Современное состояние и перспективы развития радиостанций зарубежных государств (2003)
Полковник Н. Харченко
Радиосвязь остается важнейшим средством управления войсками в тактическом звене управления (ТЗУ), на которoe ложится основная тяжесть ведения высокомобильных боевых действий в непосредственном соприкосновении с противником. В условиях маневренного скоротечного современного боя с резкой сменой обстановки и при отсутствии сплошной линии соприкосновения войск надежная качественная радиосвязь является гарантией устойчивого и гибкого управления войсками, а с учетом быстрого развития автоматизированных систем управления (АСУ) войсками и информационных систем ТЗУ, которые строятся на основе сетей радиосвязи - необходимым условием достижения информационного превосходства над противником.
Основным преимуществом радиосвязи является ее мобильность, способность передавать информацию различного характера в движении, не ограничивая свободу действий платформы (автомобиля, боевой машины, вертолета или самолета), на которой установлена радиостанция.
Наиболее существенными недостатками радиосвязи, вытекающими из физической природы среды распространения радиоволн и самого принципа радиосвязи, являются: возможность обнаружения и пеленгования сигнала работающей радиостанции и его подавления средствами РЭБ, относительно высокий уровень ошибок (при использовании цифровой связи), ограниченность полосы пропускания, возникновение взаимных помех из-за высокой плотности радиостанций, работающих в одном диапазоне. Если говорить о портативных и ранцевых станциях, то как бы ни уменьшались их масса и габариты, они все равно будут относительно тяжелыми для военнослужащего, действующего в пешем порядке, а время автономной работы от собственных элементов питания - слишком коротким.
Потребность в средствах связи для тактического звена управления вооруженных сил (ВС) таких стран, как США, Великобритания, ФРГ, Франция, Италия и других, особенно для сухопутных войск и морской пехоты, в последние годы постоянно возрастает. Так, специалисты управления перспективных исследований министерства обороны (МО) Соединенных Штатов утверждают, что к 2005 году потребности американских вооруженных сил в средствах мобильной связи по сравнению с 2002-м возрастут на 92 % Руководство ВС других ведущих стран с высокой долей вероятности также будет учитывать эту тенденцию.
Наиболее заметным и внешне ощутимым направлением развития военных радиостанций в ближайшие да и последующие годы, будет снижение их массы и уменьшение габаритов, а также увеличение длительности автономной работы при одновременном улучшении основных рабочих характеристик. С одной стороны, эти тенденции отвечают предъявляемым к военным радиостанциям требованиям, а с другой - имеется возможность их реализации, что обеспечивается достигнутым в отрасли уровнем технологий и ускоряющимися темпами развития микроэлектроники и вычислительной техники.
Другой тенденцией развития, которая будет в меньшей степени сказываться на внешнем виде радиостанций и в большей - на их возможностях, является переход к программируемым средствам связи с открытой модульной архитектурой, стандартными интерфейсами и единой операционной средой. То есть к архитектуре, широко используемой в настоящее время в компьютерной технике и хорошо известной многим читателям под названием "IBM-совместимые персональные компьютеры". В архитектуру также входит модульная технология программного обеспечения и аппаратная часть с автоматическим опознаванием и настройкой подключаемых модулей Plug-&-Play.
Но до перехода на разрабатываемые в настоящий момент перспективные радиостанции, на оснащении ВС даже наиболее технологически развитых государств еще долгое время будут оставаться существующие средства радиосвязи.
Основной парк средств радиосвязи, находящихся в настоящее время в оперативно-тактическом звене управления (ОТЗУ), относится к разработкам 80-90-х годов, прошедшим несколько этапов модернизации. Это полностью цифровые средства, работающие в режиме передачи данных и речи, способные функционировать в режиме быстрой программной перестройки рабочей частоты (ППРЧ), оснащенные встроенными средствами шифрования.
Многие образцы имеют встроенные модули глобальной космической радионавигационной системы NAVSTAR. Эти радиостанции способны работать в режиме автоматической ретрансляции данных автоматизированных систем управления (АСУ) войсками и выполнять функции радиомаяка. Сети командной и пакетной радиосвязи, развернутые на базе таких радиостанций и соединенные между собой устройствами межсетевого сопряжения, которые принято называть "интернет-контроллерами", формируют в ОТЗУ систему связи, подобную по своим функциональным возможностям сети Интернет. "Интернет-контроллеры" работают на основе адаптированного к условиям военной радиосвязи сочетания протоколов TCP/IP, и именно поэтому такая система связи получила название "Тактический Интернет".
В настоящее время и в обозримой перспективе "Тактический Интернет" будет служить основой для АСУ в ОТЗУ.
