Военная радиосвязь в тактическом звене (обзор развития в 1938-1998 годаХ
> ВОРОНЕЖСКИЙ НИИ СВЯЗИ
40 лет работы в области подвижной связи.
Радиосвязь в тактическом звене управления (обзор).
Радиосвязь в тактическом звене управления (обзор развития 1958 -1998 г.г.).
Одним из основных направлений, за которое Воронежский НИИ связи был ответственен с момента своей организации, была разработка средств радиосвязи для тактического звена управления сухопутных войск. Уже тогда было ясно, что без высокоэффективных развитых систем связи невозможно своевременное и рациональное управление войсками, непосредственно ведущими боевые действия. Практика последующих локальных конфликтов в полной мере подтвердила это положение.
Создание средств связи тактического звена управления (СС ТЗУ) базируется на ряде специфических особенностей, требующих решения наиболее сложных системотехнических, схемотехнических и конструктивно-технологических задач радиоаппаратостроения. Это:
работа СС ТЗУ в наиболее тесном соприкосновении со средствами радиоэлектронной борьбы противной стороны,
высокая вероятность поражения боевыми средствами,
использование технических средств неквалифицированными абонентами,
тяжелые (механические и климатические) условия эксплуатации,
ограничение массо-габаритных характеристик.
По этим причинам при разработке СС ТЗУ всегда использовались наиболее прогрессивные информационные и производственные технологии своего времени.
Исторически комплексы СС ТЗУ использовали два участка частотного спектра: УКВ в разных участках диапазона метровых волн и КВ в диапазоне декаметровых волн. По условиям применения в состав комплекса включались возимые радиостанции мощностью 25-100Вт, носимые (переносные) радиостанции мощностью 1-10 Вт, позднее - портативные изделия мощностью менее 1 Вт. Сохраняя с незначительными вариациями частотный диапазон, выходную мощность и основные электрические параметры, за прошедшее время радиостанции резко изменились по функциональным возможностям и другим характеристикам, определяющим их взаимодействие между собой и с абонентом. Тенденции развития различных классов аппаратуры имели одинаковый характер и поэтому достаточно проследить их на примере наиболее массовых возимых МВ радиостанций.
В первой, разработанной во ВНИИС, радиостанции этого класса обеспечивалась работа только аналоговыми сигналами на четырех заранее подготовленных частотах. Подготовка к работе и настройка радиостанции на заранее подготовленную частоту требовала определенной квалификации оператора и выполнялась перед началом боевого использования. В результате пользователь не имел возможности изменить назначенный ему канал связи. Одним из следствий этого положения было легкое вскрытие рабочих частот системы и организация ей эффективного радиопротиводействия. Вместе с тем чрезвычайно удачные схемотехнические и конструктивно-технологические решения привели к созданию дешевой и надежной радиостанции Р-123 ("Магнолия"), которая в свое время относилась к лучшим образцам в своем классе и имела рекордное время эксплуатации - более 30-ти лет.
Уже к началу 70-х годов стало ясно, что функциональные возможности радиостанций 2-го поколения уже не в полной мере удовлетворяют требования по оперативности работы и алгоритму взаимодействия с пользователем. Поэтому, как только появились новые технологические решения, такие как аналого-цифровое преобразование речи, диапазонно-кварцевая стабилизация частоты, автоматизация согласования с антенной и т.д., широкое распространение получили полупроводниковые приборы, возникли новые устройства частотной селекции и первые интегральные микросхемы, была поставлена задача создания следующего поколения СС ТЗУ. На новой технологической основе были разработаны радиостанции 3-го поколения, в том числе Р-173М ("Абзац"), которая обеспечила работу в цифровом и аналоговом канале в режиме беспоисковой и бесподстроечной связи. В радиостанциях этого поколения оператор получил возможность использовать широкий набор рабочих частот и режимов работы, что положительно сказалось на защищенности этих средств связи. Принятые на вооружения радиостанции 3-го поколения ( Р-173-М, Р-159-М в УКВ и Р-134 в КВ диапазоне) в настоящее время составляют основу вооружения сухопутных сил.
Дальнейшие разработки были направлены на решение задачи повышения помехозащищенности канала. Для этой цели в радиостанциях 4-го поколения Р-163 ("Арбалет") впервые реализован режим оперативной адресной связи, осуществляющий автоматизированный выбор свободного канала, режим передачи коротких дискретных сообщений (кодово-сигнальная связь), расширен диапазон частот, уменьшено время настройки и коммутации. Это было достигнуто за счет применения узлов, выполненных по интегральной технологии: микропроцессоров, заказных и полузаказных БИС.
