Основы навигационного обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации

Следует отметить, что недостаток современных средств навигационно-геодезического обеспечения, отсутствие опыта применения этих средств при организации и ведении боевых действий может значительно снизить эффективность их боевого применения.

По существующим нормативам время на развертывание артиллерийских подразделений и их геодезической привязки для ведения огня в ряде случаев сокращается до 1,5 минут. Вот здесь и может успешно применяться НАП геодезической точности для быстрого обеспечения определения плановых координат, высот и азимутов ориентированных направлений для артиллерийских систем.

Необходимо отметить, что к настоящему времени в войска уже поставлено более 10 000 комплектов носимой и встраиваемой НАП, к 20010 г. планируется поставка еще 10 000 комплектов, к 2015 г - 15 000 комплектов (при общей потребности ВС РФ 50 – 55 тыс. комплектов)

Вместе с тем в настоящее время складывается ситуация, показывающая недостаточную востребованность навигационной аппаратуры потребителей (далее – НАП) в войсках.

Так, инспекция Минобороны России в 2006 г. при проверке 42 мсд (п. Ханкала, СКВО) столкнулось с тем фактом, что обеспеченные в соответствии с нормами обеспечения НАП (более 3000 комплектов) части и подразделения дивизии эту аппаратуру не используют, аппаратура находилась на складах в течении полутора лет. Стоимость этой аппаратуры (около 300 тыс. рублей) вызывало у командиров различных степеней страх перед ее утратой (хищением).

И не известно скольким бы офицером и солдатам во время проведения контртеррористических действий эта аппаратура, за эти полтора года, спасла бы жизнь, позволив им своевременно сориентироваться на местности (определить свое положение) и принять правильное решение своих дальнейших действий.

Основным элементом, позволяющим значительно повысить точностные характеристики системы ГЛОНАСС является космическая геодезическая система «ГЕО-ИК-2».

Таким образом, ГНСС следует рассматривать как весьма эффективное средство решения частных задач наземной навигации и топогеодезической привязки элементов боевых порядков войск.

Однако для повышения надежности КВНО военных потребителей необходимо развивать также автономные средства и методы наземной навигации.

Практические аспекты применения спутниковой навигационной системы показаны на слайдах №№ 17, 18, 19, 20.

Для развития и существования самой СНС не обходимы астрономо-геодезические данные слайд № 21.

б) Системы счисления пути

Топопривязчики хорошо известны в войсках, они состоят на вооружении несколько десятков лет. В основе конструкции топопривязчиков используются механические датчики курса и пройденного расстояния. Не смотря на предпринимаемые научно-технические усилия по доработке изделий, точность топопривязчиков остается на уровне 0,5...0,2% от пройденного пути, что не отвечает многим требованиям войск.

в) Радионавигационные системы (РНС)

Радионавигационные системы войскового назначения разрабатываются за рубежом как альтернатива топопривязчикам. Так в 1982 году в США начато малосерийное производство системы информирования о местоположении PLRS.

Сеть PLRS состоит из мобильной головной станции AN/TSQ-129, которая может обслуживать до 370 портативных терминалов пользователей AN/PSQ-117. Терминал AN/PSQ-117 используется как на самолетах, так и на вертолетах. Для наземных машин и решения специальных задач выпускаются дополнительно два типа станций, но все они имеют одинаковые элементы: передатчик с блоком кодирования, усилитель, преобразователь энергии, микропроцессор и антенну. В районе расположения дивизии могут работать без взаимных помех до пяти сетей PLRS, состоящих из 10 головных станций и около 2000 абонентских станций. Дивизия морской пехоты обычно вооружается пятью головными станциями и до 800 терминалами. Вход в сеть осуществляется автоматически путем настройки на частоту терминала. Несколько раз в минуту он посылает сигнал, который принимается головной станцией, и другими абонентами. Поскольку PLRS является системой прямой видимости, абоненты вне зоны действия головной станции теряют контакт, если их сообщение не передается автоматически другим абонентам. Передача сообщений между станциями и обработка информации в сети осуществляется автоматически компьютерами на головной станции. Даже в случае непрерывного движения станций головная станция может точно и непрерывно отслеживать их, фиксировать их положение по методу мультилатерации. Изменения положения подвижных объектов отображается в реальном времени на планшете головной станции с точностью 25 м (круговая вероятная ошибка), неподвижные абонентские станции показываются на карте с точностью 5 м и выше, а самолеты- с точностью 25 м.