За последние два десятилетия наибольших успехов в разработке и производстве средств военной радиосвязи, особенно для ОТЗУ, добились такие страны, как США, Франция, Германия, Великобритания, Израиль и Италия.
Особенно следует выделить успехи французских разработчиков, продукция которых часто становилась основой для создания систем связи даже для ВС США, несмотря на то что последняя является явным лидером по масштабам производства в этой области.
Части и подразделения Германии и Италии преимущественно оснащаются средствами связи, разработанными национальными компаниями. Например, по заказу МО Германии фирма "Роде унд Шварц" разработала новую серию универсальных цифровых многодиапазонных программируемых радиостанций для тактического звена, получивших обозначение M3TR (рис. 1). Радиостанции серии M3TR способны заменить большое количество разнотипных несовместимых между собой средств КВ и УКВ радиосвязи, состоящих на вооружении всех видов ВС Германии. Они обладают средствами защиты от обнаружения, пеленгования, перехвата и подавления средствами РЭБ, могут обеспечивать шифрование передаваемой информации и способны передавать данные со скоростью до 5,4 Кбит/с в УКВ-диапазоне.
На вооружении ВС Великобритании находятся радиостанции, созданные национальными разработчиками, а также собирающиеся на базе французских и американских образцов, выбранных на конкурсной основе. Следует отметить, что высоким технологическим уровнем отличаются радиостанции, выпускаемые израильскими фирмами.
На вооружении ВС США в ОТЗУ уже более 15 лет находятся одноканальные цифровые радиостанции УКВ-диапазона семейства SINCGARS разработки компании ИТТ. Это самая распространенная в ВС США штатная радиостанция, которая существует в мобильном, ранцевом и портативном вариантах. Она оказалась настолько удачной, что в настоящее время уже имеются ее четвертое и пятое поколения. Благодаря достижениям в области производства элементной базы габариты и масса радиостанции SINCGARS четвертого поколения уменьшились более чем в 2 раза по сравнению с радиостанциями первого поколения.
Одновременно увеличились дальность связи, скорость передачи данных и срок службы элементов питания. Основу семейства радиостанций SINCGARS составляет базовый модуль приемопередатчика (RT-1523, RT-1523C/D или RT-1523E) с синтезатором частоты, блоком управления, блоками защиты информации и защиты канала связи "Комсек - Трансек".
К базовому модулю добавляются вспомогательные модули, такие как усилитель мощности (автомобильные AM-7239, AM-7239C/D, AM-7239E), устройства сопряжения, "интернет-контроллер" и другие. Комбинации модификаций модулей приемопередатчиков, усилителей мощности и других модулей позволяют формировать различные конфигурации автомобильных и ранцевых радиостанций для выполнения определенной задачи. Масса стандартного ранцевого комплекта около 8 кг.
В радиосетях боевого управления ТЗУ СВ радиостанции SINCGARS обеспечивают в закрытом виде обмен речевыми сообщениями в режиме пакетной коммутации. Станция может работать в режиме быстрой ППРЧ или в режиме излучения на одной частоте в диапазоне 30-88 МГц с шагом сетки частот 25 или 12,5 кГц. В режиме ППРЧ за время передачи 1 бита информации станция успевает несколько раз сменить несущую частоту.
Дальность связи приемопередатчика без усилителя мощности в режиме передачи речи при высокой мощности достигает 10 км, в режиме передачи цифровых данных со скоростью 600-4 800 бит/с - 5 км и 16 000 бит/с - 3 км. С автомобильным усилителем мощности дальность передачи речи составляет до 40 км, дальность передачи цифровых данных со скоростью 1 200-2 400 бит/с - 35 км и 9 600 бит/с - 25 км. Аналого-цифровое преобразование речи осуществляется дельта-модуляцией с переменной крутизной характеристики со скоростью цифрового потока 16 000 бит/с.
Специалисты в области радиостроения обращают внимание на выпущенный компанией ИТТ в середине 2002 года портативный вариант пятого поколения радиостанции SINCGARS, получивший название "Спирхед".
Обладая всеми основными функциями базовой модификации радиостанции (за исключением уменьшенной дальности связи), он имеет массу всего 500 г вместе с ионно-литиевым элементом питания и антенной. Емкости аккумулятора хватает на 12 ч непрерывной работы станции в обычном режиме. Раньше самой легкой портативной военной радиостанцией считалось изделие израильской фирмы "Тадиран" PRC-170 массой менее 750 г, в то время как у большинства военных радиостанций этого класса она составляет от 1,25 до 2 кг.
