Pasivní radiotechnické pátrače - základní principy

[RAYTHEON]

Pasivní radiotechnické pátrače - základní principy

Pasivní radiotechnické pátrače patří mezi zbraně, které jsou opředeny mnohými mýty a pověrami. Zčásti je to dáno tím, že fysikální princip jejich funkce je v podání zpravidla nedovzdělaných novinářů nesrozumitelný a přesnější informace se musí shánět. Výsledkem je to, že tyto pátrače bývají řazeny do kategorie zázračných zbraní a píší se o nich neuvěřitelné nesmysly. K pochopení principu jejich funkce přitom postačuje zdravý selský rozum. Účelem článku není rozbor a porovnání TTD konkrétních prostředků ale stručný popis toho, na jakých základních principech fungují. Padnou zde dosti krkolomné výrazy ale ujišťuji, že jsou všechny slušné a opravdu se nejedná o nějaké vulgarismy.

Pasivními pátrači nazýváme taková zařízení, která pro určení polohy hledaného objektu nevyzařují elektromagnetické pole (jako např. klasické radary) ale naopak, polohu určují na základě elektromagnetického pole (či vlnění, dle libosti), které vyzařuje cíl.

Klasický radar pracuje tak, že vyšle krátký impuls a čeká, za jak dlouho se vrátí jeho odražená část. Z této doby a ze známé doby šíření elektromagnetických vln lze vypočítat vzdálenost cíle od antény radaru. Pokud radar umí změřit kmitočet přijatého odrazu pulsu a porovnat ho s kmitočtem pulsu vyslaným, pak lze vypočítat i okamžitou rychlost cíle vůči radaru. V takovém případě radar využívá dopplerovský princip, spočívající ve změně vlnové délky vlnění v závislosti na vzájemném pohybu pozorovatele a zdroje vlnění. Určitě jste zaznamenali změnu výšky tónu klaksonu auta které zatroubilo, když projíždělo okolo vás, dále tento princip využívají např. astronomové k měření rychlosti rozpínání vesmíru (barevný posun spektrálních čar prvků) a je též odpovědný za všechny pokuty, které jste zaplatili a ještě zaplatíte za překročení povolené rychlosti jízdy.

Pasivní pátrače nic nevyzařují ale naopak lačně čekají na chvíli, kdy hledaný cíl začne sám produkovat elektromagnetické vlnění. Může to být radar ale v podstatě jakékoliv zařízení, které něco vysílá. Z praktických důvodů tyto pátrače neprozkoumávají celé spektrum rádiových vln, používaných pro vojenské účely ale pouze pečlivě vybrané kmitočtové segmenty, ve kterých je největší šance na úspěch. V současné době jsou v AČR zavedeny prostředky, používající následující metody:

1. princip fázové interferometrie. Spočívá v tom, že porovnáním fáze signálu přijatého na dvou různých místech lze určit směr, odkud přichází, přesnost je závislá na vzdálenosti těchto dvou míst ve vztahu ke kmitočtu, který přijímáme. Jinak řečeno, ve stejném okamžiku je stejný signál přijat na dvou (nebo více) různě umístěných anténách s určitým fázovým rozdílem, který se dá změřit a pokud známe jeho kmitočet (též lze změřit) a vzdálenost antén, můžeme vypočítat směr, odkud přichází. Pro vyšší kmitočty je při zachování vyhovující přesnosti možno tyto antény umístit na vzdálenost, která umožní jejich montáž do kompaktního celku, umístěného na společném stožáru. Zde je nutné připomenout, že antény se nepohybují, jejich poloha je stálá. Jestliže máme k disposici další takovou soustavu v dostatečné vzdálenosti (v praxi řádově desítky kilometrů), můžeme na základě trigonometrie vypočítat polohu cíle, je to v podstatě řešení trojúhelníku podle věty USU (úhel/strana/úhel; úhly známe, jsou to naměřené směry, stranu známe také, je to vzdálenost mezi měřicími místy), čili učivo matematiky základní školy. Tento princip využívá například prostředek BORAP (BOjový RAdiolokační Pátrač) či civilní systém ASMKS (Automatický Systém Monitorování Kmitočtového Spektra), provozovaný Českým telekomunikačním úřadem (ale úzce spolupracujícím s ozbrojenými složkami všeho druhu). Jak vypadají antény pro ASMKS si můžete prohlédnout zde http://www.rohde-schwarz.com/WWW/Public ... tennas.pdf , použity jsou antény ADD051, zobrazené na spodní fotografii.
Shrnutí: pátrače založené na tomto principu jsou technologicky jednodušší, mohou zpracovat signál takřka libovolné povahy, mohou pracovat buď samostatně jako směroměrné anebo ve dvojici jako zaměřovací. Pokud pracují ve dvojici, nemusí být stanice propojeny v reálném čase. Nevýhodou je nižší přesnost.

