Автоматические наземные сенсоры
Сеть необслуживаемых сенсоров Treasures от компании Elbit Systems (вверху)
Хорошей чувствительностью отличается этот детектор транспортных средств и людей Sand (внизу) от компании Elbit Systems
Одна из основных причин внедрения технологии автоматических наземных сенсоров состоит в том, что ни один детектор, будь то акустический, оптико-электронный, магнитный, сейсмический, инфракрасный или радиолокационный, не может обеспечить полное покрытие всех целей на всех дистанциях. Вместо этого пользователю необходимо принять многоуровневый подход, то есть одновременное развертывание нескольких различных типов полностью взаимосвязанных сенсоров с целью получения как можно большего объема информации с места действия, находящегося под наблюдением.
Автоматические наземные сенсоры могут выполнять множество задач и даже в некоторых случаях заменять противопехотную мину, исполняющую роль сигнального устройства. Впрочем, как уже отмечено во введении, нет панацеи от всех лекарств, сейсмический датчик созданный для обнаружения приближения танка на больших дистанциях не подойдет для определения приближения пешего человека.
Для потребителей, которым необходимы оптико-электронные и инфракрасные сенсоры, компания Northrop Grumman предлагает автоматическую систему распознавания целей Scorpion. Scorpion состоит из оптико-электронных и инфракрасных сенсоров, которые могут идентифицировать и классифицировать транспортные средства до 100 метров и человека до 30 метров. Показатель ложных тревог системы Scorpion составляет примерно пять процентов, а сочетание низкого энергопотребления и длительного срока службы батарей позволяет ей находиться в рабочем состоянии шесть месяцев.
Для упрощения работы, при планировании задач и мониторинге сенсоров может использоваться интуитивный графический интерфейс. В марте 2008 года компания Northrop Grumman получила контракт на поставку дополнительных систем Scorpion для американской армии в дополнение к предыдущему контракту, по которому компания поставила 600 систем.
Для тепловизионной камеры V-520 компания Critical Imaging поставляет автоматические оптико-электронные сенсоры; камера работает в диапазоне температур от -25°C до - +60°C, имеет спектральный диапазон 8-12 микрон и отличается водонепроницаемостью до двух метров. Пользователь может видеть изображение от камеры V-520 на компьютере с программным обеспечением (ПО) на базе Windows.
Компания Flux Data также поставляет автоматические датчики изображений в виде наземного сенсора изображений UGS-X1. UGS-X1 имеет дневную камеру и камеру ближней инфракрасной области для дневной и ночной работы и может соединяться с другими акустическими, сейсмическими и магнитными сенсорами, а также с системами связи пользователя, служащими в качестве основы его сенсорной сети.
Дополнительные решения по формированию изображений предоставляет израильская компания Seraphim Optronics, поставляющая мини автоматический наземный фотоприемник Mugi (Mini Unattended Ground Imager) имеющий инфракрасные (ИК) и обычные оптико-электронные (ЭО) сенсоры. Mugi может определять человека на дистанции 2,5 км с помощью обычной камеры или на 1,2 км при помощи тепловизионной камеры.
Вместе с камерой идет блок оператора, состоящий из упрочненного планшетного компьютера весом около пяти кг и ручного устройства массой три кг. Энергопотребление Mugi позволяет работать до 12 дней с использованием перезаряжаемого батарейного блока или до 80 дней с неперезаряжаемыми батареями, при этом он обеспечивает передачу изображения в пределах прямой видимости до 20 км.
Система iscout от McQ включает тепловые и магнитные детекторы плюс устройство вывода на дисплей переносного компьютера. Сенсоры, устанавливаемые на срок до 14 дней, соединены с ретранслятором, который в свою очередь соединен с переносным компьютером
Автоматический наземный сенсор Scorpion от Northrop Grumman сочетает ОЭ и ИК сенсоры. Заряда батареи хватает до 6 месяцев; в настоящее время сенсор стоит на вооружении американской армии
ПО ситуационной осведомленности высокой четкости Hirsa (High Resolution Situational Awareness) от компании 21 CSI объединяет самые различные сенсорные системы воедино, что позволяет управлять сложной сетью с одного места. Вдобавок, Hirsa может использоваться в качестве инструмента планирования для оптимального размещения сенсорного оборудования
Звук
Наряду со специальными оптико-электронными системами, сейсмоприемники и акустические сенсоры играют свою роль в мониторинге окружающей обстановки. Автоматический наземный миниатюрный сенсор Dragon Sense от Frontline Defense Systems состоит из сейсмоприемника и микрофона для определения и классификации людей, транспортных средств, низколетящих летательных аппаратов и ведущихся земляных работ.