Наиболее важным элементом радиостанции "Спирхед" является процессор цифровой обработки сигналов "Стронгарм", функции которого могут программироваться в соответствии с решаемыми станцией задачами, в том числе с учетом особенностей организации радиосвязи и стандартов, принятых в ВС разных стран.
Первое поколение этой станции будет функционировать в двух режимах - телефонии и передачи данных непосредственно от источника, который подключается через интерфейс RS-232. Последующие модификации уже смогут обеспечивать доступ по радиоканалу в сети Интернет. Как и большинство других современных радиостанций подобного класса, "Спирхед" может подключаться через переходное устройство к бортовой сети электропитания автомобиля и работать через внешний усилитель мощности.
Другой удачной моделью радиостанции УКВ-диапазона для ТЗУ - ОТЗУ стала французская PR4G фирмы "Томсон-CSF" (ныне "Тэйлз"), появившаяся приблизительно в то же время, что и американская SINCGARS. Эта станция также прошла несколько этапов модернизации, и теперь о ней следует говорить, как о системе средств радиосвязи, область функционального применения которых весьма широк - от организации связи между подразделениями ОТЗУ до установки на системы оружия. По своей компоновке и основным характеристикам она во многом напоминает средства связи SINCGARS. Автомобильный и ранцевый варианты станции поступили на вооружение ВС Франции в 1992 году, а вертолетный и портативный - в 1995-м.
На примере системы PR4G можно рассмотреть способ решения важной задачи автоматизации процесса ввода ключевой информации и расписания использования частот, который применяется в системах этого поколения.
Расписание частот и ключи генерируются на дивизионном уровне при помощи устройства администрирования ключевой информации и назначения частот (УАКИН) и передаются во все сети соединений. Сгенерированные этим устройством данные вводится в программаторы, которые передаются в полки. Здесь устройства копирования расписания назначения частот и ключей копируют данные полученного из дивизии программатора в восемь других программаторов, предназначенных для программирования самих приемопередатчиков. Ввод ключей и расписания использования частот в радиостанцию осуществляется путем кратковременного включения программатора в специальное гнездо на передней панели.
В настоящее время радиостанциями PR4G оснащены ВС 24 стран, в том числе 12 европейских, из которых восемь - члены НАТО. Кроме ВС Франции эту радиостанцию для своих подразделений связи выбрали Швейцария, Финляндия, Польша, Греция. Всего произведено более 70 000 радиостанций.
Описанные выше образцы являются наиболее характерными представителями средств, которые используются в традиционных сетях наземной командной радиосвязи. Общий принцип ее организации в этих сетях во многом остается тем же, что и во времена Второй мировой войны, хотя технический облик станций и характер передаваемой информации, конечно, претерпели значительные изменения.
Однако в системах управления современных армий важное место занимают радиосети, использующие новые принципы организации связи, основной задачей которых является обеспечение функционирования АСУ войсками и оружием. Это многофункциональные автоматизированные цифровые системы распределения данных и привязки к местности на основе пакетной радиосвязи. На них возлагаются следующие задачи: определение географических координат своих подразделений и передача информации по сети; доведение результатов целеуказания до командиров; передача формализованных сообщений о тактической обстановке и кратких речевых сообщений.
Приемопередатчики таких сетей работают в режиме автоматических ретрансляторов, передавая информацию по цепочке от отправителя до получателя, если между ними отсутствует прямая связь. Примерами этих систем являются американская JTIDS, которая обслуживает главным образом ВВС и ПВО, аналогичная по сфере применения, но более современная система MIDS, развертываемая в странах НАТО, и EPLRS, используемая СВ и морской пехотой США. Сеть радиотерминалов EPLRS вместе с сетями командной радиосвязи на основе радиостанций SINCGARS формируют в ОТЗУ СВ США сеть "Тактический Интернет".
Как уже говорилось, принцип организации связи в многофункциональных сетях пакетной радиосвязи отличается от традиционного. В этих сетях используется многостанционный доступ с временным разделением каналов.
Связь в сети организуется циклами, каждый из которых разделен на единичные временные интервалы. Каждому корреспонденту сети (станции), в зависимости от ее приоритета, выделяется определенное количество временных интервалов. Чем выше приоритет станции, тем больше интервалов ей выделяется.
