СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ И НАВЕДЕНИЯ НА НАЗЕМНЫЕ ЦЕЛИ ПИЛОТИРУЕМЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
SYSTEM FOR AUTOMATED TARGET DESIGNATION AND GUIDANCE OF MANNED AIRCRAFT ON GROUND TARGETS

Изобретение относится к мобильным информационным системам воздушно-наземного базирования, предназначенным для оперативного целеуказания и наведения на наземные цели пилотируемых летательных аппаратов (ЛА) боевой авиации. Основу составляют универсальные носимые информационные комплексы, встроенные в экипировку авиационных наводчиков и членов экипажа (пилотов).
Известен защитный летный костюм для пилотов военной авиации Air Soldier System (Air SS) [1], повышающий безопасность полетов при плохой видимости окружающей обстановки и выживаемость членов экипажа в экстремальных условиях погружения в воду, жары, холода, открытого огня и других аварийных факторов. Ключевым информационным компонентом, сочетающимся с летным костюмом, является легкий нашлемный дисплей пилота. Совместно с другими размещаемыми поверх костюма на теле пилота электронными компонентами (модули персонального нарукавного дисплея, радиоинтерфейса, портативного компьютера, конформной батареи электропитания) дисплей обеспечивает высокую ситуационную осведомленность экипажа, необходимую для выполнения боевого задания.
Другим представителем средств летного информационного обеспечения является модульный, интегрированный, быстро реконфигурируемый армейский комплект Air Warrior (U.S. Army) [2]. Помимо функций защиты и ситуационной осведомленности, аналогичных изделию [1], этот комплект с помощью легкого, ударо- и светостойкого тачскрин-компыотера и размещаемых на экипаже элементов беспроводной коммуникационной сети обеспечивает отслеживание GPS-координат ЛА, хода выполнения плана задания, при необходимости, оперативное (в ходе полета) изменение плана и дуплексную внутрикабинную голосовую связь.
При всех достоинствах комплектов [1, 2] им присущ недостаток-отсутствие функций формирования (получения) целеуказания и его отработки при наведении ЛА на наземную цель.
Известна система целеуказания и наведения фронтовой и армейской авиации, реализующая принятую в отечественной военной авиации соответствующую методику целеуказания и наведения пилотируемых боевых ЛА (самолетов, вертолетов) на наземные цели [3, 4]. Ключевым звеном завершающего этапа работы системы - этапа непосредственного целеуказания и наведения на объекты переднего края и в тактической глубине - является наземный авианаводчик, выполняющий визуальное, телевизионное или другого вида наблюдение ЛА и цели и передачу сообщений экипажу ЛА или ведущему ударной группы.
Наиболее распространенными способами непосредственного целеуказания и наведения являются курсовой или азимутальный способ, по характерным ориентирам на боевом курсе и у цели, по квадратам сетки карты, а также комбинированный способ. При курсовом способе, например, авианаводчик экипажу ЛА (ведущему группы) сообщает курс (азимут) на цель, дальность до нее от точки своего местоположения и отдельные параметры цели (тип, подвижность). Оснащение авианаводчика, необходимое для этого, включает рабочую карту, справочный материал, бинокль, компас, ракетницу, радиостанцию голосовой симплексной связи типа Р-809. При размещении на посту в заранее выбранном месте авианаводчик свои координаты определяет по карте крупного масштаба или с помощью топопривязчика. Дальность до цели определяется глазомерно или привязкой ее по карте к характерному ориентиру, направление на цель - с помощью компаса (часов) или специального планшета с азимутальным кругом. Целеуказание и наведение выполняются подачей по радиосвязи голосовых команд и сообщений экипажу ЛА. Получив данные о цели и другую информацию, экипаж наносит их на карту и самостоятельно выходит на цель.