Эти сенсоры соединены в самовосстанавливающуюся беспроводную ячеистую сеть; каждый сенсор может определять и классифицировать людей на дистанции более 50 метров. Он также может различать отдельного человека или группу людей, колесные машины на дальности 200 метров и гусеничные машины на дальности свыше 800 метров.
Каждый сенсор весит около 700 грамм и работает на различных радиочастотах. Помимо сейсмических и акустических возможностей система Dragon Sense также объединяет пассивные инфракрасные, магнитные сенсоры и камеры в свою ячеистую сеть.
Оптико-электронные и сейсмические сенсоры совместно с магнитными и термальными детекторами объединяются в систему iscout от McQ. Комплектная разведывательная система включает тактический мобильный дисплей переносного компьютера плюс сами разведывательные датчики, ретранслятор, подсоединенный к серверу, а также мобильный дисплей и беспроводной ретранслятор, позволяющий данные, собранные сенсорами, передавать на ручной мобильный дисплей. Энергопотребление этих сенсоров позволяет развертывать их на срок до 14 дней, хотя при подсоединении к внешним источникам питания этот срок увеличивается до года.
Компания Elbit Systems изготавливает интеллектуальные универсальные сетевые детекторы Sand (Smart All-Terrain Networked Detector), которые по утверждению фирмы, могут определить движение транспортных средств и людей на любой местности. Эти сенсоры (см. первое фото) можно соединять в беспроводную сеть и использоваться в самых разных приложениях, например при охране периметров и для распознавания на поле боя. Что касается размещения, то сенсоры можно разместить либо прямо на грунте, либо закопать на небольшую глубину. Предлагаются различные модели с продолжительностью работы от пяти до десяти лет.
Имея дистанцию распознавания человека до 100 метров и транспортных средств до 500 метров, оптико-электронные сенсоры системы EL/I-6001 могут дополнять сейсмические и акустические сенсоры системы, развертываемые с помощью минометов и работающие до 30 дней от собственного источника питания. Вдобавок к акустическим, сейсмическим и оптико-электронным сенсорам сеть наземных сенсоров Elta EL/I-6001 может включать миниатюрный радар на солнечных батареях EL/M-2107 этой же компании, который может определять людей на расстоянии 300 метров
«Смешанные чувства»
К двум средствам автоматического обнаружения, сейсмическим и акустическим сенсорам, присоединяется радар. В одной статье невозможно подробно рассказать о мириадах радарных систем, предназначенных для ведения наблюдения на земле и в воздухе или определения местоположения артиллерии. Но даже в таком случае компактная радиолокационная сенсорная система от Raytheon BBN Technologies достойна рассмотрения. При массе менее двух фунтов и физических размерах чуть больше чем банка с напитком, эта система может отслеживать людей и машины, ее можно соединить с оптико-электронной системой, которая будет направляться по сигналам за целью обнаруженной радаром. В свою очередь, радар можно подсоединять к спутниковым средствами связи дальнего действия для передачи данных другим пользователям.
Преимущества технологической миниатюризации позволили объединить несколько сенсоров в единый комплект. Эта концепция использована в мультисенсорных изделиях Umra 1G ID, Umra 1G CL и Umra Mini, предлагаемых шведской компанией Exensor. Сенсорный блок Umra 1G ID включает два зонда с пятью сенсорами, включая один акустический, один сейсмический сенсор плюс три магнитных сенсора. Информация, собранная этими сенсорами, передается посредством радиорелейной линии на базовую станцию, состоящую из переносного компьютера и радиоприемника, работающего под управлением специализированного ПО Umra.
Используя базовую станцию, оператор может видеть и анализировать информацию, полученную от сенсоров. Это программное обеспечение также включает шаблоны транспортных средств для того, чтобы оператор мог определить тип машины, маневрирующей вблизи от датчика, а также ее скорость и направление движения. Сенсоры могут обнаруживать людей на 15 метрах, а обнаружение транспортных средств возможно на дистанции 200 метров.
Между тем, автоматический наземный сенсор Umra 1G от Exensor может определять различные типы транспортных средств, включая мотоциклы, легковые грузовики и велосипеды, а также танки и бронированные машины. Этот сенсор имеет дальность действия прямой видимости до 15 км и радиочастотный канал 138-144 МГц.
