W związku z kolejną „ruską rakietą”, która tym razem zaryła się gdzieś na kartoflisku i wykopała bodaj  dwa worki ziemniaków, wezbrała się do rozmiarów tsunami fala niepoczytalnego medialnego bełkotu.
Jako żywo przypomina to scenę, jak gdyby w zakładzie dla obłąkanych zaaplikowano pensjonariuszom gaz rozweselający i każdy z nich zaczął wykrzykiwać co mu się akurat uroiło, choć przecież prawie żaden nie potrafi odróżnić brony od wrony.

Dla odmiany nieco ad meritum.

Aby zrozumieć, jak teoretycznie można wykorzystać infrastrukturę łączności mobilnej różnych standardów do wykrywania obiektów poruszających się w przestrzeni powietrznej, warto zapoznać się
z terminologią i krótko opisać co to takiego radar w ogólności, oraz różnice między radarem pasywnym, a radarem bistatycznym i multistatycznym.

Najczęściej stosowane są radary aktywne, które nadają w przestrzeń i odbierają sygnał odbity od celu. Antena takiego radaru formuje wąskopasmowy sygnał (szerokość wiązki w zakresie od 1 do 6 stopni
w płaszczyźnie azymutalnej) za pomocą impulsów elektromagnetycznych. Wiązka sygnałowa może być skanowana kołowo lub sektorowo w płaszczyźnie pionowej lub poziomej. Jeśli taka wiązka „zawadzi" o cel powietrzny, część odbiorcza stacji przejmuje odbite od celu impulsy, które posłużą do namierzenia celu. Zatem azymut (kierunek do celu) zostaje określony w momencie zetknięcia wiązki z celem, natomiast odległość do celuobliczana  jest na podstawie opóźnienia czasowego impulsów odbitych względem impulsu wysłanego.

Transpondery, które nadają automatycznie sygnały odpowiedzi po odebraniu zakodowanego zapytania, są szeroko stosowane w kontroli ruchu cywilnych statków powietrznych. Systemy identyfikacji (swój – obcy) działają na tej samej zasadzie, ale nie mogą one wykryć celu powietrznego bez przetworzenia parametrów sygnałów odpowiedzi.

Radiolokatory pasywne same nie emitują fal elektromagnetycznych, lecz odbierają sygnały nadawane przez statki powietrzne, takie jak radary pokładowe, urządzenia łączności i radiowysokościomierze. Kluczową zaletą radarów pasywnych jest to, że nie emitują promieniowania o wysokiej częstotliwości,
a to oznacza, iż są niewykrywalne przez systemy rozpoznania elektronicznego oraz że nie mogą być namierzane przez pociski przeciwradarowe.

Aby dokładniej określić położenie, kurs i prędkość celu, stosuje się wiele pasywnych odbiorników, rozmieszczonych w terenie. Informacje z tych odbiorników są przesyłane do stanowiska dowodzenia, gdzie parametry obserwowanego obiektu są obliczane za pomocą triangulacji. Przydatny jest, rzecz jasna, również bezpośredni pomiar wielkości opóźnienia wysłanego impulsu na każdej stacji odbiorczej.

Wśród państw Układu Warszawskiego pionierem w dziedzinie pasywnego radaru była Czechosłowacja, która wprowadziła pierwszy tego typu próbny system w 1963 r. Trzy stacje odbiorcze (jedna centralna
i dwie boczne) zamontowane na podwoziu samochodu ciężarowego, rozmieszczone były w różnych lokalizacjach, co umożliwiało określenie współrzędnych i kierunku źródeł sygnału radiowego z potrzebną dokładnością. Operator ręcznie rejestrował sygnały radiowe na ekranie stacji, a informacje o celu były przekazywane ustnie do mobilnego systemu przetwarzania informacji za pośrednictwem sieci radiowej. Następnie, na podstawie rozpoznanych parametrów, obliczano pozycję i kierunek celu. System ten mógł jednocześnie śledzić sześć samolotów i był w użyciu do 1979 r. Doświadczenia zdobyte podczas eksploatacji  wspomnianego systemu posłużyły do konstrukcji przez czechosłowacką firmę TESLA w latach 80-tych i 90-tych ub. wieku, znacznie bardziej zaawansowanych stacji systemów radarów pasywnych rodzin „Ramona” i „Tamara”.