Используемая подразделениями СВ и морской пехоты США многофункциональная система EPLRS служит для решения более 20 задач, в том числе: определение географического положения, навигация, опознавание "свой-чужой", передача сигналов предупреждения и тревог, распределение информации и другие. Ее архитектура включает наземную часть и средства, размещаемые на воздушных объектах. В состав наземной компоненты входят ранцевые радиотерминалы, радиотерминалы, размещаемые на транспортных средствах, и станции опорной сетки. Функционально терминалы делятся на станции управления сетью и абонентские терминалы. Управление сетью осуществляется автоматически. Любая радиостанция в любой момент времени может автоматически взять на себя функции управляющей. В сети EPLRS в основном происходит обмен формализованными сообщениями и данными. Обмен текстовыми сообщениями свободного характера имеет следующие ограничения: текст не должен содержать более 10 символов; обмен производится в границах своей сети; за один прием сообщение может быть отправлено только одному абоненту.
Местоположение терминала определяется путем измерения разницы во времени прихода сигналов от станций опорной сетки.
Система EPLRS стала поступать на оснащение ВС США приблизительно в тот же период, что и радиостанции SINCGARS. За это время технический облик радиостанций EPLRS претерпел значительные изменения, в основном благодаря прогрессу в области полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также росту производительности процессорных устройств. Более чем вдвое уменьшились масса и габариты станции, значительно снизилось энергопотребление. Терминалы EPLRS установлены на всех основных боевых средствах, например, таких как ОБТ серии M1 и БМП "Брэдли". Они работают в диапазоне частот 420-450 МГц и предназначены только для передачи данных в цифровом формате, а для передачи речевых сообщений они должны дублироваться на тех же машинах радиостанциями SINCGARS. Для снижения вероятности обнаружения и перехвата, передача осуществляется в режиме программной перестройки частоты со скоростью 512 скачков в секунду.
Встроенный модуль защиты связи COMSEC KGV-13 обеспечивает формирование широкополосного шумоподобного сигнала с использованием восьми частот в пределах полосы частот 420-450 МГц с регулируемой мощностью выходного сигнала. Скорость передачи данных для станций низкого приоритета составляет 14 400 бит/с, а для станций высокого приоритета - более 100 кбит/с. Габариты станции 350 × 250 × 125 мм, масса 7,7 кг (без батарей) и 11,8 кг (с батареями). Мощность излучения переключаемая - 100, 20, 3 или 0,4 Вт. Радиотерминалы имеют встроенную систему контроля работоспособности и поиска неисправностей.
Основные концепции строительства ВС ведущих стран, развития их военной науки предусматривают в первую очередь обеспечение гарантированного информационного превосходства над противником. В связи с этим войска оснащаются системами автоматизации управления и информационными системами, которые требуют постоянного роста пропускной способности систем связи, а следовательно, увеличения скорости передачи данных радиостанциями. Довольно ограниченные возможности радиостанций в режиме передачи данных не отвечают потребностям ВС в ОТЗУ. Поэтому в период с 1995 по 2000 год на оснащение в первую очередь СВ США стали поступать тактические радиостанции с увеличенной скоростью передачи данных.
В качестве образца таких станций можно назвать радиостанцию NTDR фирмы "Меркьюри". Она предназначена главным образом для обслуживания районной вычислительной сети АСУ управления войсками в ОТЗУ на уровне командных пунктов (КП) бригад и батальонов. NTDR устанавливается на машинах боевого управления, командно-штабных машинах, входящих в состав КП, отдельных машинах М1068, входящих в состав оперативных центров и КП, вертолетах UH-60 воздушных командных пунктов СВ.
Кроме других функций, эти радиостанции обеспечивают резервные каналы связи для звена управления "бригада" и выше. Они являются переходным этапом к следующему поколению единых многодиапазонных программируемых цифровых радиостанций.
Радиостанция NTDR работает в диапазоне 225-400 МГц с шагом сетки частот 0,625 МГц. Данные перед передачей в эфир шифруются.
Могут также использоваться помехоустойчивые коды с прямым обнаружением и исправлением ошибок. Для борьбы с многолучевостью распространения радиоволн, радиоэлектронным подавлением и защиты от радиоперехвата применяется расширение спектра сигнала прямой последовательностью с частотой следования элементарных посылок 8 МГц.
Номинальная скорость передачи цифрового потока составляет 200 Кбит/с, максимальная - 288 Кбит/с. Радиостанция имеет интерфейсы для подключения к локальной вычислительной сети Ethernet, и последовательные интерфейсы - RS-423 (асинхронный) и RS-422 (синхронный). Дальность связи составляет 10-20 км. Радиостанция NTDR оснащена встроенным приемником системы NAVSTAR.
Высокая скорость передачи данных позволяет осуществлять обмен изображениями и видеоинформацией. Программное обеспечение обработки протоколов связи загружается в радиостанцию с персонального компьютера при помощи программного обеспечения (ПО) PROCOMM. Доступ к служебному ПО осуществляется при помощи функциональных клавиш и дисплея, расположенных на передней панели радиостанции. На дисплее отображается служебная информация и состояние радиостанции. Габариты станции 138,4 × 235 ×348 мм, масса 9,5 кг.
