NAWIGACJA SATELITARNA W LOTNICTWIE WOJSKOWYM Technika satelitarna inspirowana była przez wojskowych i dla wojskowych. Okres zimnej wojny powodował nakręcanie spirali zbrojeń. Dla efektywnego wykorzystania środków raŝenia niezbędne były nie tylko systemy ich przenoszenia, ale takŝe precyzyjne określenie połoŝenia celu i czynnika przenoszącego środki raŝenia. Propozycja utworzenia niezaleŝnego układu odniesienia w postaci systemu satelitów wykonujących lot wokół Ziemi po znanej trajektorii spotkała się z aprobatą sfer rządowych pod jednym warunkiem, Ŝe system ten będzie słuŝył nie tylko wojsku, a przede wszystkim gospodarce narodowej kraju inwestującego. Obecnie GPS jest dostępny dla wszystkich krajów świata i słuŝy rozwojowi gospodarki w ujęciu globalnym. ZałoŜenia wstępne tj. wykorzystanie do celów wojskowych nadal stanowi priorytet w procesach modernizacji tego systemu. W lotnictwie wojskowym system GPS jest stosowany w nawigacji we wszystkich fazach lotu oraz w kontroli ruchu statków powietrznych. Czynnikami generującymi rozwój nawigacji satelitarnej są przede wszystkim: samoloty nowej generacji, bezpilotowe statki powietrzne, nowoczesne środki raŝenia. 1. Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez samoloty nowej generacji 1.1. Nawigowanie statkiem powietrznym w przestrzeniach kontrolowanych, nie kontrolowanych i strefach wydzielonych Wykorzystanie techniki satelitarnej do nawigowania statkiem powietrznym w przestrzeniach kontrolowanych stanowi zdublowanie systemu kontroli lotów statków powietrznych. PołoŜenie samolotów wykonujących loty w korytarzach przelotu, nad obiektami nawigacyjnymi kontrolowane są w oparciu o dodatkowe informacje z systemu GPS. Pilot wykonujący lot nad obszarem nie kontrolowanym wykorzystuje do nawigowania systemy znajdujące się na pokładzie samolotu. Systemy satelitarne określają pilotowi parametry lotu. W przypadku gdy samolot wyposaŝony jest w systemy inercyjne, pilot ma moŝliwość wykorzystania wszystkich danych nawigacyjnych do wykonania zadania. Na rysunku nr 1 pokazano zarejestrowany lot samolotu AN2 nad lotniskiem Dęblin. Rejestrowanie trasy lotu daje moŝliwość przeprowadzenia analizy lotu po jego wykonaniu, wykazaniu błędów w nawigowaniu oraz pokazaniu sytuacji niebezpiecznych wynikających z nieprzestrzegania przepisów lotu. Rys. 1. Trasa lotu samolotu AN2 nad lotniskiem Dęblin podczas podejścia do lądowania. 1.2. Wykonywanie rozpoznania terenu i poszukiwanie obiektów pola walki Systemy satelitarne ze względu na dokładność wyznaczania pozycji w separacji sekundowej są szczególnie przydatne do wykonania rozpoznania w terenie przygodnym w celu poszukiwania obiektów pola walki. Precyzyjne określenie połoŝenia obiektu ruchomego lub nieruchomego i przekazanie tej informacji w sposób automatyczny do dowódcy, który podejmuje decyzję o uŝyciu środków raŝenia jest gwarancją minimalizacji środków do unieruchomienia obiektu przeciwnika oraz skutecznego oddziaływania na ten obiekt.
