AVATAR, see more, stay safe.
Zacznijmy od początku, czyli od podstaw czym jest radar pasywny i jak działa. Dla tych, co nie mają bladego pojęcia o czym mowa lekturą obowiązkową jest ten wpis Radary pasywne - Coś o radiokomunikacji i WRE (uzupełniony o schemat ideowy PCL). Ci, którzy mają pojęcie w którym kościele dzwoni od razu przechodzą do czytania tego wpisu.
Skoro już wiemy co i z czym połączyć w świecie kropek i kojarzymy ABC pasywnej lokacji PCL (Passive Coherent Location) przejdźmy do dania głównego.
Zacznijmy od szerszego opisu tego, co można zobaczyć w filmie reklamowym SkyRad AVATAR.
Pierwsze ujęcie i widzimy zgrabne trzy czarne skrzyneczki (których nie powstydziłby się dobry system audio) w szafie rack. Całość (razem z systemem antenowym i agregatem do zasilania) można pomieścić w standardowym busie.
SkyRad - Avatar - pasywny radar PCL. Widok na blok obliczeniowy i odbiornik wieloantenowy.
Na drugim ujęciu widzimy konsolę operatora z wynikami lokalizacji i kilkoma śledzonymi obiektami powietrznymi. Po podświetleniu jednego z obiektów po lewej stronie ekranu pojawia się okno z jego danymi: numer nadany przez system, źródło, współrzędne geograficzne, wysokość, prędkość, azymut oraz skuteczna powierzchnia odbicia SPO (RCS radar cross section). Ponadto system podaje klasyfikację celu przypisując go do jednej z czterech kategorii lub rozbijając prawdopodobieństwo na kilka z nich (o tym trochę później w części poświęconej gdybaniom).
Do zorientowania się co i gdzie leci nie potrzebujemy jednak klikać po kolei każdy z obserwowanych celów. Na zobrazowaniu graficznym mamy podany wektor odpowiadający azymutowi (czyli kierunkowi lotu) oraz prędkości obiektu. Oprócz tego wektory mają różne kolory co jak zgaduję może oznaczać wysokość lotu (do danego zakresu wysokości przypisana jest konkretna barwa).
SkyRad - Avatar - pasywny radar PCL. Konsola operatora systemu.
Ta plątanina „jajek” widoczna na ekranie to zobrazowanie elipsoid. Każda z nich odpowiada tercetowi odbiornik-nadajnik-obiekt powietrzny. Po podświetleniu konkretnego obiektu część z tych „jajek” podświetla się na biało i mamy piękny podgląd oraz weryfikację, czy sygnał ze wszystkich nadajników okazjonalnych odbija się od śledzonego obiektu. W przypadku, gdyby któryś z nadajników był za słaby lub zasłonięty przez przeszkody terenowe operator może szybko wybrać inne źródło. Jak przyjrzycie się zobrazowaniu na mapie to znajdziecie na niej kilka niebieskich trójkącików i jedno koło, które reprezentuje odbiornik PCL. Trójkąty zaś wskazują na lokalizację nadajników okazjonalnych. W prezentowanym demo mamy siedem takich nadajników wybranych z obszernej bazy danych, którą widać przez chwilę na filmie.
SkyRad - Avatar - pasywny radar PCL. Baza nadajników okazjonalnych.
To co widzimy w materiale reklamowym to dane demonstracyjne zebrane przez jeden odbiornik wieloantenowy dla którego nadajnikami okazjonalnymi były nadajniki stacji FM. Jak się dobrze przyjrzeć, to widać, że odbiornik stał gdzieś kilka kilometrów na zachód od Warszawy, najbardziej oddalony nadajnik okazjonalny znajdował się około 150 km na południe od niego, a najdalej wykryty cel był jakieś 190 km na północ od nadajnika. To oznacza, że odległość pomiędzy nadajnikiem z południa, a obiektem na północy wynosiła nie mniej niż 340 km (w bardzo przybliżonym oszacowaniu, z Pitagorasa wyjdzie coś podobnego). Zaraz ktoś z Was może powiedzieć: „Wstrzymaj konie panie kochany, żaden nadajnik na zakresie VHF czy UHF tak daleko nie sięga. Ja się musiałem napocić żeby ustawić antenę na najbliższy nadajnik DVB-T odległy o 40 km, a ty mi tu o 340 km bajki opowiadasz”. Otóż moi drodzy bardzo ważna jest wysokość zawieszenia anten. Jeśli antena nadajnika DVB-T dajmy na to zawieszona jest na maszcie o wysokości 130 m, a samolot, który odbijając fale radiowe tego nadajnika staje się niejako wtórną anteną, leci na wysokości 9000 m to możemy skorzystać z następującego wzoru
gdzie r to zasięg łączności, h1 to wysokość jednej z anten, a h2 to wysokość drugiej (obie wyrażone w metrach). Po podstawieniu danych do wzoru wychodzi nam, że zasięg łączności przy tak zawieszonych antenach to prawie 380 km. Zatem, jeśli Wasza naziemna telewizja „zacina się” (bo śnieżyła to ta analogowa) to musicie po prostu zawiesić swoją antenę dużo wyżej.