Система дистанционно управляемых наземных сенсоров Rembass-ll (Remotely Monitored Battlefield Sensor System-II) от компании L-3 стоит на вооружении американской армией. Она может определять людей на дистанции 75 метров и гусеничные машины до 350 метров с помощью сейсмического и акустического сенсора Mk-2965/GSR
Сенсор Umra Mini имеет сейсмоприемник и микрофон для обнаружения и классификации различных целей, включая личный состав на дистанции 50 метров и тяжелые машины до 500 метров. Эти сенсоры могут объединяться в самовосстанавливающуюся беспроводную ячеистую сеть. Компания Exensor также поставляет «инструментарий», который подключает эти сенсоры к продвинутой ячеистой сети с малым энергопотреблением.
Пользователи автоматических наземных сенсоров стоят перед сложнейшей задачей соединения и управления мириадами радиолокационных, акустических, оптико-электронных, сейсмических и магнитных сенсоров, образующих свою наземную систему наблюдения.
Одним из решений этой задачи является применение программного обеспечения (ПО) Hirsa (High Resolution Situational Awareness – ситуативная информированность высокого разрешения) от компании 21CSI. ПО Hirsa может быть загружено в переносной компьютер или настольный ПК, оно предоставляет оператору карту с размещением сенсоров и выводит на экран собранную ими информацию. Hirsa – «сенсорно-независимая» система, и, по словам официальных представителей компании, она работает со «всеми сенсорами и платформами».
ПО также позволяет пользователю планировать размещение сенсоров с помощью карты точных зон покрытия каждого сенсора, основываясь на рельефе данной местности.
Привлекательность Hirsa состоит в том, что это ПО масштабируемо и может обслуживать не только оборудование для защиты одного здания, но и сложные комплексы сенсоров, предназначенные для охраны границ. Планирующие функции Hirsa улучшены за счет за счет того, что система постоянно следит за состоянием сенсоров, она подает оператору сигнал тревоги при определении сенсором интересующего события.
Фактически, Hirsa может конфигурироваться так, чтобы определенные повседневные (рутинные) события не становились причиной для беспокойства, например идентификация машины, медленно приближающейся к входным воротам здания. Тем не менее, ПО Hirsa подаст сигнал тревоги оператору, например при приближении к тем же воротам машины на высокой скорости с вероятным намерением прорваться через них.
Израильская компания IAI Elta Systems разработала оригинальные наземные сенсоры, которые могут устанавливаться посредством отстрела из миномета. Они являются частью сети автоматических наземных сенсоров EL/I-6001 этой компании.
Акустические и сейсмические датчики артиллерийской доставки могут работать без внешнего источника питания до 30 дней, определять движущихся людей на дистанции 30-50 метров и транспортные средства до 500 метров. Система EL/I-6001 может дополняться автоматическим оптико-электронным сенсором, который определяет машины на расстоянии свыше 500 метров и людей свыше 100 метров, а также опциональным миниатюрным радаром EL/M-2107, работающим на солнечной энергии и имеющим дальность определения транспортных средств и людей 300 метров.
Всеми этими сенсорами можно управлять из соответствующего центра командования и управления EL/I-6001, который включает компьютер управления, человеко-машинный интерфейс, модем и приемопередатчик для сети автоматических наземных сенсоров.
Компания Trident Systems совмещает несколько сенсоров в своем узле разведывательных наземных сенсоров, состоящем из акустических, оптико-электронных, инфракрасных, сейсмических и магнитных детекторов. Встраиваемые в инновационную широкополосную коммуникационную сеть, имеющую низкую вероятность перехвата и обнаружения, эти сенсоры с батареями весят всего 1,3 кг; они могут предавать данные в пределах прямой видимости и в зависимости от рельефа на дальность 200 метров.
Скорость передачи данных этого канала связи составляет до 5 Мб/с при работе в стандартном режиме и до 1 Мб/с в режиме сниженного энергопотребления. Рабочие температуры от -30°C до +60°C, заряда батареи хватает на 15 дней работы.
Между тем, сторожевые автоматические сенсорные узлы от компании Trident оснащены ИК-датчиками движения и встроенной GPS. При массе чуть больше полкилограмма, эти сенсоры сохраняют работоспособность до 90 дней, передавая данные со стандартной скоростью 50 Кбит/с, хотя и возможна максимальная скорость 250 Кбит/с. В зависимости от рельефа местности, дальность беспроводной передачи этих сенсоров составляет до 300 метров.