Для нормальной работы станции необходимы заполняющие данные, которые формируются устройством автоматизированного управления сетью и загружаются в станцию через устройство ввода ключей. С первого в радиостанцию поступают данные, необходимые для функционирования модуля обеспечения безопасности связи "Комсек", а со второго - данные, необходимые для функционирования модуля обеспечения безопасности передачи "Трансек" и данные системы NAVSTAR.
Наиболее современной штатной носимой станцией спутниковой связи для ТЗУ СВ и морской пехоты США является AN/PSC-5 SPITFIRE компании "Рэйтеон". Эта станция также используется командованием сил специальных операций. Диапазон ее рабочих частот представлен непрерывной полосой от 30 до 400 МГц. Поэтому она может задействоваться также для наземной связи в пределах прямой видимости в стандартном диапазоне СВ (30-88 МГц), связи с самолетами ВВС и вертолетами армейской авиации с целью согласования задач непосредственной авиационной поддержки СВ и решения многих других задач. Процессор станции способен воспроизводить форму сигналов аппаратуры семейства SINCGARS, форму сигнала Have-Quick II (используется в радиосвязи ВВС), а также многие другие способы модуляции и управления несущей частотой. Станция имеет встроенные модули защиты канала связи и передаваемой информации "комсек/трансек", которые совместимы по режиму функционирования практически со всеми стандартными устройствами шифрования, используемыми в радиосвязи ВС США. Управление ею осуществляется при помощи системы меню. Техническое состояние отслеживается встроенной системой контроля работоспособности. В спутниковых сетях связи станция может работать в режиме передачи речи и данных с дифференциальным и недифференциальным кодированием со скоростью 1 200, 2 400 и 9 600 бит/с (в зависимости от способа фазовой модуляции), передачи речи и данных со скоростью 16 000 бит/с с частотной модуляцией.
В сетях спутниковой связи в режиме многостанционного доступа с предоставлением канала по требованию (DAMA) в канале шириной 5 кГц станция обеспечивает групповые скорости передачи данных 600, 1 200, 2 400 и 3 000 бит/с при скорости входа/выхода соответственно 75, 300, 600, 1 200, 2 400 бит/с.
В канале шириной 25 кГц она, в зависимости от способа модуляции, обеспечивает групповые скорости передачи данных 9,6, 19,2 и 32 Кбит/с при скорости входа/выхода 75, 300, 600, 1 200, 2 400 4 800 и 16 000 бит/с. Станция может также работать в режиме одностанционного доступа с предоставлением канала по требованию, который используется в спутниковых системах связи ВС США диапазона 225-400 МГц. Она может подключаться к различному оконечному оборудованию данных через интерфейсы RS-422 и RS-232, а также имеет вход для соединения с блоком дистанционного управления. Габариты станции 81 × 269 × 305 мм, а масса 4,8 кг без батарей и 5,3 кг - с батареями.
Мощность, выдаваемая на антенну в режиме наземной связи в пределах прямой видимости, составляет 5 Вт (с амплитудной модуляцией), 9 Вт (с частотной модуляцией) или 20 Вт (при удаленном расположении станции от оператора). В режиме спутниковой связи обеспечивается минимальная выходная мощность 18 Вт.
Гидрозащита гарантирует сохранение работоспособности станции после погружения в воду на глубину до 1 м. В ее комплект входит широкий спектр вспомогательных устройств, таких, как преобразователи питания, усилители высокой мощности, малошумящие усилители, устройства дистанционного управления, консоли, монтажные комплекты, ранцевое снаряжение и прочие.
И все-таки, несмотря на усилия разработчиков, реально достигнутая скорость передачи данных даже у самых современных тактических радиостанций отстает от требуемого уровня, нижняя граница которого уже сейчас определяется как 500 Кбит/с. Кроме того, номенклатура этих радиостанций очень велика.
Для каждого образца требуются свои, особенные запасные части и ремонтные комплекты, что ведет к значительным эксплуатационным расходам. Задачи, возлагаемые на станции, жестко определены их аппаратным решением.
Поэтому для обеспечения выполнения других задач необходимо подбирать новую радиостанцию с соответствующими возможностями.
