po raz pierwszy zastosowana na zmodernizowanych, kanadyjskich fregatach typu Halifax.

W zależności od ilości podłączonych urządzeń oraz realizowanych zadań jest ona obecnie proponowana w trzech bazowych konfiguracjach. Każda z nich się wzajemnie uzupełnia, może być rozbudowana i często wykonuje podobne zadania:

• System kierowania ogniem - 9LV Fire Control System (9LV FCS). Spółka Saab oferuje w tym przypadku kompletny system kierowania ogniem dla różnych podsystemów uzbrojenia, który może działać samodzielnie lub być podłączony do dowolnego systemu zarzadzania walką CMS (Combat Management System).
• System zarządzania walką 9LV Combat Management System (9LV CMS). Jest to tak naprawdę wyposażenie kompletnego centrum kontroli i dowodzenia dla różnej klasy okrętów nawodnych i podwodnych. Dzięki otwartej architekturze Szwedzi mogą przejąć na siebie pełną odpowiedzialność za podłączanie dowolnych systemów okrętowych od innych dostawców, w tym podłączać kompletne systemy kierowania ogniem FCS (Fire Control System);
• Okrętowy system walki 9LV Combat System (9LV CS). W przypadku tej konfiguracji spółka Saab przejmuje na siebie pełną odpowiedzialność za podłączenie wszystkich systemów okrętowych tworząc zintegrowany, okrętowy system walki. Szwedzi podkreślają przy tym, że elastyczność 9LV CS daje klientom pełną swobodę wyboru urządzeń dla jednostek pływających i pozwala im wybierać najlepsze dla nich produkty i komponenty. Wszystko to zostanie później podłączone do CS.

Często wyróżnia się również najprostszą konfigurację, określaną jako 9LV Situational Awareness Terminal (9LV SAT). Jest ona proponowana na najmniejsze jednostki pływające, nie pozwala na kierowanie uzbrojeniem i oferuje dowódcy zobrazowanie sytuacji taktycznej wokół okrętu na pojedynczym terminalu.

Bazowymi możliwościami dla tych czterech konfiguracji było zawsze: tworzenie morskiej świadomości sytuacyjnej, zabezpieczenie łączności oraz wsparcie procesu decyzyjnego. Rozwijając systemy, dodawano im możliwość wykonywania kolejnych zadań. Najpierw było to kierowanie uzbrojeniem, później wprowadzono system walki elektronicznej i zwalczania zagrożeń podwodnych, by w ostatecznym rozwiązaniu dodać zdolność: do kierowania większymi siłami i zespołami, do ochrony ważnych obiektów oraz do treningu i symulacji.

System kierowania ogniem 9LV FCS

System kierowania ogniem 9LV FCS jest otwarty zarówno w odniesieniu do sensorów, jak i kierowanych przez niego systemów uzbrojenia. Jeżeli chodzi o systemy obserwacji technicznej to 9LV FCS może być skonfigurowany tylko z pojedynczą głowicą optoelektroniczną, kierując z jej pomocą wskazanym systemem artyleryjskim.

Takie „proste” rozwiązanie jest proponowane przede wszystkim dla okrętów patrolowych (Patrol Vessel Configuration). Szwedzi proponują przy tym zastosowanie głowicy optoelektronicznej Saab EOS 500 (Electro-Optical Director), która może być wykorzystana do obserwacji sytuacji wokół okrętu, wykrywania zagrożeń oraz kierowania armatami kalibru 30-40 mm przy zwalczaniu celów nawodnych i statków powietrznych (w tym bezzałogowych aparatów latających).

FCS w wersji rozbudowanej może być włączony w kompletny system obserwacji powietrznej i nawodnej zapewniając w założeniu optymalne wykorzystanie rakiet przeciwlotniczych i przeciwokrętowych, a nawet wyrzutni pułapek termicznych i radiolokacyjnych. Odbywa się to najczęściej poprzez włączanie dodatkowych konsol operatorskich, sensorów i efektorów.

W przypadku bardziej rozbudowanej wersji dla korwet Szwedzi proponują zastosowanie dodatkowego sensora, jakim jest radar kierowania uzbrojeniem CEROS 200 oraz sterowanie armatami większego kalibru: 57 mm i 76 mm. W połączeniu z amunicją programowalną pozwala to już na zwalczanie niskolecących rakiet przeciwokrętowych (sea skimming). Zwiększa to możliwości samoobrony i pozwala na prowadzenie obrony we wszystkich kierunkach.

Najbardziej zaawansowana konfiguracja jest proponowana dla okrętów klasy fregata lub niszczyciel. W tym przypadku pojawia się już możliwość kierowania systemami rakietowymi: przeciwlotniczymi i przeciwokrętowymi z wykorzystaniem sensorów wewnętrznych (radary obserwacyjny i urządzenia rozpoznania radioelektronicznego) i zewnętrznych (systemy transmisji danych).