1.3. Wykonywanie ataków na cele naziemne (ruchome i nieruchome) po rozpoznaniu samodzielne wykonywanie ataku Wykonanie rozpoznania obiektu naziemnego (ruchomego lub nieruchomego), określenie współrzędnych tych obiektów przez samoloty lub śmigłowce pozwala na wykonanie skutecznego uderzenia po powtórnym podejściu do celu. Informacja o obiektach naziemnych moŝe być takŝe przekazana przez pilota do następnych załóg samolotów i śmigłowców bojowych w celu wykonania kolejnych ataków na rozpoznane obiekty. W przypadku rozpoznania obiektów ruchomych bardzo istotną informacją będzie wiadomość podana do dowódcy kierującego całą akcją o kierunku przemieszczania się ugrupowania wojsk (kolumn czołgów, bojowych wozów, piechoty). naprowadzanie lotnictwa na cele naziemne przez oficera naprowadzania (po określeniu parametrów celu na rubieŝy styczności wojsk) Dzięki technice satelitarnej wykonanie naprowadzania lotnictwa na cel naziemny przez nawigatora stało się bezpieczniejsze i łatwiejsze. Proces określenia współrzędnych obiektu na który mamy naprowadzić lotnictwo, dzięki dalmierzom laserowym stał się procesem automatycznym. Informacja o połoŝeniu obiektu w terenie zostaje przesłana na pokład samolotu lub śmigłowca wykonującego atak automatycznie. Pilot posiada takŝe informację o połoŝeniu w terenie nawigatora naprowadzania. Ma to decydujące znaczenie dla jego bezpieczeństwa ze względu na wielkość strefy raŝenia odłamków. Podstawą sukcesu wykonania zadania jest skrytość działania i precyzja wyjścia na obiekt uderzenia. Dzięki systemom satelitarnym nawigator naprowadzania wykorzystując środki techniczne jest w stanie zrealizować te wymagania. Rys. 2. Lot wykonany na symulatorze lotu TS 11 Iskra w naprowadzeniu na cel naziemny. 1.4. Naprowadzanie na cele nawodne przez nawigatora naprowadzania będącego na okręcie z wykorzystaniem stacji radiolokacyjnej W praktyce naprowadzanie lotnictwa na cele nawodne z pokładu okrętu róŝni się od naprowadzania ze stanowiska dowodzenia moŝliwością przemieszczania się okrętu podczas naprowadzania. Precyzyjne naprowadzanie na cele nawodne uzaleŝnione jest więc od dokładnego określenia współrzędnych przemieszczającego się okrętu na którym zamontowano stacje radiolokacyjne. 1.5. Podejście do lądowania i lądowanie na wybranym lotnisku Wykorzystanie techniki satelitarnej do zabezpieczenie podejścia i lądowania statku powietrznego na dowolnie wybranym lotnisku jest problemem, który musi być rozwiązany. Z punktu widzenia ekonomicznego zastosowanie tej technologii jest rozwiązaniem najtańszym. Systemy stacjonarne montowane na lotniska typu ILS, MLS są systemami kosztownym w momencie zakupu i kosztownymi w procesie eksploatacji. Wykorzystanie GNSS do zabezpieczenia lądowania to przede wszystkim zapewnienie ciągłości informacji na ścieŝce zniŝania ze szczególnym uwzględnieniem precyzyjnego określenia wysokości lotu na zniŝaniu. Wykorzystanie techniki satelitarnej pozwoliłoby na zwiększenie przepustowości lotnisk, zwiększenie bezpieczeństwa lądowania statków powietrznych i obniŝenie kosztów.
