О состоянии и перспективах наземных систем позиционирования и навигации

ВИНИТИ №2/2005, стр.11-14

Серия «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНЫХ

СЛУЖБ ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ»

О состоянии и перспективах наземных систем позиционирования и навигации

В журнале Military Technology опубликована статья D.Swann, которая информирует о состоянии и перспективах наземных систем позиционирования и навигации.

В статье говорится, что с 70-х годов системы наземной навигации успешно использовались на современных военных машинах, главным образом для мгновенной ориентировки и определения местоположения/позиционирования. Однако за последние примерно десять лет произошли значительные изменения как в технологии позиционирования, так и в технологии навигации.

Изменения не ограничиваются устройствами позиционирования и навигации, настоящая революция произошла в их взаимной связи через сети Интранет и Интернет, а это в свою очередь привело к особым видам услуг, Location Based Services, являющимся частью более широкой сферы информационных географических технологий - Geograflc Information Systems, GIS, которые оказывают реальное воздействие на гражданский и военный сектора.

В дополнение к специфическим системам позиционирования и навигации, имеет место растущее число сенсоров и устройств, которые главным образом предназначены для других целей, но становятся все более важными с точки зрения определения местоположения. В результате такие системы, как приемники GPS и инерциальные устройства получают поддержку, а иногда и заменяются видовыми, радиолокационными и дистанционно-азимутальными сенсорами, которые обеспечивают точное позиционирование.

Глобальная система позиционирования GPS

Операция Desert Storm была первой, в ходе которой использовалась система GPS и она сразу заявила о себе как о критически важном средстве. После этой операции имело место чрезвычайное распространение GPS в качестве стандартного устройства для повседневного использования как в военном, так и в гражданском секторах.

С тех пор приемники GPS стали меньше по габаритам, массе и стоимости. В настоящее время можно купить приемник GPS в виде наручных часов или приемной флэш-карты GPS. Кроме того, большинство современных приемников GPS используют стандартные промышленные протоколы для взаимодействия с другими компьютерными и коммуникационными устройствами/системами. Таким образом, позиция, зарегистрированная одним приемником GPS, может быть видна во все большей мере другими системами сети Internet.

Операция Iraqi Freedom дальше расширила и усилила предыдущий боевой опыт и приемники GPS стали не только стандартными наземного позиционирования и навигации, но и оказались эффективными но критерию стоимости, средством наведения высокоточных средств поражения класса "воздух-поверхность".

Однако смущало то, что большая доля персонала американских войск в Ираке использовала свои коммерческие приемники GPS, отдавая предпочтение им, а не стандартным устройствам PLGR. Такое явление имело место и во время операции Desert Storm, но по причине их нехватки МО США пришлось произвести срочные массовые закупки коммерческих изделий. Сейчас имеется достаточное количество PLGR, но, по-видимому, солдаты считают их слишком громоздкими, тяжелыми и потребляющие много энергии, по сравнению с последними коммерческими вариантами.

Инерциапьные системы INS

Системы INS полностью независимы от внешних навигационных средств, и, кроме того, не подвергаются воздействию со стороны внешних факторов, как, например, изменения магнитного поля. Современные устройства INS малогабаритны, прочны, точны и вполне доступны для военных. Использование полностью твердотельных оптоволоконных или лазерных гироскопов, не имеющих подвижных частей, получило широкое распространение. Проблема здесь заключается в том, с течением времени и увеличением дальности ошибки накапливаются и приходится делать регулярные калибровки.

С учетом преимуществ и недостатков GPS и INS систем, имеет место растущий интерес к гибридным/интегрированным системам. Устройство INS подменяет сигналы GPS там, где они блокируются какими-либо препятствиями (здания, тоннели и другие), а данные устройства GPS используются для обеспечения долгосрочной стабильности гироскопической системы.

Видовая информация

Имеет место растущее количество источников видовой информации, доступной для военных пользователей всех уровней с точки зрения получения разведывательной информации, ведения наблюдения и нацеливания.

Современные разведывательные спутники, оснащенные сенсорами, обеспечивающими разрешение значительно меньше 1 м, выдают видовую информацию о любой точке земного шара через минуты, а не через сутки, и эта несекретная видовая информация доступна даже коммерческим пользователям. Менее известно то, что современные спутники видовой информации могут выдавать точную информацию о координатах/позиционировании без какого-либо наземного контроля/управления.

Такая возможность (обычно с точностью 10 м на поверхности земли) обеспечивается знанием спутником своего точного положения и направления на сенсор. Это имеет важное значение, поскольку видовая информация с высоким разрешением может во все большей степени использоваться военными по мере того, как архитектуры информационных технологий (IT) все более лучше справляются с огромным объемом информации.

Имея видовую информацию с разрешением I м, отдельная машина может быть не только обнаружена, но и идентифицирована. Поскольку пиксели, представляющие машину, могут быть точно определены, пользователь может локализовать как свои, так и противные силы, если этому не помешают облака или другие помехи.