System zarządzania walką 9LV Combat Management System

9LV CMS to już kompleksowy system dowodzenia który pozwala na:

• Dowodzenie i kontrolę okrętu z prowadzeniem nawigacji włącznie;
• Korelowanie danych o obiektach uzyskanych ze wszystkich źródeł informacji na okręcie (w tym zewnętrznych);
• Identyfikowanie i klasyfikowanie celów (a więc m.in. określenie, który z nich jest najbardziej niebezpieczny);
• Stworzenie rozpoznanego obrazu sytuacji wokół okrętu (nawodnej, podwodnej, powietrznej i lądowej);
• Kierowanie zwalczaniem celów powietrznych, nawodnych i podwodnych, ze wskazaniem najbardziej optymalnego systemu uzbrojenia i zaproponowaniem optymalnego sposobu jego wykorzystania (np. proponując tor lotu rakiety przeciwokrętowej w taki sposób, by nad cel nadleciało jednocześnie kilka pocisków, z różnych kierunków i na różnych wysokościach);
• Koordynację obrony przed szybkimi obiektami nawodnymi (Surface Defence Coordination), co jest szczególnie przydatne przy zwalczaniu zagrożeń asymetrycznych;
• Wykorzystanie systemów walki elektronicznej;
• Prowadzenie działań przeciwminowych (m.in. z wykorzystaniem zdalnie sterowanych lub autonomicznych, bezzałogowych pojazdów nawodnych i podwodnych);
• Odbieranie i przekazywanie informacji poprzez systemy transmisji danych Link (w tym Link 11 i Link 16);
• Na prowadzenie symulacji i treningów na pokładzie okrętu (w tym w oparciu o zarejestrowaną, realną sytuację).

Operatorom i dowódcy proponowana jest dodatkowo pomoc w podejmowaniu decyzji poprzez m.in.:

• Śledzenie sytuacji zewnętrznej i szukanie anomalii poprzez porównanie ich z wcześniej zbieranymi informacjami;
• Szukanie anomalii w ruchu obiektów na morzu i w powietrzu;
• Przewidywanie ruchu śledzonych obiektów oraz określanie miejsca przechwycenia;
• Prognozowanie najbardziej prawdopodobnego rozwoju sytuacji;
• Wyliczanie kursów kolizyjnych;
• Nadzorowanie procesu wykrywania obiektów poprzez wybór optymalnego reżimu pracy sensorów (np. zwiększanie częstości odnawiania informacji w sektorze, w którym jest największe prawdopodobieństwo pojawienia się zagrożenia);
• Uzasadnianie decyzji o zniszczeniu celu (np. gdy system rozpoznania wykazał, że jest to rakieta przeciwokrętowa);

Elastyczność rodziny systemów 9LV

Dla wszystkich wymienionych powyżej konfiguracji spółka Saab proponuje opracowane przez siebie rozwiązania (radar obserwacyjny Sea Giraffe AMB, system walki elektronicznej, głowicę optoelektroniczną EOS 500, rakiety przeciwokrętowe RBS-15, systemy bezzałogowe, itd.), które już są zintegrowane z systemem 9LV. Jak wskazują przedstawiciele Saab, ich zastosowanie automatycznie pozwala na uniknięcie kosztów związanych z podłączeniem do systemu oraz ułatwia i przyśpiesza prace nad jego uruchomieniem.

Dzięki modularnej budowie systemy 9LV można łączyć oraz uzupełniać o kolejne funkcjonalności w przypadku zmiany potrzeb operacyjnych oraz konfigurować w zależności od możliwości budżetowych.

Szwedzi osiągnęli także, wysoki poziom doświadczenia w integracji urządzeń wyprodukowanych przez inne firmy, co widać po już skonfigurowanych systemach na różnego typu jednostkach pływających.

Jeżeli chodzi o radary obserwacji sytuacji nawodnej to Szwedzi proponują własną stację radiolokacyjną Sea Giraffe AMB pracującą w paśmie C. Podczas prawie czterdziestu lat badań opracowane zostały jednak interfejsy dla urządzeń pracujących na innych częstotliwościach i proponowanych przez inne, istniejące i nieistniejące już firmy europejskie i amerykańskie. Podobnie w przypadku połączeń z sonarami, systemami IFF, walki elektronicznej, uzbrojenia artyleryjskiego i rakietowego, zarówno w wersji przeciwlotniczej jak  i przeciwokrętowej.

Sztandarowym przykładem takiej pełnej integracji jest kompleksowe rozwiązanie zastosowane na szwedzkich korwetach typu Visby, oznaczane jako „zabójczy łańcuch” („Saab Kill Chain”). W jego skład wchodzą efektory: armata BAE Systems Bofors Mk3 kalibru 57 mm i rakiety przeciwokrętowe RBS-15 Mk3, sensory: radar kierowania ogniem artyleryjskim CEROS 200, System Walki Elektronicznej ESM/ELINT, trójwspółrzędny radar obserwacyjny Sea Giraffe oraz łączący wszystko, okrętowy system walki i kierowania ogniem 9LV CMS.