Wysokość elipsoidalna samolotu An-2 w czasie zniŝania [m] [m] 700 700 608,30 608,30 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 152,23 152,23 100 100 0 675 675 725 725 775 775 825 825 875 875 925 925 975 975 1025 1025 1075 1075 czas czas [s] [s] Rys. 3. Trasa lotu samolotu podczas podejścia do lądowania na lotnisku Dęblin. 1.6. Nawigowanie na lotniskach (monitorowanie ruchu statków powietrznych) Przemieszczanie się statku powietrznego na lotnisku moŝna podzielić na trzy fazy: - kołowanie po drodze startowej i drodze kołowania, - zajęcie pozycji do startu, - zajęcie miejsca na płycie lotniska po wylądowaniu. Bardzo duŝe natęŝenie ruchu lotniczego na lotniskach w Europie i USA wymaga szczególnego nadzoru ruchu samolotów na lotniskach. Katastrofy jakie zanotowano na lotniskach (w trudnych warunkach atmosferycznych) były wynikiem braku nadzoru nad przemieszczaniem się samolotów (oczekujących na start i lądujących). Montowanie systemów zawierających urządzenia GPS wraz z systemami przesyłania danych o połoŝeniu samolotu do centrum kontroli ruchu na lotnisku zwiększy moŝliwości nadzoru nad tym ruchem i pozwoli na stworzenie systemów bezkolizyjnego poruszania się po drodze kołowania i drogach startowych. Kontrolą powinny być objęte wszystkie pojazdy poruszające się po lotnisku. 1.7. Podejście do wieŝ wiertniczych na morzu i lądowanie na platformie śmigłowców bojowych, śmigłowców transportowych itp. Szczególnego znaczenia z punktu widzenia bezpieczeństwa lotów stanowi problem podejścia do wieŝ wiertniczych w trudnych warunkach atmosferycznych (mgła, zadymienie). Precyzyjne określenie współrzędnych połoŝenia tych konstrukcji pozwala na wykonanie przelotu do nich wszystkich statków powietrznych. 1.8. Nawigacja lotnictwa StraŜy Granicznej Lotnictwo StraŜy Granicznej wykorzystuje GNSS w działaniach takich jak: - loty wzdłuŝ granicy (lądowej i morskiej), prowadzenie rozpoznania terenu, określenie współrzędnych przekroczenia granicy przez pojedynczych obywateli oraz zorganizowane grupy, - określenie kierunku przemieszczania się tych grup, - poszukiwanie rozbitków na morzu, określenie współrzędnych połoŝenia i nakierowanie okrętów i statków w rejon katastrofy, - patrolowanie strefy granicznej, określenia miejsc zanieczyszczeń (zrzutu do morza oleju i zanieczyszczeń) przez statki i okręty, - fotografowanie wraz z rejestracją współrzędnych połoŝenia stref zanieczyszczeń. Szczególne znaczenie ma wykorzystanie techniki satelitarnej do patrolowania granicy państwowej RP. Przebieg granicy w terenie trudno dostępnym zamaskowanym lasami, w terenie górzystym oraz długa granica morska są powaŝnymi wyzwaniami dla StraŜy Granicznej. Określenie miejsca nielegalnego przekroczenia granicy przez osoby i grupy pozwala na monitorowanie ich przemieszczania się oraz przejęcie przez policję. Poszukiwanie rozbitków na morzu przez lotnictwo oraz wykorzystanie urządzeń pokładowych systemów satelitarnych zwiększyło operatywność działania i efektywność niesienia pomocy. Miejsce katastrofy powstałej na morzu są monitorowane, a jednostki skierowane do niesienia pomocy otrzymują dokładne współrzędne ich połoŝenia. Dzięki wykorzystaniu techniki satelitarnej zwiększyła się efektywność wykrycia stref zanieczyszczenia środowiska, rejestracji współrzędnych plam ropopochodnych na morzu oraz rejestracji połoŝenia statków dokonujących zanieczyszczeń.
1.9. Nawigacja lotnictwa Policji Policja wykorzystuje nawigację satelitarną w samolotach i śmigłowcach słuŝących do monitorowania przemieszczania się grup przestępczych oraz do patrolowania terenu trudnodostępnego w poszukiwaniu terrorystów (loty na małej wysokości zgodnie z rzeźbą terenu). Wykorzystanie techniki satelitarnej przez lotnictwo Policji jest realizacją tych samych problemów co lotnictwa StraŜy Granicznej. Elementem dodatkowym jest monitorowanie przestępców w aglomeracjach miejskich. Ze względu na odbicia sygnału od budynków warunki monitorowania pojazdów są utrudnione. Ten fakt nabiera szczególnego znaczenia podczas monitorowania pojazdów specjalnego znaczenia, pojazdów waŝnych osób oraz transportu towarów niebezpiecznych. 2. Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez statki powietrzne nowej generacji Podjęcie z terytorium przeciwnika: - pilotów zestrzelonych - osób po katastrofach lotniczych - po wykonaniu zadań specjalnych (określenie miejsca pobytu, określenie miejsca podjęcia pilotów, grup wykonujących zadania, uczestników katastrof) Obecne doświadczenia wykorzystania techniki satelitarnej w akcjach ratowania zestrzelonych nad terytorium przeciwnika pilotów pokazują wysoką skuteczność działania lotnictwa. Dzięki precyzyjnemu określeniu współrzędnych połoŝenia pilota w terenie, powstały moŝliwości wykonania lotu nad terytorium przeciwnika z wykorzystaniem rzeźby terenu i skrytemu podjęciu zestrzelonego pilota nad terytorium przeciwnika. W przypadku katastrof lotniczych, które zaistniały w terenie trudnodostępnym, uzyskanie współrzędnych o miejscu katastrofy daje moŝliwość szybkiego dotarcia i udzielenia pomocy poszkodowanym. Informację taką moŝemy uzyskać ze zdjęć satelitarnych lub teŝ bezpośrednio od pilota tuŝ przed katastrofą. 3. Wykorzystanie nawigacji satelitarnej przez samoloty lotniczego pogotowia ratunkowego Systemy GNSS są szczególnie przydatne w nawigacji LPR w trudnych warunkach atmosferycznych i w terenie górzystym. Pozwalają na określenie miejsca wypadku (katastrofy, zejścia lawiny itp.), określenie miejsca moŝliwego lądowania i miejsca podjęcia poszkodowanych w katastrofie LPR dociera do miejsc trudnodostępnych, udziela pomocy poszkodowanym w lawinach, katastrofach na autostradach, podczas powodzi, poŝarów itp. Nawigacja satelitarna pozwala na szybsze podjęcie działań ratunkowych, daje gwarancję udzielenia szybkiej i przede wszystkim skutecznej pomocy. Określenie współrzędnych katastrofy pozwala na podjęcie prawidłowej decyzji i wybór najkrótszej trasy oraz rodzaju środka transportu w celu dotarcia do miejsca zdarzenia. Dobór statku powietrznego i długość trasy jaką naleŝy pokonać daje szansę poszkodowanym na szybką i fachowa pomoc lekarską. 4. Kontrola ruchu statków powietrznych Kontrola ruchu statków powietrznych po trasach Kontrola ruchu statków powietrznych w rejonie lotniska, w rejonie poligonów Kontrola podejścia do lądowania na lotnisku i drogowych odcinkach lotniskowych 5. Kontrola nawigowania bezzałogowych aparatów latających Kontrola lotu bezzałogowych aparatów latających w wydzielonych strefach pilotaŝu Kontrola lotu bezzałogowych aparatów latających w rejonie lotniska, startu i lądowania, w rejonie poligonów Kontrola bezzałogowych aparatów latających w czasie lotów przez TMA Poszukiwanie rozbitków i podejmowanie ich z pola walki Loty bezzałogowych aparatów latających realizowane są w oparciu o pracę systemów satelitarnych. W chwili obecnej nie istnieją podstawy prawne do wykonywania lotów nad terytorium RP. W przyszłości zostaną wyznaczone strefy pilotaŝu dla wykonywania tego typu zadań. Kontrola lotu realizowana przez
śledzenie BAL na tle mapy elektronicznej. Szczególnego znaczenia mają loty nad poligonem oraz podczas prowadzenia rozpoznania nad terytorium przeciwnika. Wykonanie zadania bojowego w terenie górzystym stwarza dodatkowe utrudnienia w utrzymaniu wysokości bezpiecznej. 6. Nowoczesne środki raŝenia systemy naprowadzania rakiet dalekiego zasięgu, średniego zasięgu typu ziemia-ziemia nawigacja lotniczych środków raŝenia zgodnie z rzeźbą terenu i omijanie stref raŝenia przez systemy antyrakietowe łączenie systemów inercyjnych z systemami GNSS do sterowania lotniczymi środkami raŝenia samodzielne poszukiwanie i naprowadzanie identyfikacja obiektów pola walki zwiększenie precyzji uderzeń wybór celu najgroźniejszego zapewnienie prowadzenia działania w ramach współczesnej wojny sieciocentrycznej CV 7. Kierunki badań w latach 2007-2012 Technologie informacyjne i sieciowe Sensory i obserwacja Broń precyzyjna Platformy Ochrona i przetrwanie na polu walki Opracowanie: M. Grzegorzewski