В то время как компания Trident Systems поставляет потребителю системы обнаружения воздушных и наземных угроз, Textron Defense Systems изготавливает изделия, которые могут быть использованы как в полевых, так и в городских условиях.
Модуль сбора информации, наблюдения и разведки этой компании может определять людей, воздушные и транспортные средства, классифицировать эти цели и представлять информацию об их местоположении. Собранные им сведения передаются на узел межсетевого интерфейса, который объединяет данные от сенсоров и передает общую информацию по каналу дальней связи другим пользователям.
Помимо модуля сбора информации, наблюдения и разведки пользователи могут интегрировать ОЭ/ИК модуль для сбора изображений дневного и ночного времени. Данные поступают в модуль межсетевого интерфейса наряду с данными от радиологического узла, который определяет и сообщает о гамма-лучевом излучении и его мощности.
Американская армия развернула около 1800 систем раннего предупреждения производства компании L-3 также известных под обозначением Bais (Battlefield Anti-Intrusion System). Войска надеются получить около 8200 этих систем зонной защиты небольших подразделений
Модуль сбора информации, разведки и наблюдения от Textron может собирать информацию о воздушных, наземных средствах и личном составе и передавать ее оператору через узел межсетевого интерфейса
Улучшенная минисистема обнаружения вторжения Emids является одним из трех продуктов, который компания Qual-Tron поставляет в качестве легко развертываемого автоматического наземного сенсора. Emids также работает на трех частотных диапазонах, число каналов составляет до 1920
ПО Vantage от Selex Galileo предоставляет обычное и 3D картографирование. Оно неоценимо при определении размещения автоматических сенсоров и их мониторинга. Vantage является ключевой частью системы Hydra этой же компании
Автоматический наземный сенсор Hydra от Selex Galileo имеет в своем составе акустические сенсоры (на фото) наряду с фотокамерами и детекторами токсичных веществ, например детектором химических веществ Nexsense-C
Компания Textron подчеркивает превосходную масштабируемость своих изделий, они могут применяться для защиты чего угодно, от колонн грузовиков на марше и до стационарных оперативных баз. В конструкцию сенсоров этой компании заложена простота и удобство эксплуатации, поэтому они могут быстро развертываться пехотинцами для проведения относительно непродолжительных операций или устанавливаться на длительное время для долговременных задач.
Примером вышеописанных возможностей может служить продуктовая линейка Microobserver этой компании, состоящая из узла Microobserver MO-1045 и батарей, которые позволяют работать до 24 дней, и узла Microobserver MO-2730, который может оставаться на одном месте без обслуживания до двух лет.
Американская армия в настоящее время использует дистанционно управляемую систему боевых сенсоров Rembass-II (Remotely Monitored Battlefield Sensor System-II) разработки компании L-3. В состав Rembass-II входит сейсмический и акустический сенсор Mk-2965/GSR, который может определять гусеничные машины до 350 метров, колесные машины до 250 метров и людей до 75 метров. Mk-2965/GSR может, в свою очередь, принять сменный ИК-модуль Mk-2967, который определяет гусеничные и колесные машины на расстоянии до 50 метров и людей до 20 метров; тогда как Mk-2966/GSR, также легко встраиваемый в Mk-2965/GSR, обеспечивает магнитное детектирование гусеничных машин на дистанции 25 метров, колесных машин на 15 метров и людей на 3 метров.
Все эти сенсоры соединяются с ручной радиоприемной станцией AN/PSQ-16, которая в чвою очередь подсоединяется к переносному компьютеру для того, чтобы пользователь мог видеть информацию, собранную сенсорами. Также в комплект Rembass-II включен радиоретранслятор RT-1175C/GSQ, расширяющий дальность действия сенсора за счет преодоления ограничений прямой видимости.
Сами сенсоры имеют дальность передачи до 15 км, хотя она может быть увеличена до 150 км, за счет использования БПЛА в качестве ретранслятора, или до глобальных дальностей при использовании процессорного блока Rembass-II ретранслятора спутниковой связи.
В октябре 2010 года компания L-3 получила контракт на поставку американской армии системы раннего предупреждения Bais (Battlefield Anti-Intrusion System). На данное время американская армия развернула около 1800 таких систем, которые могут использоваться небольшими подразделениями. В конечном итоге войска получат около 8200 систем.