2. princip časoměrně-hyperbolický: To funguje takto: máme dvě pevná přijímací stanoviště a někde v dálce letí cíl, který vyzařuje signál, vhodný pro zaměření. Musí to být signál pulsní povahy. Protože obě stanoviště jsou od cíle v různé vzdálenosti, dostane se k nim cílem vyslaný signál za různě dlouhou dobu. Změříme časový rozdíl, s jakým ho obě stanoviště přijala. Dá se dokázat, že pokud cíl poletí po křivce, nazývané hyperbola, bude tento rozdíl stále stejný bez ohledu na vzdálenost cíle od přijímacích stanovišť, je třeba si uvědomit, že umíme změřit pouze časový rozdíl a neznáme hodnoty, ze kterých byl vypočten. Obráceně: pokud známe zeměpisné souřadnice přijímacích stanovišť, můžeme při znalosti tohoto časového rozdílu vypočítat parametry zmíněné hyperboly a víme, že hledaný cíl se pohybuje pouze na ní a nikde jinde. Pro jednoznačné určení jeho polohy to je samozřejmě málo. A proto provedeme stejné změření s další dvojící přijímacích stanovišť, která bude od té první vzdálená a bude proto mít jiné zeměpisné souřadnice. Hyperbola pro stejný cíl, získaná touto druhou dvojicí, proto bude mít jiné parametry. Hledaný cíl bude tam, kde se obě hyperboly protnou, což je otázka výpočtu soustavy dvou rovnic o dvou neznámých, neboli učivo matematiky střední školy. Tento princip využívají pátrače KOPÁČ, RAMONA, TAMARA, VĚRA.
První pokusy o vojenské využití tohoto principu spadají do období 1. světové války, kdy se s jeho pomocí Francouzi pokoušeli zaměřit polohu německých děl podle doprovodných akustických projevů při výstřelu, dobová elektronika však neumožnila sestavit fungující zařízení. První použitelná aplikace tohoto principu se objevila až po WWII, byl to navigační systém LORAN a OMEGA. Tyto systémy umožnily osádce určit polohu letadla či lodi skoro po celé zeměkouli s přesností až 100 m. V CCCP byla RAMONA a TAMARA familiárně nazývána „LORAN naruby“, podstatu věci to vystihuje asi nejlépe, princip je totiž stále stejný.
Shrnutí: pátrače, které využívají princip časoměrně-hyperbolický, jsou oproti prvnímu zmíněnému typu pátračů o hodně technologicky složitější. Aby byly schopné změřit časový rozdíl s požadovanou přesností, můžou vyhodnotit pouze signály, které jsou jasně ohraničené, tedy pulsního charakteru, nejlépe z radaru či podobných zařízení. Vyhodnocovaný signál nesmí být cestou ovlivněn nějakou překážkou, která by prodloužila dobu jeho cesty od zdroje k pátrači, tím by došlo k znehodnocení měření. Proto jsou pátrače tohoto druhu použitelné především na vzdušné cíle. Jednotlivá stanoviště musí spolupracovat v reálném čase, musí být tedy nějakým způsobem propojena. Výhodou je zhruba o jeden řád vyšší přesnost zaměření než u pátračů, pracujících s fázovou interferometrií.

Závěr: příspěvek se velmi zjednodušeně (a tím i dobře napadnutelně) pokusil o popis základního principu funkce pasivních radiotechnických pátračů, které jsou zavedeny v AČR. Základní TTD prostředků BORAP a VĚRA najdete třeba zde: http://www.pasivnisystemy.army.cz/htm/3 ... borap.html podrobnější informace o historii a vývoji systémů KOPÁČ/RAMONA/TAMARA pak v publikaci „Tajemství radiotechnického pátrače TAMARA“, autoři Jiří Hofman a Jan Bauer, vydalo nakladatelství Sdělovací technika v roce 2003. Pokud se na Palbě přestanou objevovat perly typu „Tamara zaměří velitelský gazík“ či jiné podobné skvosty, pak tento článek splnil účel.

[Altaj]

Aby byly schopné změřit časový rozdíl s požadovanou přesností, můžou vyhodnotit pouze signály, které jsou jasně ohraničené, tedy pulsního charakteru, nejlépe z radaru či podobných zařízení.

Nestaci aj slabe vyzarovanie palubnej elektroniky, ako napr vyskomer, HUD a displeje, k identifikacii dostatocne presnej na povelove navadzanie strely? To patri k tym reciam o TAMARE (teraz vsak neviem ci pravdivim alebo nie). A ked aj hej, tak ci by sa na zaklade toho nedala zistit aj TAMARA - ved ta tiez pracuje s pocitacmi a displaymi.