Недостатками системы [3, 4] являются низкая степень автоматизации, малоинформативность средств измерений и наблюдения, отсутствие возможности обмена цифровыми данными. Очевидной также является непригодность оснащения авианаводчика для членов экипажа ЛА.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является система целеуказания [5]. Наземная составляющая системы содержит встроенный в экипировку передового авианаводчика носимый информационный комплекс, в качестве которого используется стоящий на снабжении Вооруженных сил комплекс [6]. В состав информационного комплекса входят техническое средство разведки (TCP) для определения координат цели, радиостанция для встречной работы с системой радиосвязи, входящей в состав бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) ЛА, малогабаритные блок электропитания, вычислитель, модули радиосвязи и спутниковой навигации, средства ввода данных и визуального отображения, размещаемые в транспортном жилете авианаводчика, а также телефонно-микрофонная гарнитура (ТМГ).
Бортовая составляющая системы-прототипа [5] представлена упомянутой системой радиосвязи и средствами отображения (индикаторами) из состава БРЭО, размещаемыми в кабине ЛА. Поступающая на борт и отображаемая информация содержит данные о типе цели (в том числе стационарная или подвижная) и ее координатах, а также о зоне возможного поражения ЛА средствами огневого прикрытия. По этим данным пилот самостоятельно осуществляет наведение ЛА на цель.
Из приведенного состава данных, поступающих на борт, следует, что вычислитель наземного информационного комплекса выполняет соответствующую функцию формирования и отображения указанных данных, а также координат авианаводчика и ЛА.
Помимо указанных компонентов БРЭО бортовая составляющая системы целеуказания дополнительно содержит специализированную вычислительную подсистему (СВП), обеспечивая совместно с наземной составляющей высокую точность применения свободнопадающих авиационных средств поражения (АСП). Примером такого доработанного решения служит фронтовой бомбардировщик СУ-24М [5]. Высокой эффективностью также обладают ЛА, в БРЭО которых исходно предусмотрено сопряжение с наземной составляющей рассматриваемой системы.
Вместе с тем, существует многочисленная категория пилотируемых ЛА, требующих автоматизированного взаимодействия с носимым информационным комплексом авианаводчика, доработка БРЭО которых по тем или иным причинам невозможна, нецелесообразна или несвоевременна. Иными словами, система целеуказания [5] в существующем виде применительно к таким ЛА оказывается непригодной.
Из сказанного следует, что недостатками системы-прототипа являются ограниченные функциональные возможности и низкая степень приспособленности к решению задач целеуказания и наведения большого числа пилотируемых ЛА различных типов.
Цель заявляемого изобретения состоит в создании рациональной по составу и исполнению автоматизированной системы встроенных в экипировку наземных и бортовых носимых информационных комплексов, обладающей расширенными функциональными возможностями и высокой приспособленностью к решению указанных задач.
Для достижения поставленной цели в системе автоматизированного целеуказания и наведения на наземные цели пилотируемых ЛА, содержащей наземную и бортовую составляющие и использующей в качестве наземной составляющей встроенный в экипировку авианаводчика носимый информационный комплекс, включающий соединенные блок электропитания и вычислитель, связанный через соответствующие интерфейсы с модулями радиосвязи и спутниковой навигации, средствами ввода информации и визуального отображения, а также с ТМГ, причем упомянутые блок электропитания, вычислитель и модули встроены в транспортный жилет авианаводчика с помощью соответствующих фиксаторов и подсумков в поясной и плечевой частях жилета, авианаводчик оснащен связанными через соответствующие интерфейсы с вычислителем носимыми TCP, выполненным с возможностью определения координат цели, и радиостанцией, выполненной с возможностью встречной работы в режимах голосовой связи и приемопередачи данных с аналогичной радиостанцией, при этом вычислитель содержит программный модуль отображения на электронной карте местности координат и типа цели, а также координат авианаводчика и ЛА, в качестве бортовой составляющей используется встроенный в экипировку члена экипажа ЛА, ответственного за прием целеуказания и наведение на цель, аналогичный информационный комплекс.