Перечисленные недостатки современных средств связи привели к необходимости осуществления в ВС США программы создания принципиально новой архитектуры средств радиосвязи, которая позволяла бы формировать радиостанцию в соответствии с решаемыми задачами из отдельных модулей разных производителей, выполняющих типовые функции, и менять режим работы и форму сигнала перепрограммированием. Главное, чтобы программное обеспечение было разработано на основе единой операционной среды, а интерфейсы модулей соответствовали определенным физическим и электрическим параметрам. Эта программа, получившая название JTRS, реализуется объединенными усилиями всех видов ВС. Аналогичные программы существуют в Германии, Франции и Великобритании, но по размеру финансирования, а, следовательно, по масштабам и темпам реализации значительно уступают американской.
Целью работ по программе JTRS является создание для всех видов ВС США унифицированной модульной программируемой радиостанции, в основе аппаратной части и программного обеспечения которой будет использоваться архитектура открытых систем. Архитектура открытых систем позволит активно применять коммерческие технологии и технические решения, расширить производственную базу, повысить конкуренцию между поставщиками и снизить расходы на приобретение, закупки и эксплуатацию средств радиосвязи.
Станции JTRS должны представлять собой единое для всех видов ВС семейство радиостанций с широкими функциональными возможностями, высокой пропускной способностью передачи информации, обеспечивающих связь как в пределах прямой видимости, так и вне их. Станции должны перекрывать спектр частот от 2 МГц до 2 ГГц и обладать способностью осуществлять одновременный прием и передачу речевой, видео- и цифровой информации на нескольких каналах. Типоразмеры станций семейства JTRS будут варьироваться от портативных приемопередатчиков до крупногабаритных станций, устанавливаемых в специализированных стойках с оборудованием связи на кораблях ВМС и стационарных узлах связи.
Все модификации станции данного семейства должны обладать полной электромагнитной совместимостью, а также допускать дальнейшее наращивание функциональных возможностей и улучшение технических характеристик.
Главной особенностью таких станций является то, что они создаются на основе единой открытой архитектуры, обеспечивающей совместимость программного обеспечения для всех моделей семейства и широкую промышленную базу для производства комплектующих. Эта архитектура с технической точки зрения должна быть доступной для реализации программы потенциальными разработчиками и производителями средств. На ее основе компании могут разрабатывать образцы средств для определенных платформ и предлагать их на конкурсной основе.
Способ модуляции сигнала станций JTRS определяется программным алгоритмом.
Функциональные возможности аппарата в большей степени зависят от установленного программного обеспечения. Для перенацеливания станции на выполнение новых задач достаточно ее перепрограммировать.
В соответствии с документами, определяющими требования к JTRS, радиостанция должна передавать и принимать радиосигнал с использованием более 40 различных способов модуляции. Большинство из этих форм сигналов уже используются имеющимися радиостанциями, которые будут еще в течение многих лет оставаться на вооружении ВС и с которыми необходимо будет поддерживать связь.
Обеспечение сопрягаемости станций JTRS с существующими радиостанциями по форме сигнала является одной из самых трудных задач, решаемых в рамках проекта. Это связано с тем, что наряду с относительно простыми способами модуляции есть еще такие сложные формы сигнала, как сигнал МДВР, используемый в системах EPLRS и "Линк-16" (JTIDS).
Базовая архитектура станции рассчитана на гибкость практической реализации. Модули высокочастотного тракта, модема, процессоров открытой и закрытой частей архитектуры, шифраторов, ввода/вывода, синтезаторов частоты, блоков питания и т. п. могут рассматриваться как набор правил, которые определяют реализацию или направление разработки требуемого класса оборудования. Если правила для класса оборудования реализованы правильно, то может быть разработан не зависящий от форм-фактора аппаратный объект, соответствующий требованиям архитектуры JTRS. Например, пятиканальная радиостанция может быть реализована любым из следующих способов: состоять из пяти отдельных приемопередающих модулей, или из трех двухканальных модулей, или одного пятиканального. И в каждом из перечисленных случаев он будет соответствовать требованиям архитектуры JTRS. Форм-фактор аппаратной реализации и уровни интеграции диктуются особенностями среды применения и требуемой мощностью.
Создание программируемых радиостанций связано с рядом технических трудностей.
Одной из самых сложных задач является разработка способов высокоскоростного аналогоцифрового и цифро-аналогового преобразования. В идеальном варианте преобразование аналогового сигнала в цифровой в тракте обработки сигнала программируемой станции должно осуществляться непосредственно на выходе приемной антенны. Тогда вся остальная обработка будет выполняться цифровыми способами. Такой аналого-цифровой преобразователь должен отвечать двум основным требованиям: иметь широкий динамический диапазон, позволяющий обрабатывать сигналы большой мощности, и обладать спектральной избирательностью для фильтрации нежелательных шумов и помех. Для этого требуется большое количество разрядов дискретизации по амплитуде. Одновременно с этим необходимо использовать высокую частоту дискретизации, чтобы охватить достаточно широкий рабочий диапазон. Значение частоты дискретизации такого преобразователя должно как минимум вдвое превосходить значение ширины полосы частот, которая подвергается оцифровке. В частности, чтобы обработать полосу частот шириной 18 МГц в диапазоне 118-136 МГц частота дискретизации должна быть не менее 36 МГц. Оба параметра, большая длина слова и высокая частота дискретизации, являются обратнозависимыми.