Значительный качественный сдвиг достигнут в радиостанциях 5-го поколения Р-168 ("Акведук"), в которых в дополнение к адаптивному применен помехоустойчивый режим программной перестройки рабочей частоты, расширена возможность передачи дискретных сообщений, применено техническое маскирование информации. Резко повысилось быстродействие радиостанций при смене частот и режимов работы. Вместо величин порядка 500 мс, существующих СС, здесь это время уменьшилось до 1 мс.
Расширение функциональных возможностей радиостанций по поколениям для возимых УКВ радиостанций показано на рис. 1.
Рост функциональных возможностей достигнут без увеличения габаритов радиостанций. Это стало возможным как за счет применения прогрессивных схемотехнических решений, так и за счет совершенствования элементной базы. Если изделия 2-го поколения в основном базировались на электровакуумные приборы и дискретные компоненты с удельной плотностью 0,04 эл/см3, то в радиостанциях 5-го поколения основу составили большие и сверхбольшие интегральные схемы и микропроцессоры с плотностью упаковки до 106 эл/кристалл. Современная элементная база позволила создать полностью автоматизированную электронную схему управления радиостанций и такие компоненты, как низкошумящие широкополосные передатчики, быстродействующие синтезаторы частоты, цифровые схемы обработки информации, высокочастотные усилители с большим динамическим диапазоном и электронной настройкой, широкодиапазонные ненастраиваемые антенны и многое другое.
Рис. 1. Изменение тактических характеристик по поколениям возимых изделий УКВ (режимы и виды работы).
ППРЧ
УТМР
Устройство ввода радиоданных
Оптический интерфейс
Цифровой канал 1200, 2400,4800,9600 б/с
Адресная автоматизированная связь
Кодово-сигнальная связь
Адресный вызов
Дежурный прием со сканированием по ЗПЧ
Встроенный контроль работоспособности
Дистанционное управление другими р/ст
Двухчастотный симплекс, дуплекс
Цифровой канал 16000 б/с
Автоматическая настройка
Наличие подавителя импульсных помех
Дистанционное управление с выносного ПУ
Сопряжение с аналоговой спец. Аппаратурой
Тональный вызов
Телефон ЧМ, симплекс
Режимы и виды работы 123МТ Р-173 Р-173М Р-163 Р-168
Конструктивно-технологические показатели по поколениям возимых УКВ радиостанций сведены в таблице:
Показатель Поколение РЭА
II III IV V
Магнолия (Р-123) Абзац (Р-173) Арбалет (Р-163) Акведук (Р-168)
Управление аппаратурой механическое электронно-
механическое электронное
Элементная база электровакуум-
ные, полупро-
водниковые приборы в силовых цепях полупроводнико-
вые приборы, интегральные схемы микросборки, большие интегральные схемы (БИС), микропроцессор микропроцес-
соры, БИС, СБИС, микросборки
Степень интеграции изделия, эл/крист. дискретные элементы 102-103 104 105-106
Метод конструирования функционально-
узловой функционально-модульный
Монтаж объемный проводной одно и двухсторонняя печать двухсторонняя печать (3-4 класс), шлейфовый двухсторонняя печать (3-4 класс), шлейфовый, многослойная печать
Число дискретных элементов 700 (0,04 эл/см3) 2380 (0,14 эл/см3) 3490 (0,2 эл/см3)
Аналогичное развитие наблюдалось и в других классах радиостанций. Так резко возрос и практически сравнялся с возимыми технический уровень носимых радиостанций. Созданы портативные изделия, работающие в цифровом канале и с техническим маскированием информации и ведется работа по созданию радиостанций, работающих в режиме ППРЧ. Значительный прогресс достигнут и в характеристиках коротковолновых радиостанций, которые по своим функциональным характеристикам практически не уступают радиостанциям УКВ, значительно уменьшились по габаритам и могут работать в режимах адаптации и ППРЧ.
В 90-е годы стало ясно, что существующая система связи, включающая в себя только командную компоненту, уже не может удовлетворить требования по управлению силами и средствами в ТЗУ. Стало ясно и то, что разделение разработок на системные и аппаратные неэффективно. Потому в настоящее время институт начал проводить исследования в направлении совершенствования систем связи ТЗУ. Это позволило с одной стороны разработать стратегию развития системы связи и управления, а с другой стороны - более обоснованно подходить к формированию и реализации требований к СС ТЗУ.
В настоящее время разработана концепция системы связи ТЗУ, основанная на сочетании и взаимодействии подсистем:
сетей командной связи (СКС),
сети общего пользования (СОП),
сети радиодоступа, определения местоположения, обмена данными, опознавания и оповещения (АСМД).