Кроме того, средства ввода информации и визуального отображения выполнены в виде единого многофункционального пульта-индикатора (МФПИ), упомянутый МФПИ авианаводчика размещен в подсумке на грудной части его жилета, аналогичный МФПИ члена экипажа с помощью съемного фиксатора размещен поверх летного костюма на его бедре, член экипажа оснащен аналогичной носимой радиостанцией, причем упомянутые блок электропитания, вычислитель и модули бортового комплекса с помощью соответствующих фиксаторов и подсумков встроены в специализированный транспортный жилет члена экипажа, при этом вычислитель наземного комплекса дополнительно содержит программные модули формирования данных полетного задания, целеуказания и наведения ЛА, а вычислитель бортового комплекса содержит программные модули отработки упомянутых данных и визуального контроля ее результатов.
Существенные отличительные признаки заявляемого изобретения по сравнению с прототипом состоят в следующем:
1. Ключевым отличительным признаком является использование в качестве бортовой составляющей встроенного в экипировку члена экипажа ЛА, ответственного за прием целеуказания и наведение на цель, носимого информационного комплекса, аналогичного комплексу авианаводчика. Этим обеспечивается универсальность заявляемой системы и ее инвариантность по отношению к типу пилотируемого ЛА и его БРЭО.
В прототипе такое решение отсутствует.Взаимодействие носимого информационного комплекса авианаводчика возможно только с ограниченным числом ЛА, штатное БРЭО которых изготовлено с функцией встречной работы с указанным комплексом, либо с ЛА с доработанным БРЭО.
2. Исполнение средств ввода информации и визуального отображения каждого из двух информационных комплексов в виде единого МФПИ при сохранении требуемых функций средств позволяет получить более рациональный состав компонентов системы, что облегчает ее производство, обучение личного состава и практическую эксплуатацию. При этом размещение МФПИ в подсумке на грудной части жилета авианаводчика и с помощью съемного фиксатора поверх летного костюма на бедре члена экипажа обеспечивает каждому участнику комфортность ношения и удобство применения указанных компонентов в различных условиях боевой обстановки.
В прототипе средства ввода и отображения информации выполнены в виде отдельных устройств, что делает систему громоздкой и неудобной при решении рассматриваемых задач.
3. Оснащение члена экипажа ЛА носимой радиостанцией, аналогичной радиостанции авианаводчика, обеспечивает независимый от системы радиосвязи БРЭО двусторонний обмен между авианаводчиком и экипажем голосовыми сообщениями, данными полетного задания, целеуказания и наведения, а также квитанциями о доведении данных и исполнении задания. Кроме того, этим достигается унификация и взаимозаменяемость компонентов системы.
В прототипе оснащение экипажа такой радиостанцией не предусмотрено.
4. Дополнение вычислителя наземного комплекса программными модулями формирования данных полетного задания, целеуказания и наведения ЛА позволяет наземной составляющей системы решать полный перечень задач по информационному обеспечению экипажа пилотируемого ЛА.
Программное обеспечение вычислителя наземной составляющей прототипа выполняет отдельные задачи подготовки данных целеуказания.
5. Содержащиеся в вычислителе бортового комплекса программные модули отработки данных, сформированных и переданных наземным комплексом, обеспечивают экипаж ЛА достаточным объемом управляющей и контрольной информации, необходимой на различных этапах полета для высокоточного итогового наведения на заданную наземную цель.
В прототипе подобные программные модули не предусмотрены.
Приведенные отличительные признаки позволяют расширить функциональные возможности и повысить степень приспособленности системы к решению задач по целевому назначению. В совокупности эти технические результаты составляют общий технический результат, заключающийся в обеспечении высокой боевой эффективности системы автоматизированного целеуказания и наведения пилотируемых ЛА.
Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы.
Фиг. 1. Структурная схема системы автоматизированного целеуказания и наведения на наземные цели пилотируемых ЛА, где:
1. Блок электропитания.
2. Вычислитель.
3. Модуль радиосвязи.
4. Модуль спутниковой навигации.
5. Телефонно-микрофонная гарнитура.
6. Многофункциональный пульт-индикатор.
7. Носимая радиостанция.
8. Программные модули вычислителя:
8.1. Модуль отображения на электронной карте местности координат и типа цели, координат авианаводчика и ЛА.
8.2. Модуль формирования данных полетного задания.
8.3. Модуль формирования данных целеуказания.
8.4. Модуль формирования данных наведения.
8.5. Модуль отработки данных полетного задания.