Początkowo myślałem, że odbiornik uzyskał zasięg rzędu 200 km dzięki umieszczeniu zespołu antenowego gdzieś na szczycie warszawskich drapaczy chmur, ale po przyjrzeniu się mapom oraz na podstawie informacji z samego SkyRad okazuje się, że nie był on wcale tak wysoko, jak mi się pierwotnie wydawało. Podwarszawskie Błonie to raczej nie jest centrum wysokościowych budynków. Połowa sukcesu to dobre ustawienie anten, warto o tym pamiętać. Te słowa kieruję szczególnie do młodych radzików biegających po polu z RRC lub AN/PRC. Jak nie możecie nawiązać łączności to rozejrzyjcie się chwilę wokół siebie, wyleźcie z tego zagłębienia terenu, popatrzcie na mapę co może wam przeszkadzać i pamiętajcie – dla widoczności antena bardzo ważna jest wysokość i w miarę czysty teren między nimi.
Jeden z użytkowników na X sugerował, że za dużym zasięgiem Avatara stoi terawatowe źródło sygnału. Jak widać nie w tym ukryta jest magia. Wystarczą nadajniki FM, DAB+ czy DVB-T, których moc zaczyna się od dziesiątek watów i sięga raptem 150 kW. Do terawatów to tu jeszcze daleko.
Gdyby ktoś się zastanawiał czy systemy PCL będą miały wystarczającą liczbę nadajników okazjonalnych to proponuję zajrzeć na stronę https://mapy.radiopolska.pl/, gdzie znajdziecie lokalizacje nadajników FM, DAB i DVB-T oraz na https://stacjebazowe.pl/ , gdzie znajdziecie ponad 38 tysięcy nadajników operatorów komórkowych.
Mapa nadajników DVB-T
Co jeszcze można powiedzieć o Avatarze na podstawie filmu? W zasadzie ma standardowe funkcje jak każda inna aplikacja do obróbki materiału: możemy definiować i zapisywać zestawy konfiguracyjne do przyszłej szybkiej rekonfiguracji systemu, zapisywać pracę systemu do pliku, tworzyć warstwy zobrazowania dla łatwiejszego poruszania się w gąszczu danych i jeszcze kilka innych, których nie pokazano.
Teraz garść szczegółów, których nie ma w filmie, ale SkyRad uchylił rąbka tajemnicy. W ofercie firmy są konfiguracje wielopasmowe (m.in. VHF, UHF) oraz wielosensorowe. Zgodnie z filozofią „nasz klient – nasz pan” SkyRad podpowie i skonfiguruje system pod konkretnego użytkownika. Dla jednego pojedynczy sensor z kilkoma nadajnikami okazjonalnymi będzie wystarczający do określenia czy coś lata w danym obszarze, dla drugiego zespół sensorów rozproszonych w różnych miejscach bo priorytetem będzie dokładna lokalizacja i śledzenie obiektów. Wszystko zależy jak wielki obszar chcesz monitorować i jak dokładnie chcesz określać położenie obiektów latających.
Jeden z użytkowników na Twitterze pytał, czy ten system może wykrywać obiekty budowane w technologii stealth. Może. Technologia PCL daje unikalne zdolności w zakresie wykrywania obiektów o obniżonej skutecznej powierzchni odbicia ponieważ cel podświetlany jest przez kilka nadajników z różnych stron. Magia zamknięta w złożonych algorytmach przetwarzania sygnału pozwala wyłowić z tła takie „niewidoczne” dla klasycznych radarów obiekty.