Структура сети, отвечающая указанной концепции, приведена на рис.2. Сети командной связи выполняют традиционную функцию беспоискового и немедленного соединения командиров и подчиненных по должностной иерархической вертикали. Однако современные требования информационного обеспечения низового звена (взвод - отделение - боец) потребовали распространить СКС до передового окопа с возможностью доставки информации от бойца до командира любого уровня. В результате в СКС возникает специальная компонента - "солдатское радио", обеспечивающее сбор и транспортировку информации о солдате, окружающей его обстановке и о противнике (координаты, видеоизображение, радиационные условия, медицинские показатели и т. д.). Особое место отводится обеспечению связи в боевых группах специального назначения, действующих в отрыве от основных сил. Для решения этих задач необходимо иметь портативные высокоэффективные защищенные средства связи и передачи данных.
Рис.2. Структура базовой системы связи тактического звена управления.
Другая особенность современной СКС - значительное увеличение объема информационного обмена в высших звеньях управления ТЗУ, что требует увеличения числа рабочих каналов. Без увеличения числа радиостанций этого можно добиться только за счет многоканальных средств связи в сочетании с низкоскоростными речепреобразующими устройствами. Одним из рациональных решений поставленной задачи будет завершение разработки радиостанций МВ диапазона с временным разделением каналов.
Сеть связи общего пользования, как правило, основана на методах множественного доступа к каналам сети и включает в себя компоненту опорной сети, реализующую функции связи между базовыми станциями, и компоненту доступа к опорной сети. Одним из наиболее эффективных способов организации такой сети, как известно, является сотовая сеть связи и среди них сеть с кодовым разделением каналов. Ведущаяся в настоящее время разработка аппаратуры на этих принципах позволит создать сотовую сеть связи двойного применения, в том числе для использования в мирное время.
Особое значение в девяностые годы уделяется расширению не только объема, но и составляющих информационного обмена, таких как сведения о местоположении подвижных объектов, видеоизображений, электронной почты и др.
Задача определения местоположения делится на две: измерение координат каждого подвижного объекта и транспортировка результатов измерения с отображением результатов на электронной карте местности. Первую часть задачи могут решать спутниковые, наземные (маячные и автономные) радиотехнические системы, а также системы интегральной или геомагнитной навигации. Широкое развитие спутниковых систем не вытеснило, однако, другие навигационные системы, так как по объективным причинам существующие СНС обладают низкой помехозащищенностью в условиях не только преднамеренных, но и естественных помех. В этом смысле автономные, в том числе радиодальномерные системы значительно выигрывают и по этой причине находят широкое применение. Существенно, что радиодальномерная система хорошо сочетается с сетью сбора и распределения навигационной информации и, как следствие, с сетью радиодоступа.
В настоящее время ВНИИС завершает разработку технических средств и программного обеспечения сети, решающей навигационные задачи совместно с интегрированной сетью радиодоступа и сетью радиосвязи общего пользования. Технической основой такой сети служит новая многоканальная радиостанция ДМВ, в которой используется частотное и временное разделение каналов, расширение спектра широкополосным сигналом и программная перестройка радиочастоты. На основе этой радиостанции обеспечивается:
измерение расстояния между подвижными объектами методом "радиодальномер с ответчиком" с использованием широкополосного сигнала для точного измерения времени распространения сигнала,
многопролетная сеть множественного доступа с централизованным выбором маршрута передачи сообщений от ПО к станции радиодоступа - реперной станции (СРД),
связь между СРД по каналу множественного доступа (опорная сеть).
Вычислительное оборудование, размещаемое на объектах сети, решает задачи расчета координат, их привязку к электронной карте, организацию и управление сетью связи, взаимодействие с другими сетями связи и прочие задачи связи и управления.
Таким образом, за истекшие 40 лет Воронежский НИИ связи разработал 4 поколения средств радиосвязи для тактического звена управления сухопутных войск, создавая в каждом поколении технику, соответствующую мировому уровню. В последние годы во ВНИИС развивается системотехническое направление, что позволило уже сейчас добиться определенных успехов в части формирования требований к техническим средствам текущего и следующего поколений и создания концепции развития системы связи ТЗУ.
Во все прошедшие годы по разработке средств связи ТЗУ работали высококвалифицированные специалисты, имена которых нельзя не упомянуть в настоящем обзоре. Созданное по инициативе К.Я.Петрова, одного из первых разработчиков послевоенных СС ТЗУ, и А.П.Биленко направление возглавляли Э.А.Янутан, Л.Т.Болотин, П.П.Папков, под руководством которых работали такие специалисты, как В.Ф.Асеев, Б.А.Наумов, А.В.Борисов, Е.Б.Малюченко, Е.Г.Мариничев, Г.И.Глебов, В.Г.Шишлаков, Н.В.Калинин, М.А.Герман, В.Н.Трегубов, А.В.Кочетов и многие, многие другие. Многих из названных уже нет с нами, но их дело продолжают развивать новые молодые кадры, результаты работ которых свидетельствуют, что в направлении СС ТЗУ Воронежский НИИ связи остается одним из ведущих предприятий России.