Komponenty systemu radiotechnicznego „Tamara” zamontowane były na ośmiu ciężarówkach Tatra . Cylindryczne pasywne czujniki radiolokacyjne zostały hydraulicznie podniesione na wysokość do 25 metrów. Stanowiska w formacji bojowej były rozmieszczane  jedno od drugiego w odległości od 10 do 35 km.
[System radiotechniczny Tamara był zdolny do wykrywania samolotów taktycznych (w tym bazujących na lotniskowcach), bombowców strategicznych, samolotów wczesnego ostrzegania i kontroli, samolotów rozpoznania elektronicznego oraz systemów zakłócających. Urządzenia odbiorcze mogły wykrywać emisje radarów pokładowych, nadajniki identyfikujące "własny-obcy", sygnały nawigacyjne TACAN, dalmierze DME, systemy JTIDS (Joint Tactical Information Dispatch) oraz aktywne systemy zakłócające. Podczas prób poligonowych przeprowadzonych na granicy z Niemcami, pasywny system radiolokacyjny generacji 1986 r.  wykrył samolot F-16A w odległości 400 km i samolot F-15A w odległości 365 km. Myśliwce poprzedniej generacji, takie jak F-4E, zostały wykryte z odległości 395 km, a F-104G z 425 km.  Zasięg wykrywania samolotów zakłócających i AWACS-ów mieścił się w podobnym horyzoncie. Algorytm obliczeniowy systemu Tamara mógł śledzić jednocześnie do 72 celów w sektorze o szerokości 100 stopni, a po zmodernizowaniu (KRTP-91 Tamara-M) w sektorze o szerokości 120 stopni.]

Do chwili rozpadu Układu Warszawskiego Tesla zbudowała 23 systemy rozpoznania elektronicznego rodziny „Tamara”. Według źródeł zachodnich, 15 systemów dostarczono do Związku Sowieckiego, jeden do NRD,  a 4 pozostały w  Czechosłowacji. O reszcie nic pewnego nie jest wiadomo. USA, za pośrednictwem Omanu, zdołały zakupić jeden zmodernizowany system najnowszej generacji (KRTP-91 Tamara-M).
Prace nad pasywnymi radarami trwały również w Związku Sowieckm. W 1987 r. fabryka w Doniecku rozpoczęła produkcję stacji rozpoznania elektronicznego Kolczuga. Wyposażenie mobilnej pasywnej stacji Kolczuga znajdowało się w trzech pojazdach na podwoziu ciężarówki. System ten może określać precyzyjnie współrzędne celów lądowych i nawodnych w zasięgu emitowanych przez nie sygnałów radiowych, a także trasy ich przemieszczania się. W odniesieniu do  celów powietrznych lecących na wysokości 10 km zasięg wykrywania sięga 800 km. Stacja jest zdolna do identyfikowania celów naziemnych i powietrznych, gdyż w pamięci systemu operacyjnego przechowywane są ich wzorce. . Pomimo swoich zalet, stacje pasywne mogą stanowić tylko uzupełnienie aktywnych radarów generujących promieniowanie wysokiej częstotliwości, gdyż same nie są w stanie wykrywać celów powietrznych działających w trybie całkowitej ciszy radiowej. Ponadto ​​nie mogą być używane do bezpośredniego namierzania celów przez systemy obrony powietrznej, ze względu na niską dokładność w określaniu współrzędnych samolotów. Dlatego wykorzystywane są dla wstępnego namierzania, które wymaga dodatkowego rozpoznania szybko zmieniającej się sytuacji w powietrzu.