8.6. Модуль отработки данных целеуказания.
8.7. Модуль отработки данных наведения.
8.8. Модуль визуального контроля результатов отработки данных.
9. Носимое техническое средство разведки.
Примечание - Римские цифры I, II означают номера носимых информационных комплексов (авианаводчик, член экипажа).
Фиг. 2. Компоненты информационного комплекса системы, где:
1. Блок электропитания.
2. Вычислитель.
3. Модуль радиосвязи.
4. Модуль спутниковой навигации.
5. ТМГ.
6. МФПИ.
7. Носимая радиостанция с антенной. Примечания:
1. Рисунок соответствует информационному комплексу II члена экипажа, где в качестве ТМГ используется штатная гарнитура авиационного защитного шлема 5. Возможен вариант переключения штатной гарнитуры шлема (по выбору члена экипажа) от вычислителя 2 к самолетному переговорному устройству. (Размеры шлема условно уменьшены относительно размеров других компонентов).
2. В информационном комплексе I авианаводчика используется широкодоступная стандартная ТМГ. Также предусмотрено одновременное подсоединение к вычислителю 2 через кабельный разветвитель радиостанции 7 и TCP 9 (на рисунке не показано).
3. Кнопки ввода информации находятся на боковых поверхностях МФПИ 6 (не показаны).
Кратко отдельные аспекты работы заявляемой системы рассмотрены при анализе отличительных признаков. Рассмотрим более подробно работу системы, функции и возможности реализации компонентов комплексов, входящих в ее состав (Фиг. 1, 2).
Блок электропитания 1 является источником первичной электроэнергии носимого информационного комплекса. Вычислитель 2 выполняет функцию приема, хранения, обработки, формирования и распространения всех видов информации (данных), циркулирующей в комплексе, а также преобразования электроэнергии блока 1 в линейку вторичных напряжений, питающих другие компоненты.
Модуль радиосвязи 3, строящийся, например, на основе комплектующих известного стандарта 802.11/b/g/n, обеспечивает обмен речевыми сообщениями и данными между членами экипажа ЛА, а также, в отдельных случаях, с экипажами других ЛА в плотном групповом полете (при радиопрозрачном фонаре кабины).
Модуль 4 реализует известные способы спутниковой радионавигации и обеспечивает высокоточное определение местоположения авианаводчика и параметров движения ЛА (центра масс члена экипажа), например, плановых координат X, Y, широты В, долготы L и высоты Н в какой-либо системе координат, принятой в РФ для пилотирования ЛА и управления воздушным движением.
Реализация телефонно-микрофонной гарнитуры 5, функция которой соответствует названию, не представляет сложности, поскольку является либо МФПИ 6 объединяет в себе функции включения/выключения комплекса, выбора варианта работы (комплекс I или комплекс II), ввода установочной (настроечной) информации, задания содержания и формата отображения на экране (например, на ЖК-индикаторе) выводимой видеоинформации (например, координат цели, ЛА, маршрута движения ЛА и результатов его отработки) и ряд других функций.
Примером практической реализации компонентов 1-6 являются соответствующие аппаратно-программные средства комплексов разведки, управления и связи (КРУС) «Стрелец» и «Стрелец-М» [6, 7]. Указанные компоненты могут размещаться в транспортном жилете, выполненном, например, по технологии разгрузочного жилета военных летчиков, входящего в комплект носимого аварийного запаса [8].
Радиостанции 7 обеспечивают удаленный радиообмен между наземным и бортовым комплексами системы. В этом качестве может использоваться авиационная переносная УКВ-радиостанция для авианаводчиков Р-853 В2М «Варево-2М», предназначенная для радиотелефонной связи и обмена данными с летательными аппаратами [9]. При этом между вычислителем 2 и радиостанцией 7 включают согласующую аппаратуру передачи данных (АПД), конструктивно встроенную в вычислитель 2, либо выполненную в виде отдельного устройства (на Фиг. 2 не показана). Примером АПД является соответствующая аппаратура сопряжения с УКВ-радиостанциями, входящая в состав КРУ С «Стрелец-М».