Moze schopnost skokovo menit PRF (LPI na AN/APG-77) v X-band stazit presnu identifikaciu ciela a znizit sance na jeho zostrelenie?

Ako casomerne hyperbolicke pasivne patrace zdielaju svoje data so systemami PVO, ked su v pasivnom mode - nesmu vysielat ziaden signal do okolia?

[Alchymista]

Nestaci aj slabe vyzarovanie palubnej elektroniky, ako napr vyskomer, HUD a displeje, k identifikacii dostatocne presnej na povelove navadzanie strely?

Zrejme nie. Činnosť rádiovýškomeru stačí na zameranie určite, vyžarovanie HUD a elektronika zrejme nie.
Problém navedenia strely má dva háčiky, skôr háky: Presnosť určenia polohy cieľa a rýchlosť, s akou dokáže systém polohu cieľ určiť a odovzdať ďalej. Pre potreby varovného systému (informácia o blížiacom sa cieli pre systém PVO) postačuje presnosť určenia polohy desiatky až stovky metrov a čas spracovania a odovzania informácie rádu sekúnd - dôležitejšia ako vysoko presná poloha je správna identifikácia cieľa, presnú polohu cieľa zistia aktívne prostriedky prieskumu PVO. Pre potreby navedenia strely potrebujeme poznať polohu cieľ v určitom momente s presnosťou lepšou ako je polomer ničenia bojovej časti riadenej strely - a ten je pre väčšinu protilietadlových riadených striel menej než 50 metrov.

Moze schopnost skokovo menit PRF (LPI na AN/APG-77) v X-band stazit presnu identifikaciu ciela a znizit sance na jeho zostrelenie?

To sú dve odlišné veci. Identifikáciu a zameranie to sťažiť môže aj veľmi výrazne - za určitých okolností to môže byť z pohľadu RL pátraču považované za náhodný jednorázový signál (poruchu, šum).
S pravdepodobnosťou zostrelenia to súvisí len okrajovo.

Spojenie pátračov s jednotami PVO: smerové "rádioreléové" spoje a linkové (káblové) spojenie.

[RAYTHEON]

to Altaj

Parasitní vyzařování palubních přístrojů k zaměření asi moc použitelné není, už proto, že jeho úroveň je vlastní konstrukcí potlačena na nejmenší možnou míru s ohledem na vzájemné ovlivńování jednotlivých přístrojů. V letadle mnoho místa není, jednotlivé přístroje jsou v těsné blízkosti a nesmí na sebe vzájemně působit. Vyzářený výkon bude tak nepatrný, že se na větší vzdálenost asi nedá rozumně zpracovat, dosažitelné šumové vlastnosti přijímací aparatury to patrně neumožní.

U pátračů, založených na časoměrně-hyperbolickém principu, musí být trvale propojena jednotlivá měřící místa, TAMARA k tomuto používala upravené televisní směrové spoje. K propojení s jednotkami PVO, lze zajistit běžnými spojovacími prostředky. Je třeba si uvědomit, že TAMARA je především prostředek zpravodajské techniky a vyhodnocení získaných dat musí provést patřičně školený analytik.

[Barrymore]

to Altaj

RAYTHEON má pravdu, pro zaměřování pomocí KRTP-81/86 (potažmo časoměrnou hypebolickou metodou (ČHM)) je potřebný impulsní vysokofrekvenční signál, což nám elektronika na palubě neposkytne. Ani některé typy výškoměrů (např. původní na MiG-21) a novějších radiolokátorů pracujících se stálou vlnou nejsou touto metodou zpracovatelné. Hlavní výhodou ČHM je její vysoká přesnost, protože zatím se technicky řeší nejjednodušeji měření času, a odolnost proti vícecestnému šíření signálu. Pokud máte interferometr, tak stačí jedna správně umístěná hala z vlnitého plechu poblíž a záznamy tras cílů jsou všechno možné, jen ne skutečné.
Zato se při vysoké citlivosti přijímačů dá využít tzv. vícepoziční radiolokace. V principu jde o to, že nám letadlo ozáří výkonný pozemní radiolokátor a my sledujeme odraz jeho signálu od letadla.

[wolf4]

Teoreticky by sel zamerit i ten velitelsky gazik. V podstate vse co zavysila s modulovanym signalem. V principu by meli jit lokalizovat i vysilace, ktere pouzivaji rozprostrene spektrum at jiz prime (DSSS) nebo frekvencini skakani(FHSS). Je to ovsem jen teorie a Tamara na tohle stavena neni. Jina je ovsem situace pokud jde o ozareni cile jinym zdrojem, tam by to fungovat melo. Vyhoda by byla, ze prijdete jen o levny hloupy vysilac za zlomek ceny protiradarove rakety.