W radarach pozahoryzontalnych są stosowane stacje radarów biostatycznych, czyli takich, w których  anteny nadawcza i odbiorcza są oddalone od siebie o znaczne odległości. Sygnał wyemitowany przez nadajnik odbija się od celu i dociera do anteny odbiorczej. Urządzenie odbiorcze analizuje nie tylko sygnał odbity, ale także sygnał wyemitowany bezpośrednio z nadajnika. Różnica w czasie rejestracji tych sygnałów pozwala obliczyć odległość nadajnik-cel i cel-odbiornik oraz współrzędne celu.
System składający się z co najmniej trzech stacji radarów biostatycznych o wspólnym obszarze pokrycia określany jest jako radarowa sieć multistatyczna. W takiej konfiguracji więcej odbiorników przetwarza sygnały odbite od celów, które zostały wysłane z jednego lub kilku nadajników.

Dość juz dawno temu, bo w  2002 r. międzynarodowy koncern lotniczo-kosmiczny BAE Systems zlecił pewnej  brytyjskiej firmie opracowanie systemu do zastosowań praktycznych o kryptonimie Celldar (CELLular raDAR). W 2003 r., podczas testów systemu składającego się z odbiornika, zdalnej anteny oraz laptopa ze specjalistycznym oprogramowaniem, zademonstrowano dowództwu brytyjskiej armii możliwość wykrywania obiektów powietrznych i naziemnych poprzez sieć GSM. Okazało się jednak, że zasięg odbiornika zależy od tak wielu zmiennych czynników, iż nie jest w stanie spełnić wymogu niezawodnego wykrywania obiektów  w całym spektrum ich wysokości i prędkości. Z powyższych względów projektu nie kontynuowano, natomiast oprogramowanie, opracowane podczas prac nad systemem Celldar, znalazło zastosowanie do precyzyjnego określania współrzędnych mobilnych urządzeń łączności (oficjalnie w „walce z terroryzmem”).

Testowanie możliwości podwójnego wykorzystania sygnałów emitowanych przez stacje bazowe telefonii komórkowej przeprowadzono również na Białoruskim Państwowym Uniwersytecie Informatyki i Radiotechniki, w amerykańskiej korporacji Lockheed-Martin, izraelskiej firmie Elbit Systems Ltd. oraz europejskim koncernie EADS (European Aeronautic Defence and Space Company). Wszyscy wyzej wskazani zainteresowani uznali ten projekt za niepewny, toteż nie wyszedł on poza etap prototypów.

Rosjanie również przeprowadzili badania tego problemu. Jesienią 2016 r. rosyjskie media poinformowały, że specjaliści z moskiewskiego Przedsiębiorstwa Badawczo-Produkcyjnego KANT opracowali specjalistyczny system radarowy do wykrywania, śledzenia i dostarczania informacji
dla małych celów i pocisków manewrujących niskiego pułapu, lecących z prędkością do 500 m/s
i na wysokości do 500 m. Podano informację, że koncepcja tego nowego produktu opiera się na pomyśle zaproponowanym przez pracowników Centrum Naukowo-Technicznego Walki Elektronicznej (STC REB) podczas prac nad systemem Pole-21. Z kolei system Pole-21 został zaprojektowany do generowania zakłóceń szumowych na dużym obszarze, dedykowanych na paraliżowanie działania systemów nawigacji satelitarnej  (amerykański GPS, rosyjski GLONASS, europejski Galileo i chiński  BeiDou). Początkowo postanowiono  wykorzystać istniejącą sieć wież telefonii komórkowej do umieszczenia anten nadawczych oraz połączyć stanowiska dowodzenia i kontroli systemu Pole-21 z antenami i odbiornikami  multistatycznych kompleksów radarowych do wykrywania celów powietrznych. Mobilny system walki radioelektronicznej Pole-21, z wyposażeniem zamontowanym w na podwoziach samochodów ciężarowych z napędem na wszystkie koła, jest produkowany seryjnie. Wg ujawnionych danych, pojedynczy nadajnik tego systemu jest w stanie zagłuszyć sygnały nawigacji satelitarnej w promieniu 20-25 km. Jedna  stacja systemu obejmuje jeden moduł z wyposażeniem i maksymalnie trzy moduły antenowe (max. 4 pojazdy).
[Pomysł montażu modułów antenowych Pole-21 na wieżach komórkowych, wykorzystywanych również do wykrywania celów powietrznych, nie wszedł w etap realizacji z racji zbyt trudnych problemów z obroną tego typu infrastruktury przed falowaymi atakami rojów dronów.] 