Увеличить один из них можно только за счет уменьшения другого, что можно сделать двумя способами: разбить рабочий диапазона фильтрами на несколько поддиапазонов или перенести частоту дискретизации на более низкую промежуточную частоту. После этого аналого-цифровой преобразователь оцифрует сигнал промежуточной частоты, который затем поступит в процессоры цифровой обработки для фильтрации каналов и демодуляции. На практике ширина полосы сигнала на промежуточной частоте ограничивается достигнутой на современном этапе производительностью процессоров цифровой обработки, поэтому она обрабатывается параллельно несколькими процессорами, которые одновременно демодулируют заданное количество каналов.
Таким образом, в тракте обработки сигнала программируемой радиостанции пока еще сохраняются отдельные аналоговые блоки. Это накладывает значительные ограничения на одно из основных качеств программируемой станции - многодиапазонность. Поэтому разработка производительных аналого-цифровых преобразователей в настоящее время является одной приоритетных задач. В то же время перспективная технология микроэлектромеханических устройств позволяет компенсировать увеличение габаритов, массы и потребляемой мощности радиостанций, вызванное вынужденным применением аналоговых компонентов.
Еще одна проблема, связанная с созданием программируемых станций, - это выбор между стандартными процессорами цифровой обработки сигналов и специализированными процессорами. Стандартные процессоры облегчают задачу перепрограммирования, переносимости программного обеспечения и наращивания функциональных возможностей, но их производительность используется неэффективно. В то же время специализированные процессоры позволяют более эффективно решать определенную задачу, требующую высокую вычислительную производительность.
Но они имеют узкую область применения.
Перечисленные проблемы сказываются на общем темпе реализации программ разработки программируемых станций и ведут к принятию компромиссных решений.
Конкурирующие ведущие производители радиосредств для ВС спешат захватить первые позиции в этой перспективной области.
Окончательный переход на радиостанции с архитектурой JTRS планируется после 2010 года, когда завершаться долгосрочные программы эксплуатации современных средств радиосвязи. Однако уже сейчас результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по программе JTRS используются при реализации программ модернизации существующих семейств радиостанций. Кроме того, ведущими производителями средств связи предлагаются целые семейства радиостанции, в которых в той или иной мере реализованы идеи концепции JTRS. Например, семейство программируемых широкополосных тактических КВ- и УКВ-радиостанций RF-5800 "Фалкон-2" фирмы "Харрис".
Все станции семейства имеют встроенные блоки защиты информации и канала связи, могут работать в режиме ППРЧ, оптимизированы для передачи данных и имеют удобный интерфейс пользователя. Станции этого семейства перекрывают диапазон частот 1,6-512 МГц. Радиостанция RF-5800H-MP работает в диапазоне 1,6-60 МГц, перекрывая весь КВ-диапазон и нижнюю часть УКВ-диапазона. Скорость передачи данных в первом составляет до 9,6 Кбит/с, во втором - до 16 Кбит/с, а выходная мощность - 10 и 20 Вт соответственно. Масса станции без батарей 4,5 кг. Связь в КВ-диапазоне осуществляется с использованием функции автоматического установления и поддержания канала связи, которая в автоматическом режиме обеспечивает поиск частоты с наиболее сильным и устойчивым сигналом, и функции селективного повторного запроса.
Ранцевая радиостанция RF-5800V-MP диапазона 30-108 МГц предназначена для передачи речи и данных со скоростью 64 Кбит/с в сетях автоматизации управления войсками ОТЗУ СВ и может использовать формы сигнала всех радиостанций данного диапазона. Встроенный модуль 12-канального приемника системы NAVSTAR позволяет определять и отображать на экране передней панели станции информацию о географических координатах, высоте, скорости и направления движения объекта, на котором установлена станция, азимут на заданную контрольную точку и обозначенное время. Станция имеет следующие основные характеристики: скорость ППРЧ до 300 скачков в секунду, максимальная мощность 10 Вт, габариты с блоком батарей 183 × 81 × 343 мм, масса с блоком батарей 3,6 кг.