Улучшенная минисистема обнаружения вторжения Emids (Enhanced Mini Intrusion Detection System) от Qual-Tron – это легко устанавливаемое устройство, состоящее из передатчика MMCT 13D0219, ретранслятора MSRY 13D0243 и приемника MMCR 13D0209. Emids имеет встроенную систему диагностики неисправностей; в устройстве используется синтезированная многоканальная система связи с различными частотными диапазонами 138-153 МГц, 154-162 МГц или 162-174 МГц.
Минисистема определения вторжения (Mini-Intrusion Detection System) от Qual-Tron использует единую фиксированную частоту; в ее состав входят передатчик MXMT 13D0159, ретранслятор MRLY 13D0126 и приемник MPDM 13D0109-1.
Наконец, модифицированная мини система раннего предупреждения Mmids (Mini Intrusion Detection System-Modified) от этой же компании работает на единой фиксированной частоте 138-174 МГц и состоит из передатчика MXMT(M) 13D0269, приемника MPDM(M) 13D0370 и сейсмического датчика и передающего устройства MSID(M) 123D0368. Трансмиттеры в системах Emids, Mids и Mmids могут соединяться с пассивными инфракрасными, магнитными, сейсмическими и акустическими датчиками. При активации датчиков они в свою очередь активируют трансмиттер, который незамедлительно посылает радиосигнал на приемное устройство.
Несколько компаний, рассмотренных в этой статье, уже довольно продолжительное время занимаются производством автоматических наземных сенсоров. Компания Selex Galileo, например, показала свою Halo (Hostile Artillery Locating System – система определения местоположения артиллерии противника) в середине 90-х годов. С тех пор к этому продукту присоединилось флагманское изделие Hydra, которое по описанию Selex Galileo представляет собой «резервуар» сенсорных возможностей. Сердцем Hydra является ее ПО Vantage, которое может работать на всем, от ручных устройств до больших сетей на базе серверов.
ПО запоминает позицию каждого узла и каждого сенсора, либо на карте, либо на аэрофотоснимках. Кроме того, возможности Vantage включают трехмерное картографирование, позволяющее пользователю определять, являются ли помехами для развертываемых сенсоров какие-либо здания или рельеф. ПО Vantage в свою очередь напрямую связано с узлом Hydra.
Узел Hydra обеспечивает канал связи между сенсорами и ПО Vantage и детализирует местоположение этих сенсоров. Узел может также выполнять разумный объем обработки данных с использованием сложных алгоритмов, позволяя идентифицировать и классифицировать цели, например транспортные средства.
Сенсоры, используемые в системе Hydra, либо предоставляются самой компанией, например датчик химических веществ Nexsense-C от Selex Galileo, либо поступают от сторонних производителей. В компании особенно отмечают, что система Hydra действительно «независима от сенсоров». ПО Vantage может также передавать собранную информацию другим пользователям через ОВЧ канал, СВЧ канал или спутниковый канал.
Компания Selex Galileo видит реальный потенциал роста у семейства Hydra и в настоящее время находится на последнем этапе расширения возможностей, которое заключается в разработке небольших, легких, но мощных сенсоров типа «бросил и пошел», которые легко могли бы развертываются спешенными силами. Эти сенсоры смогут связываться с узлом Hydra, а оттуда соответственно с ПО Vantage.
Компания также рассматривает возможность интеграции Hydra с автоматическими наземными аппаратами и БПЛА. Это бы позволило одному из сенсоров системы Hydra предупредить любую из этих платформ об интересующей цели, которую затем можно было бы обследовать.
За последние годы значительно уменьшились физические размеры наземных сенсоров, при этом их функциональность резко возросла. В значительной степени этому способствовал процесс миниатюризации, позволивший разместить радиологические, биологические и химические датчики в небольшие и малозаметные блоки. Таким же образом постепенно увеличивается срок работы батарей, что позволяет сенсорам работать все более продолжительное время.
В настоящее время, многие из этих систем контролируются с использованием переносного компьютера или настольного ПК. Впрочем, в предстоящие годы управление сенсорами и собранной ими информацией все в большей степени будет выполняться с помощью ручных устройств, например персональных цифровых помощников (PDA) или смартфонов. Возможно, в ближайшее время для контроля этих сенсоров станет доступно программное обеспечение в виде загружаемых приложений для смартфонов или PDA, которые становятся обычными средствами оснащения боевых подразделений.
Использованы материалы:
www.armada.ch
www.elbitsystems.com
www.mcqinc.com
www.northropgrumman.com
www.21stsystems.com
www.tridsys.com
www.l-3com.com
www.textronsystems.com
www.selexgalileo.com
Информация