Otóż, aby dokładnie określić lokalizację telefonu, musi on być zarejestrowany w sieci i włączony. Stacja bazowa wysyła sygnał do konkretnego abonenta i tylko ten abonent może odpowiedzieć. Oznacza to,
 że sieci komórkowe wykorzystują zasadę radaru aktywnej odpowiedzi. 
Wcześniejsze rodzaje bezzałogowych statków powietrznych służące do ataków (popularnie: drony) były często wyposażone w mobilne urządzenia komunikacyjne z kartami SIM od operatorów komórkowych działających na obszarze, na którym znajdowały się potencjalne cele. Śledzenie takich połączeń realizowanych ze stacją bazową via internet, umożliwiało wykrycie  sterowanych w taki sposób  dronów. Z tego względu drony z kartami SIM na pokładzie zostały uznane za nieefektywne. A tym samym radar aktywnej odpowiedzi stał się bezużyteczny w wykrywaniu  bezzałogowców.

Główną przeszkodą w wykorzystaniu sieci komórkowych do detekcji radarowej multistatycznej jest niska moc emitowana przez stację bazową. W sieci 4G (4-ej generacji) moc sygnału wynosi od 40 do 60 watów. Poza miastami zazwyczaj stosuje się stacje bazowe zapewniające zasięg nie większy niż 30 km na płaskim terenie. Ukształtowanie terenu naturalnego, obiekty infrastruktury technicznej, a także wysokie drzewa, znacznie utrudniają i obniżają efektywność propagacji sygnału.

Przy vzym osiągnięcie zadowalających rezultatów przy użyciu wielu nadajników i jednego odbiornika jest technicznie niemożliwe, zaś budowa sieci radarów pasywnych i połączenie ich z wysokowydajnymi komputerami jest  bardzo kosztowna, a w zamian nie oferuje wyraźnych korzyści w porównaniu z
dotychczas użytkowanymi radarami obserwacyjnymi obrony powietrznej.