Радиолокационная информация, радары

Оптические сенсоры не могут работать через облака или другие маскирующие меры. По этой причине многие авиационные и спутниковые сенсоры являются радиолокационными. Для радиолокационных сигналов облака и другие помехи прозрачны. При этом обеспечивается достаточно высокая точность позиционирования, хотя и не эквивалентная точности оптических сенсоров.

Разведывательные бинокли

Топографы/геодезисты использовали объединенные дистанционно-азимутальные системы для измерения удаленных координат в течение почти 20 лет. Эти «тотальные системы» являются специализированными и обычно чрезвычайно дорогими. Как правило, измерения делаются на значительных дальностях и они неудобны в отношении позиционирования противника, находящегося не очень далеко.

В настоящее время для военных доступны точные и более практичные системы в бинокулярной конфигурации, при нажатии кнопки в которых высвечивается дальность, при нажатии другой азимут. Если бинокли интегрированы с системой GIS и приемником GPS, дальние координаты могут быть рассчитаны и отображены. Этот способ находит широкое применение для определения координат на недосягаемых площадях/территориях (при определении границ минных полей или положения индивидуальных мин, например).

Мобильные телефоны

В 90-е годы Федеральная комиссия связи США постановила, что все сотовые телефоны должны позволить определять их местоположение с тем, чтобы можно было при необходимости направлять чрезвычайные службы помощи. Такое же решение было принято большинством западных стран и в настоящее время все сотовые телефоны могут быть локализованы в радиусе 120 м.

В коммерческом рынке такая возможность и то, что мобильные телефоны осведомлены о своем пространственном положении, дают широкий круг услуг в руки пользователей сотовых телефонов. Например, телефон сможет уведомить пользователя о том, что он приблизился к интересующему его ресторану, отделению банка, дать рекомендации о направлении движения. В военном секторе сотовый телефон может быть трансформирован в устройство, которое предупредит о приближении к передовой линии зоны боевых действий, направит машину к пункту снабжения.

Но имеются и другие возможности, которые не обязательно положительны. Многие люди не осознают, что их сотовые телефоны, будучи локализуемыми, дают свои координаты, если они даже выключены. В гражданском секторе и у законопослушных граждан это не вызывает большого беспокойства, что касается военного сектора, то здесь ситуация значительно отличается. Не совсем ясно пока (или, по крайней мере, не говорят об этом) могли ли иракцы действительно использовать тот факт, что спутниковые телефоны непрерывно излучают свои координаты в системе GPS, но остается фактом то, что, по крайней мере, в одном случае все американские спутниковые телефоны в определенной зоне были отправлены обратно на склад.

Совместное пользование позиционной информацией

Большинство оборонных систем будут получать и использовать информацию, собираемую от широкого круга позиционных сенсоров. Каждая из этих систем будет получать информацию в дискретные интервалы, иногда продолжительностью в секунды, а иногда в часы. Для этого, чтобы ситуационный дисплей/экран отражал текущую позицию, необходимо использовать сложные алгоритмы для экстраполяции текущей ситуации на основе предыдущих данных.

Если все сенсоры могут быть взаимосвязаны, то необходимо понимание потоков результирующей информации. Потоки информации некоторых источников-сенсоров занимают узкую полосу частот, как, например координаты, привязанные ко времени. Другие сенсоры, например, видовой информации выдают огромные объемы. Необходимо рассмотреть каким образом данные поступают от места их формирования к месту, где они используются. В лучшем случае, нормальной исходной предпосылкой является то, что широкополосные системы связи обеспечат решение проблемы, несмотря на то, что любое улучшение с точки зрения полосы частот немедленно заполняется сверх возможного.

Информационное обеспечение

Несомненно, что информация имеет критическое значение для военного успеха, поэтому вводится новый термин «информационное обеспечение». Это понятие предполагает придание большого значения информационным потокам в боевом пространстве и оно важно по той роли, которую могут играть технологии GIS в контроле этих информационных потоков, например:

-пространственный анализ может быть эффективным путем «конденсации» огромных объемов данных в полезную информацию;

-извлечение векторной информации из видовой может снизить требуемые гигабиты в несколько мегабитов готовой информации;

-технологии GIS позволяют трансформировать данные по ситуации в масштабе театра в ситуацию районов, представляющих интерес для командиров специфических боевых групп,

Если будет отображаться индивидуально позиция каждого солдата, машины и боевого средства, то получится весьма сложная картина на экране. Обычно требуется местоположение подразделения или части/формирования. Во все большей мере технологии GIS используются для автоматического определения положения «центра массы» группы людей. Даже в этом случае ситуационные дисплеи могут быть «засвечены» чрезмерно. Для того, чтобы их можно было легче интерпретировать, используется соответствующее программное обеспечение, которое автоматически вырабатывает групповые символы.

Military Technology. - 2004. -N4.-P.-20-23.