Jakie jeszcze zalety można znaleźć w dostępnych materiałach? Avatar może komunikować się z innymi systemami poprzez protokół wymiany danych o sytuacji powietrznej ASTERIX (All-purpose STructured EUROCONTROL Surveillance Information Exchange, tak wiem, trzeba się trochę nagimnastykować by tak to rozszyfrować, ale widać twórcy chcieli mieć fajną nazwę).
ASTERIX to protokół wymiany informacji rozpoznawczych określający strukturę przesyłanych danych „down to the bit”, czyli bardzo precyzyjnie określający co w danym miejscu strumienia danych oznacza 0 lub 1. Takie postawienie sprawy daje gwarancję, że każdy, kto trzyma się dokumentów normatywnych będzie w stanie wysyłać i prawidłowo odczytywać dane w tym formacie. Ponadto ASTERIX został pomyślany do pracy w kanałach pracy o ograniczonych przepływnościach, lub inaczej mówiąc jest w stanie przesyłać wszelkie niezbędne dane w bardzo oszczędny sposób i nie wymaga szczególnie wydajnych kanałów łączności.
No dobra, ale po co komu taki pasywny radar? Jak podkreślają twórcy systemu jest to produkt dual-use, czyli widzą potencjalnego klienta nie tylko w wojsku czy służbach mundurowych (a może i tych specjalnych z trzyliterowymi skrótami w nazwie), ale i na rynku cywilnym.
Zacznijmy od oczywistego, czyli wojska i służb. W armii naturalnym miejscem dla takiego radaru są oczywiście wojska radiotechniczne, gdzie może on uzupełniać działanie klasycznych radarów impulsowych, monitorować przestrzeń powietrzną w strefach, gdzie nie ma ciągłego pokrycia radiolokacyjnego lub wchodzić niepostrzeżenie w system dyżurów bojowych w miejsca radarów przechodzących obsługę techniczną. Przeciwnik nie jest przecież w ciemię bity i też monitoruje co i gdzie u nas pracuje. Jeśli będzie chciał wykorzystać przerwę w pracy radarów wczesnego wykrywania do jakiejś prowokacji granicznej może się srogo zdziwić, gdy na jego spotkanie wystartuje para dyżurna. Będzie to dla niego niezła zagwozdka jakim cudem został przechwycony, choć jego systemy nie wykryły żadnych emisji radiolokacyjnych.
Na Twitterze pod postem z filmem padło też pytanie dotyczące konkurowania Avatara z SPL od PIT-Radwar. Nie wydaje mi się, by te dwa systemy ze sobą konkurowały, bo zajmują one zupełnie inne nisze. SPL to system łączący w jednym PET i PCL. Jest systemem mobilnym i w pełni autonomicznym, dlatego posadowiono go na sporym nośniku, który dźwiga kabinę operatorów z całą elektroniką i sporym systemem antenowym na pokaźnym maszcie. Dochodzi do tego agregat zapewniający nieprzerwaną pracę 24/24 oraz sprzęt łączności niezbędny do spięcia ze stacją-matką trzech posterunków. SPL ma operować w każdym terenie bez oglądania się na infrastrukturę. Avatar to przy nim mały żuczek, którego można szybko rozwijać wykorzystując choćby dachy budynków w rejonach wymagających szczególnej ochrony: stanowiska dowodzenia, rejony koncentracji wojsk, obiekty stacjonarne ważne z punktu widzenia obronności. W zależności od potrzeb można go skonfigurować do monitorowania przestrzeni powietrznej na dużym obszarze, gdzie będzie wspomagał system wczesnego wykrywania lub zawęzić ten obszar obniżając dolną strefę wykrywania wrogich obiektów latających i wyłapywać małe drony.
Spory potencjał widzę również dla Avatara w Straży Granicznej. Może tego nie widać na filmie reklamowym, ale zakładam, że w klasyfikacji celów jest lub na żądanie klienta może pojawić się osobna grupa bezzałogowych statków powietrznych BSP. Wszyscy zapewne pamiętają awanturę, gdy w naszą przestrzeń powietrzną wleciała chmara rosyjskich wabi typu GERBERA. Wleciały, bo Rosjanie doskonale wiedzą jak wygląda pokrycie polem radiolokacyjnym naszych radarów i chcieli nam pokazać, że pomimo całej techniki mamy dziury w obronie na niskich wysokościach. Dziur tych nie da się załatać klasycznymi radarami, bo to po prostu ekonomicznie niewykonalne – radary aktywne są zbyt drogie, by ustawić je gęsto wzdłuż granicy. I tu właśnie widzę miejsce dla konstrukcji od SkyRad, który jest wielokrotnie tańszy i do tego niewykrywalny w spektrum elektromagnetycznym.