Функцией TCP 9 является высокоточное измерение сферических координат цели (дальность, углы азимута и места), совместная обработка которых и координат авианаводчика-носителя TCP (определяются с помощью модуля спутниковой навигации 4) в его вычислителе 2 обеспечивает получение координат цели в заданной прямоугольной или географической системе отсчета. Примером TCP 9 служит лазерный дальномерно-угломерный прибор ПДУ-4 также из состава КРУС. Полезной дополнительной функцией прибора является фото- и видеосъемка цели.
Важную роль в структуре заявляемой системы играет специальное программное обеспечение (СПО) вычислителя 2. СПО выполнено в виде программных модулей 8.1-8.8 (Фиг. 1), конкретный набор которых при инициализации определяет вариант работы носимого информационного комплекса: авианаводчика (комплекс I) или члена экипажа (комплекс II). Назначение и функции программных модулей в значительной мере определяют содержание работы системы в целом.
Основными задачами программных модулей 8.1-8.4 комплекса I (в обобщенном виде, без детального разделения по модулям) являются прием, обработка, хранение, отображение и выдача информации о типе, характеристиках и координатах цели, а также координатах ЛА и авианаводчика; формирование данных о курсе и начальной точке захода (наведения) ЛА на цель; задание типа АСП и координат точки его применения (сброса); расчет и выдача на борт ЛА маршрута подлета к указанной точке; определение координат точки падения АСП и, при необходимости, формирование команды на повторный заход.
Программные модули 8.5-8.8 комплекса II решают задачи, обратные основным задачам по формированию и передаче на борт ЛА данных комплекса I. Их содержанием являются прием, «распаковка» и представление принятых данных в форме, удобной для восприятия экипажем, формирование управляющих видео- и голосовых сигналов по их исполнению (отработке), а также подготовка и обратная передача стандартных сообщений и квитанций о результатах отработки.
Отметим, что все компоненты носимых информационных комплексов и система в целом должны иметь исполнение, соответствующее требованиям летной годности. Результатом является создание универсальной системы автоматизированного целеуказания и наведения, инвариантной по отношению к типам пилотируемых ЛА и их БРЭО.
Таким образом, заявляемое изобретение может быть реализовано и позволяет обеспечить высокую боевую эффективность системы автоматизированного целеуказания и наведения на наземные цели пилотируемых ЛА на основе носимых информационных комплексов, встроенных в экипировку.
Источники информации:
1. Air Soldier System (Air SS). - Режим доступа: https://man.fas.org/dod-101/sys/land/wsh2013/18.pdf.
2. Air Warrior (U.S. Army). - Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Air_Warrior (U.S._Army).
3. Целеуказание и наведение авиации с земли. - Режим доступа: https://vk.eom/@voevoda_training-celeukazanie-i-navedenie-aviacii-s-zemli.
4. Методика целеуказания и наведения авиации на наземные цели. -Режим доступа: https://srdo.5bb.ru/viewtopic.php?id=1420.
5. Как координаты целей от наземных передовых авианаводчиков поступают на борт модернизированных СУ-24М. - Режим доступа: https://ak-12.livejournal.com/48490.html.
6. Комплекс разведки, управления и связи «Стрелец» и «Стрелец-М» для «Ратник». - Режим доступа: https://vpk.name/library/f/strelec.html.
7. Белоусов Н.А., Каплин А.Ю. Комплекс разведки, управления и связи 83 т 215. - В кн.: «История отечественной радиоэлектронной техники для Сухопутных войск»/под ред. С. В. Хохлова. - М., ООО «Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2018. - с. 406-410. ISBN 978-5-903989-39-3.
8. Комплект НА3-ИР. Российских военных летчиков оденут в специальные жилеты-разгрузки. - Режим доступа: https://tvoi54.ru/posts/2270-komplekt-naz-ir-rossiiskih-voennyh-letchikov-odenut-v-specialnye-zhilety-razgruzki.html.
9. Радиостанция Р-853-В2М Варево 2М. Военная радиосвязь. - Режим доступа: https://military.trcvr.ru/2015/08/14/radiostancija-r-853v 1-varevo-1/.