Warto porównać charakterystykę nadajnika stacji bazowej 4G z produkowanym w Rosji  mobilnym radarem 39N6 Kasta-2-2, zaprojektowanym specjalnie do wykrywania celów powietrznych na małej wysokości i będącym dość skutecznym środkiem w wykrywaniu bezzałogowców.
Dwuwspółrzędny radar Kasta-2-2 został opracowany pod koniec lat 80-ych XX wieku, ale jego masowe dostawy do wojska rozpoczęły się po rozpadzie Związku Sowieckiego. Wg ujawnionych danych, jego wersja eksportowa posiada moc impulsu 40 kW. Zasięg wykrywania celu o sygnaturze radarowej dwóch metrów kw., lecącego na wysokości 100 m, przy użyciu standardowego masztu 14-metrowej wysokości, wynosi ponad 40 km. Po podniesieniu anteny na wysokość 50 m zasięg wykrywania wzrasta do 55 km. Maksymalny pułap operacyjny to wysokość 6 km. Radar ten może jednocześnie śledzić 40 celów. Dane są aktualizowane co 5 lub 10 sekund (w zależności od prędkości obrotowej anteny). Szerokość wiązki (wzorzec kierunkowy) w azymucie wynosi 5,5 stopnia.
 [Dla porównania: przy założeniu, że antena stacji bazowej rozprowadza energię w zakresie 120 stopni 
i przy mocy 60 W, sygnał odbierany od celu będzie tysiąc razy słabszy niż sygnał ze specjalnie zaprojek- towanego radaru obserwacyjnego. Sygnał powrotny odbity od celu w odbiorniku multistatycznego systemu radarowego będzie o 4-5 rzędów wielkości słabszy niż w odbiorniku radaru Kasta-2-2, co zdecydowanie negatywnie wpływa na zasięg detekcji.]
Na podstawie powyższych danych można stwierdzić, że wartości mocy, charakterystyki anten i tryby promieniowania stacji bazowych utrudniają projektowanie systemu detekcji radarowej opartego na sieciach komórkowych, a wręcz skazane są na niepowodzenie. Nie oznacza to jednak, że radary multistatyczne oparte na cywilnych źródłach wysokiej częstotliwości nie znajdują praktycznego zastosowania. Można bowiem wykorzystać powszechne komercyjne stacje radiowe FM działające na falach ultrakrótkich w zakresie częstotliwości od 87,5 do 108 MHz, które są bardziej perspektywiczne niż sieci komórkowe. Małe stacje radiowe nadające do obszarów zaludnionych mają moc nadajnika od 0,1 do 1 kW. Ponadto działają  również stacje radiowe obejmujące zasięgiem wielkie miasta i gęsto zaludnione obszary podmiejskie, gdzie wykorzystywane są nadajniki o mocy do 50 kW. Wówczas zasięg odbioru sygnałów dla  stacji z antenami  wyniesionymi powyżej 100 metrów może przekraczać 70 km.
[Odpowiednie do wykorzystania dla radarów multistatycznych  są także są nadajniki cyfrowej telewizji naziemnej, przypisane do zakresu decymetrowego 470–860 MHz. Do pokrycia martwych stref i małych miejscowości stosuje się nadajniki o mocy 10–100 watów, natomiast w miastach średniej wielkości i na przedmieściach działają stacje o mocy 250–1000 watów. Anteny stacji o dużej mocy (do 5 kW) o zasięgu do 80 km instalowane są na wieżach o wysokości do 250 metrów (np. telewizyjnych).]

Wg ujawnionych informacji izraelska firma Elbit Systems opracowała system detekcji składający się z wielu kompaktowych anten i odbiorników. Sygnał z lokalnych stacji telewizyjnych i radiowych jest jednocześnie odbierany przez kilka odbiorników mikrofalowych, poddawany wstępnemu przetwarzaniu, digitalizowany i przesyłany do centrum obliczeniowego, gdzie analizowana jest sytuacja powietrzna.
[Firma Elbit Systems Ltd.  jest autorem i producentem „Żelaznej Kopuły” – Iron Dome]

Podobny sprzęt opracowała niemiecka korporacja Hensoldt AG. Pasywny radar o nazwie Twinvis jest dedykowany do wykrywania statków powietrznych za pomocą  przechwytywania sygnałów łączności odbitych od cywilnych nadajników telewizyjnych i radiowych. Zaawansowane systemy  pasywnego namierzania rodziny Silent Sentry przetestowała amerykańska, a jakże, korporacja Lockheed Martin.
System radarowy Silent Sentry wykazał się dobrą wydajnością, a nawet zaobserwowano za jego sprawą  samoloty zbudowane w technologii stealth. W  oficjalnych danych Amerykanie sugerują, że radary obecnie działające w USA w pełni spełniają wymagania NORAD (Dowództwa Obrony Północno- amerykańskiej Przestrzeni Powietrznej i Kosmicznej), zaś system Silent Sentry jest mało przydatny dla sił ekspedycyjnych, gdyż systemy tego typu wymagają oświetlenia celu źródłami promieniowania
o wysokiej częstotliwości, których funkcjonalność w strefach działań wojennych wzbudza zastrzeżenia. Natomiast radary te mogą być wykorzystywane do obsługi małych lotnisk cywilnych, które nie posiadają innego sprzętu radarowego.