Тактическая радиостанция диапазона 30-512 МГц RF-5800M (или AN/PRC-117F по номенклатуре ВС США) предназначена для работы в сетях командной радиосвязи СВ (диапазон 30-88 МГц), связи гражданских служб, связи с самолетами ВВС и вертолетами армейской авиации (225-400 МГц), а также в сетях спутниковой связи (225-400 МГц). По форме сигнала она совместима со всеми используемыми в настоящее время системами наземной радиосвязи ОТЗУ и самолетной радиосвязи, имеет встроенный модуль приемника системы NAVSTAR. Для сопряжения с оконечной аппаратурой данных станция оборудована интерфейсами RS-232 и -422. Скорость передачи данных в сетях наземной радиосвязи составляет 64 Кбит/с, в сетях спутниковой связи - до 56 Кбит/с, масса без батарей 4,5 кг.
Дополнением к станции RF-5800V является портативная радиостанция УКВ-диапазона RF-5800V-HН (рис. 5), которая может использоваться для расширения сети связи на основе станций RF-5800V до звена "взвод - отделение - отдельный солдат", а к станции RF-5800-M - портативная модель RF-5800M-HH с тем же диапазоном рабочих частот и скоростью передачи данных до 16 кбит/с.
Еще одна достойная внимания модель - это многодиапазонная, многофункциональная программируемая портативная УКВ-радиостанция нового поколения AN/PRC-148 фирмы "Тейлз".
Она предназначена для персональной связи внутри групп (подразделений) СВ и морской пехоты США. Станция выпускается в двух модификациях: AN/PRC-148(V)1 (корабельный вариант) и AN/PRC-148(V)2© (для действий в городских условиях).
Оба варианта представляют собой легкую, надежную компактную цифровую радиостанцию с большой длительностью автономной работы от собственных аккумуляторов. Она предназначена для ведения в защищенном режиме радиотелефонных переговоров и передачи данных внутри небольших подразделений, между ними и для связи подразделений морской пехоты с другими элементами объединенных воздушно-наземных оперативных формирований.
Станция AN/PRC-148 может функционировать в режимах радиотелефонной связи и передачи данных в наземных сетях командной радиосвязи, сетях гражданских служб, использоваться для связи с самолетами и вертолетами. Она способна также функционировать в двух режимах радиомаяка: с амплитудной модуляцией тональным сигналом плавно изменяемой частоты и маяка спутниковой поисково-спасательной системы САРСАТ.
Станция имеет непрерывный диапазон рабочих частот 30-512 МГц с шагом сетки частот 5 и 6,25 кГц, 100 предварительно настроенных каналов, способна работать в режиме ППРЧ. Ее габариты 194 × 66 × 38 мм, масса 1 кг. Интерфейс RS-232 позволяет подключать станцию к оконечному устройству данных. Максимальная скорость передачи данных 16 Кбит/с, максимальная мощность излучения 5 Вт, длительность работы при одной зарядке ионно-литиевого аккумулятора 8 ч. Средняя продолжительность работы на отказ составляет 11 000 ч. Модель AN/PRC-148(V)1© выдерживает погружение в морскую воду на глубину до 20 м в течение 2 ч.
Индикаторы и органы управления приспособлены для обслуживания оператором через прибор ночного видения. Корпус имеет неотражающее матовое покрытие черного цвета, устойчивое к ионизированному излучению, биологически и химически активным веществам. Ориентировочная стоимость одного образца модели (V)1 © составляет около 7 500 долларов США.
Одним из перспективных направлений развития средств связи является разработка персональной информационной системы пехотинца. Часть ее элементов будет иметь конформный характер и представлять собой детали обмундирования и снаряжения. Система должна включать персональное средство радиосвязи, персональный компьютер, средство отображения информации, элементы питания, датчики, антенно-фидерную систему и соединительные провода. В рамках этой программы проводятся испытания и изучаются возможности практического применения электропроводящих тканей и других проводящих материалов при монтаже объединенных в сеть периферийных устройств компьютерной системы и изготовлении конформной антенны. Уже имеются прототипы конформных антенн и миниатюрных приемников системы NAVSTAR, которые должны встраиваться в снаряжение пехотинца и располагаться на его плечах.
Таким образом, по мнению западных военных экспертов, средства радиосвязи являются одним из самых динамично развивающихся видов военной техники. С одной стороны это объективно связано с общими высокими темпами развития радиоэлектроники, а с другой - с тем вниманием, которое руководство ВС ведущих зарубежных стран на практике уделяет системам управления и связи, предназначенным для использования в ходе быстротечных локальных военных конфликтов, как это имело место во время проведения антииракской кампании войсками США и Великобритании в марте 2003 года.