BSP wykorzystywany do przemytu na granicy polsko-białoruskiej.
Pamiętajmy również, że zmorą SG są nie tylko nielegalni migranci szturmujący zaporę na wschodniej granicy, ale również zorganizowane grupy przestępcze wykorzystujące drony do lokalizowania patroli, przemytu przez granicę broni, alkoholu, papierosów czy narkotyków. Metody upychania fajek i spirytusu w bagażu oraz gaciach lub nadkolach samochodów są dla drobnych przemytników. Duże grupy poszły z duchem czasu, zaopatrzyły się w drony, skanery częstotliwości i bawią się z SG w podchody. Taki Avatar zamontowany na strażnicach oraz masztach technicznych dałby do ręki naszym funkcjonariuszom poważne narzędzie do walki z przemytem.
Gdzie jeszcze można zastosować PCL? W szeroko pojętej ochronie infrastruktury krytycznej: elektrownie, zakłady petrochemiczne, magazyny, porty… Długo można by wymieniać co można chronić. Nikogo chyba nie muszę przekonywać, że nawet jeden dywersant wyposażony w BSP może być przyczyną poważnych problemów. Przy odpowiedniej konfiguracji Avatar może skutecznie monitorować przestrzeń powietrzną wokół obiektów infrastruktury krytycznej wykrywając i klasyfikując wszystko, co pojawi się w jego zasięgu. Może też być ciekawym rozwiązaniem dla małych lotnisk, które często nie mają funduszy na zakup i instalację drogich radarów aktywnych monitorujących ruch powietrzny wokół lotniska.
Na koniec kilka słów o samej SkyRad. Jest to spółka typu spin-off Politechniki Warszawskiej, co oznacza, że zajmuje się ona zamianą kapitału intelektualnego w realne pieniądze. Ludzie z Polibudy przez lata wymyślali ciekawe rozwiązania, ale jak to u naukowców zazwyczaj ważniejsze jest dążenie do celu i rozwiązanie jakiegoś problemu. O zamianie wiedzy na komercyjny sukces nikt zazwyczaj nie myśli. A szkoda, bo jak pokazuje nasza rzeczywistość państwo samo w sobie nie jest zainteresowane materializowaniem dorobku naukowego Polaków i promowaniem go na światowych rynkach. Ktoś na Polibudzie wreszcie poszedł po rozum do głowy i postanowił zamienić dorobek ponad dwudziestu lat doświadczeń w dziedzinie pasywnej radiolokacji na konkretne cyfry na koncie bankowym. Tak Proszę Państwa, ludzie na Polibudzie siedzą w tym temacie od ponad dwóch dekad. Ich pierwszy demonstrator technologii PCL powstał już w 2006 roku i nazywał się paradnie: PaRaDe (Passive Radar Demonstrator).
SkyRad nie jest jedyną spółką Politechniki. Współpracuje ona ze swoją siostrą XY-Sensing, która specjalizuje się w mikrofalach, czyli radarach aktywnych, ale nieśmiało stawia też kroki w dziedzinie walki radioelektronicznej.
Osobiście bardzo bym chciał usiąść przy konsoli Avatara i pobawić się choć przez chwilę jego ustawieniami. Przyznacie sami, że z tego co do tej pory się dowiedzieliście jego obsługa nie wygląda na przesadnie skomplikowaną i po kilku godzinach człowiek z zacięciem technicznym będzie w stanie wycisnąć wszystko co najlepsze z tej konstrukcji.
Trzymam kciuki za pomyślny rozwój SkyRad, XY-Sensing, Vortex czy AM Technologies, małych spółek bardzo ważnych z perspektywy bezpieczeństwa państwa.
Pamiętacie może takie hasło „Dobre, bo polskie”? Avatar jest dobry i jest polski, a to gdzie Rząd RP wydaje nasze pieniądze ma bardzo duże znaczenie, bo zdecydowanie lepiej dla nas gdy te pieniądze trafiają do krajowych producentów i zostają nad Wisłą niż płyną szerokim strumieniem za granicę.
"See more, stay safe."