Pokud data nechcete zpracovat v realnem case tak se signaly v principu nemusi online predavat k zpracovani a po prirazeni casovych znacek je jde zpracovat offline (na duhou stranu data druhy den po bitve asi nemaji moc velkou hodnotu.

[Barrymore]

Jina je ovsem situace pokud jde o ozareni cile jinym zdrojem, tam by to fungovat melo.

To si piš, že to funguje. A dost dobře. Vícepoziční radiolokace je v poslední době docela v kurzu. Co se řeší u letadel technologie STEALTH, je minimalizace odrazu RL signálu. Buď se to realizuje speciálními absorbčními materiály (B-2) nebo speciálním tvarováním povrchu (F-117). Hlavním kritériem je minimální odraz zpět do směru, ze kterého byl letoun ozářen. Vlastnosti odrazu do jiného směru je těžké definovat a ovlivnit, protože letoun musí splňovat i nějaká aerodynamická kritéria, aby se vůbec udržel ve vzduchu.
Navíc, jak jsi napsal, vysílač je vcelku levná záležitost a jeho zničení není zas taková ztráta.

[kopapaka]

Alchymista:

Pre potreby navedenia strely potrebujeme poznať polohu cieľ v určitom momente s presnosťou lepšou ako je polomer ničenia bojovej časti riadenej strely - a ten je pre väčšinu protilietadlových riadených striel menej než 50 metrov.

Řešení by mohlo být v použití raket vybavené datalinkem ( případně jen prostým dálkovým řízením ) a některou ze samonaváděcích hlavic. Raketa by po startu letěla podle údajů pátrače do prosoru cíle, samonaváděcí hlavice by pak provedla zbytek... Podobný princim se už teď používá u řady leteckých PLŘS a u některých pozemních protiletadlových kompletů. Malým a nenápadným plusem navíc, je možnost použití OZ bez jakéhokoli naváděcího zařízení, stačí jen již zmíněný datalink.

[Alchymista]

To by mohlo byť riešenie - ale komplikuje sa to, pokiaľ chceš strieľať raketu bez sledovania jej dráhy a bez kontroly, ktorý cieľ si vybrala. V prípade leteckých rakiet sa pre odovzdávanie informácií využíva palubný systém nosiča (alebo spolupracujúceho lietadla), ktorý sleduje cieľ a je schopný sledovať i vlastnú raketu - u pasívneho systému táto kontrola chýba. Spider a podobné systémy majú dosah obvykle len na priamu viditeľnosť, alebo majú k dispozícii aktívny rádiolokátor.

[Rase]

Komplet DPET pro AČR je postaven na bázi pasivního sledovacího systému Věra NG, ovšem jelikož se jedná o jeho vyšší verzi, označuje se jako Věra NG 2.0. Je generačně odlišný od současně dodávaných prostředků, a to včetně systému DPET/Věra NG určeného pro NATO. DPET slouží k pasivnímu sledování vzdušných, pozemních i námořních cílů a také k vedení elektronického boje na prakticky libovolném teritoriu. Celý komplet je mobilní, kdy jsou jeho jednotlivé prvky uloženy v kontejnerech, které převážejí pancéřovaná vozidla Tatra 815–7 8x8. Navíc ale česká armáda přichází v případě DPET poprvé s novou úrovní variability, kdy po zkušenostech z reálných akcí požaduje koncept operačního nasazení v podobě tzv. těžké a lehké varianty. V „těžké“ variantě jsou antény a řídicí stanice instalovány ve zmíněných kontejnerech, zatímco v „lehké“ variantě jsou výnosné zodolněné počítače umístěny ve stanech a antény na přenosných stojanech. Dodavatelem DPET je pardubická ERA, která dnes v oblasti pasivních sledovacích systémů jak ve vojenské, tak i v civilní oblasti představuje celosvětově uznávanou autoritu.

https://www.vydavatelstvo-mps.sk/atm/67 ... ovane.html

[Rase]

Holandsko pořídí pro Ukrajinu 4 komplety Věra NG za 250 mil euro.

https://twitter.com/GloOouD/status/1668984197879406594

[HONZIK11]

A jelikoz jde i o to nejcennejsi ,tedy o databazi cilu ,knihovnu spekter vyzarovani cilu ,bude tato doplnena o velice cenne udaje,ktere se budou hodne hodit i nam.
Kde jinde bychom tyto ziskali jen v otevrenem konfliktu to lze.
Holandani jsou borci.

[Rase]

"Švédsko se chystá pořídit pasivní radiolokátory, což by mohlo být příležitostí pro českou společnost ERA, která patří v této oblasti ke světové špičce." Tak tady jsem hodně zvědavý, zda od náš Švédi taky konečně něco koupí, nebo zůstane tradičně jenom u "plánů, slibů atd." Zatím od nás nekoupili nic.