В Вооруженных Силах Российской Федерации радионавигационные системы применяются только в интересах Военно-Воздушных сил. Это системы дальнего радионавигационного привода и системы ближнего радионавигационного привода.

В основу этих систем положена структура, включающая в себя комплекс расположенных на земной поверхности радиомаяков, на основе которых приемными устройствами воздушного судна осуществляется засечка его местоположения в пространстве.

Таким образом радионавигационные устройства служат в Вооруженных Силах Российской Федерации для пролетов воздушных судов и обеспечения их захода на посадку.

г) Инерциальные навигационные системы (ИНС) (Слайд «Томпак»)

ИНС позволяют решать задачу навигации в тех условиях, где все другие средства оказываются неприемлемыми или малоэффективными. Они применяются для управления движением в самых различных природных средствах - от космического пространства до океанских глубин и подземных выработок.

Принцип действия ИНС состоит в измерении вектора удельной силы (кажущегося ускорения) в процессе движения, преобразовании измерений в геодезическую систему координат, вычислении по результатам измерений ускорения относительно Земли и интегрирования текущих ускорений по времени.

Основными элементами ИНС являются векторный акселерометр, стабилизатор и бортовая ЭВМ. Векторный акселерометр состоит из трех взаимно ортогональных акселерометров, которые измеряют составляющие удельной силы вдоль своих осей чувствительности. Стабилизатор представляет собой систему гироскопов, служит для определения ориентации осей акселерометра во время измерений. Бортовая ЭВМ осуществляет вычисление вектора силы притяжения, вектора ускорения объекта в геодезической системе координат и интегрирование ускорение, а процессе движения ИНС. Стабилизатор вместе с акселерометром обычно выполняется в виде гиростабилизированной платформы. Опыт изготовления ИНС наземного применения имеют такие фирмы, как Litton Industries (США), Honeywell (США), Ferranti (Великобритания), Sagem (Франция), Litef (Германия). Уровень отечественного приборостроения в области инерциальной навигации позволяет освоить производство ИНС, которые по своим функциональным возможностям смогут превзойти топопривязчики и обеспечивать определение координат в темпе реального времени на уровне 0,1...0,05% от пройденного пути, а также измерять вектор скорости и угловую ориентацию объекта в пространстве.

Инерциальный метод определения координат, открывая большие перспективы для наземной навигации, имеет свои собственные недостатки, такие как высокая стоимость аппаратуры и времязависимый характер поведения ошибок. Поэтому оптимальное решение задач КВНО сухопутных войск будет состоять в комплексном сочетании существующих и перспективных технологий, среди которых наибольший прогресс могут дать спутниковые навигационные системы.

Анализ навигационно-геодезического обеспечения войск в операциях XX – XXI века

Проведение всех последних операций войск США (Ирак, Югославия, Афганистан) а также контртеррористическая операция на Северном Кавказе наглядно показывает, что заблаговременная подготовка территорий предстоящих боевых действий в навигационно-геодезическом отношении в них отсутствовала, или была настолько слаба, что без предварительной ее подготовки рассчитывать на гарантированный успех в них не приходилось.

До начала операции в Ираке (1989 – 1991 гг.) у армии США и их союзников по НАТО не было опыта применения геодезической спутниковой технологии (несмотря на то, что к этому времени система ГНСС «НАВСТАР» уже эксплуатировалась более 15 лет).

Концепция боевого обеспечения войск в этой операции была ориентирована на применение крупномасштабных топографических карт для привязки позиций и постов. Однако за короткое время практически все подразделения были оснащены самыми современными средствами навигации (НАП) и освоили методы их применения.

Аппаратура потребителя ГНСС в конце операции находилась в каждой боевой роте, поступала в войска не только централизовано по линии боевых поставок, но и закупалась по личной инициативе военнослужащих и их родственников. НАП использовалась для обеспечения взаимодействия и ориентирования на местности. Известен случай, когда во время высадки с моря на берег в штормовую погоду в воду была потеряна радиостанция. Место падения было зафиксировано с помощью НАП. Через сутки с помощью той же НАП радиостанцию удалось найти на глубине 10 м.