Morał:

Całe to technologiczne piękno ma swoje granice, które rosną wraz z rozmiarami samych dronów. Protokoły antyzakłóceniowe, pseudolosowe przeskoki częstotliwości i pokładowe anteny kierunkowe zwiększają stabilność kanału, wymagając od stacji większej mocy i bardziej zaawansowanej struktury zagłuszającej. Co najważniejsze, w przypadku prawdziwie autonomicznego roju, walka elektroniczna ukierunkowana na kanał kontrolny staje się bezcelowa: jeśli dron leci z wykorzystaniem czujników bezwładnościowych (żyroskopów i akcelerometrów pokładowych) i nawiguje za pomocą własnego obrazu z kamery, po prostu nie ma czego zagłuszyć. Nie ma połączenia z operatorem i dron nie potrzebuje satelity. Zagłuszanie jest niemożliwe. Jedynym wyjściem jest zniszczenie celu.

Różnica między wojną elektroniczną a bronią mikrofalową o wysokiej energii (HPM) jest jak różnica między zagłuszeniem kogoś, a odcięciem mu zasilania. Wojna elektroniczna powoduje zakłócenia na częstotliwości kanału: jeśli nie znasz jego kodu, nie możesz zagłuszyć. HPM generuje krótki, ale bardzo silny impuls energii elektromagnetycznej, który indukuje prądy bezpośrednio w obwodach drona: mikrokontrolerach, czujnikach i elektronice mocy. Awaria, przegrzanie, awaria. Nie trzeba znać protokołu: nieekranowana płytka taniego drona nie ma obrony przeciwko takiemu impulsowi.[Technologia półprzewodnikowa wprowadziła możliwość budowy modułów składających się z dziesiątek
lub setek tranzystorów pracujących w konstelacji. Wówczas Ich moc sumuje się, niezawodność wzrasta, wymiary maleją, a fazowana macierz tych samych parametrów tworzy wiązkę kierunkową. System można również rozbudowywać dokładając nowe moduły.]
Przykładem tej logiki jest rodzina radarowa Leonidas amerykańskiej firmy Epirus Technology: półprzewodnikowy, zbudowany na azotku galu, programowo definiowany system, został wyraźnie pozycjonowany jako broń przeciwko rojom dronów. Pojedynczy impuls kierunkowy obejmuje sektor i jednocześnie unieszkodliwia elektronikę kilku urządzeń bez marnowania pocisku na ich zestrzelenie. Zamiast pocisku używa się impulsu, którego koszt sprowadza się do ceny kilku kilowatogodzin energii elektrycznej.

Oczywiście nic nie wygląda  w realu tak pięknie jak na szkicu projektu.  Energia impulsu maleje bowiem wraz z odległością i wymaga albo krótkiego zasięgu, albo ogromnej mocy i precyzyjnego namierzania. Ekranowana obudowa, filtry i zabezpieczone kable znacząco zwiększają próg uszkodzenia: dlatego duży dron z zaawansowaną ochroną elektromagnetyczną przetrwa to, co zabiłoby quadrocopter.

I następny próg: impuls nie rozróżnia drona bojowego od lokalnej, cywilnej elektroniki, co w pobliżu infrastruktury miejskiej zmienia się z technicznego szczegółu w problem o zupełnie innej skali.

Czyli nie ma złotego środka, a wyścig w kierunku coraz bardziej autonomicznych bezzałogowców dopiero się rozpoczął. Może lepiej sobie nie wyobrażać dokąd nas doprowadzi. W jednej z poprzednich notek o tej tematyce zasugerowałem, że zbliżamy się do futurystycznej wizji S. Lema, przedstawionej w książce pt.: „Fiasko”. (link)
https://stanislaw-orda.szkolanawigatorow.pl/drony-i-androny

***************

Wykaz wszystkich moich notek na portalu "Szkoła Nawigatorów" pod linkiem:
https://stanislaw-orda.szkolanawigatorow.pl/troche-prywaty

 

 

 

 

---

tagi: drony i wrony 

	stanislaw-orda
	4 sierpnia 2026 12:30

24     1115    15 zaloguj sie by polubić