Геодезисты армии США были приданы артиллерии и занимались развитием сплошной геодезической сети. С применением спутниковых методов навигации была разбита точная сеть на площади 10000 кв.км, установлено 95 геодезических пунктов. Вся сеть была привязана к единственному исходному пункту ранее построенной сети, обнаруженному на аэродроме Дахран.

В ходе агрессии США и НАТО против Югославии в 1999 г. достоинства координатных методов управления оружием проявили себя со всей очевидностью. Их применение обеспечило точечное поражение целей и успешное выполнение боевых задач с минимальными потерями. Война в Югославии показала, что современные военные технологии обладают таким потенциалом, который гарантирует уничтожение целей с того момента как они будут обнаружены и зафиксированы в координатной форме. Анализируя военно-технические итоги операции на Балканах, некоторые военные специалисты делают вывод о кардинальном изменении статуса КВНО – в современных условиях из вида обеспечения боя (операции) КВНО приобретает значение поражающего фактора. При условии высокой точности нанесения ударов эффект от применения обычных боеприпасов становится соизмеримым с действием ядерного оружия. Вместе с тем эффект может быть и отрицательным: ошибки в подготовке исходных данных делают оружие не только бесполезным, но и опасным для своих войск и мирного населения. В некоторых случаях ошибки КВНО могут привести и к катастрофическим последствиям, например, бомбардировка посольства КНР в Белграде, явившаяся результатом ошибок целеуказания создала предпосылки для глобального военного конфликта.

Высокий уровень навигационного и информационного обеспечения позволил войскам США успешно провести операцию по спасению экипажа сбитого самолета в ночных условиях.

Структура использования навигационной аппаратуры потребителя (НАП) в системе управления организуется на трех уровнях и представлена на (рис. 3 – 5).

Первый уровень (рис. 3) – работа подвижного или неподвижного объекта самостоятельно без использования корректирующей информации, навигационная информация отображается на рабочем месте оператора, на пункт управления передается по запросу.

Рис. 3. Автономное использование навигационной информации подвижными объектами

Точность решения навигационной задачи можно квалифицировать как точность абсолютных определений НАП и это соответствует тактико-техническим характеристикам аппаратуры, при использовании ее в стандартных условиях.

Второй уровень (рис. 4) – отображение навигационной информации на рабочем месте оператора и передача ее на пункт управления, получение пунктом управления корректирующей  информации с базовой станции. Максимальная погрешность составляет несколько десятков метров в плане и до сотен метров по высоте.

Рис. 4. Получение пунктом управления навигационной и корректирующей информации

На втором уровне точность решения навигационных задач на подвижном объекте соответствует первому уровню, а на пункте управления навигационные данные, полученные с подвижных объектов, корректируются информацией с базовой станции. Данный подход позволяет иметь пункту управления данные о местоположении подвижных объектов на уровне дециметров или единиц метров.

Третий уровень (рис. 5) - сбор навигационной информации на пункте управления с подвижных объектов и корректирующей информации с базовой станции (нескольких базовых станций), обработка ее и передача на подвижные объекты скорректированных навигационных данных. То есть все подвижные и неподвижные объекты, включая пункт управления, имеют уточненные значения навигационных элементов.

Рис. 5. Передача на подвижные объекты, через пункт управления, корректирующей информации

Третий уровень характеризуется максимальной точностью отображения информации на подвижном объекте и точностью, соответствующей второму уровню на пункте управления.

Для обеспечения работоспособности навигационной системы в системе АСУ СПМО разделяется на самостоятельные модули, которые могут подключаться на каждом уровне по мере необходимости.

Модуль оператора – получение навигационной информации непосредственно с навигационных средств - НАП.

Модуль корректирующей информации - обработка информации на базовой станции и передача корректирующей информации на пункт управления и на подвижные объекты. Функцию базовой станции может исполнять подвижный объект, если на нем установлен, в дополнение к модулю оператора, модуль корректирующей информации. Корректирующая информация должна закрываться от несанкционированного использования.