Vinaora Nivo SliderVinaora Nivo SliderVinaora Nivo Slider

Historia Zakładu Teledetekcji

CZĘŚĆ PIERWSZA; LATA 1951 - 2005 (Styczeń 2006)

Płk prof. dr inż. Tadeusz KĄTCKIPłk prof. dr inż. Tadeusz KĄTCKI – pierwszy Szef Instytutu RadiolokacjiZakład Teledetekcji (ZT) funkcjonuje w strukturze organizacyjnej Instytutu Radioelektroniki (IRE), Wydziału Elektroniki (WEL) WAT. Korzenie ZT sięgają początku lat 50, kiedy to rodziła się polska radiolokacja. W 1953 r. zakończono bowiem badania państwowe prototypu pierwszego polskiego radaru - Nysa A wykonanego w Wydzielonym Laboratorium Konstrukcyjnym (TL) przy Zakładach im. M. Kasprzaka. Natomiast w WAT w 1951r. utworzono Katedrę Radiotechniki Specjalnej, która rozpoczęła kształcenie dla wojska kadr technicznych z dziedziny radiolokacji. W początkowym okresie istnienia tej katedry jej kadrę stanowili głównie powołani do wojska młodzi absolwenci politechnik. Wśród nich byli m.in. późniejsi profesorowie: Kazimierz DZIĘCIOŁOWSKI, Tadeusz KĄTCKI, Stanisław PASZKOWSKI, Stanisław PIASECKI, Zbigniew PUZEWICZ, Maciej STOLARSKI, Jan STASIERSKI i in.. W 1955r. zmieniono strukturę organizacyjną Fakultetu Wojsk Łączności, w ramach którego na bazie Katedry Radiotechniki Specjalnej utworzono Katedrę Radiolokacji i Radionawigacji, zwaną również Fakultetem Radiolokacji, której szefem został mjr mgr inż. Tadeusz Kątcki. Kilka lat później nastąpiła reorganizacja struktury WAT. Rozwiązano fakultety, powołując w ich miejsce wydziały akademickie. W 1968 roku utworzono tzw. Instytut nr 4. W roku 1980 nastąpiła kolejna reorganizacja WAT w rezultacie której powołano etatowy Instytut Radiolokacji (IRL). Szefem IRL został płk prof. dr inż. T. KĄTCKI. Warto dodać, że T. KĄTCKI został wyróżniony przez Komitet Nagród Państwowych NAGRODĄ ZESPOŁOWĄ I-go STOPNIA ZA UDZIAŁ W OPRACOWANIU I WDROŻENIU DO PRODUKCJI SERYJNEJ URZĄDZENIA RADIOLOKACYJNEGO (1974).

Kierownikami Zakładu Radiolokacji w IRL byli kolejno: płk doc. dr inż. Stanisław JANKE (1968-1980), płk dr inż. Andrzej GRZESIAK (1980-1985), płk dr inż. Wojciech KOCAŃDA (1985-1991) oraz płk dr inż. Jerzy PIETRASIŃSKI (od 02.01.1992 r. do teraz). W grudniu 1994 zmieniono nazwę na Zakład Teorii i Techniki Radiolokacji, a w dn. 03.02.2005 wprowadzono nową nazwę Zakład Teledetekcji związaną również ze zmianą nazwy IRL na Instytut Radioelektroniki (IRE).

Pracownicy ZT oprócz działalności dydaktycznej, realizują także zadania naukowo-badawcze. Tematyka badań wynika głównie z potrzeb krajowych projektantów, producentów oraz eksploatatorów sprzętu w zakresie nowych metod i technik z dziedziny radiolokacji. W pierwszym okresie działalności prace badawcze prowadzone pod kierunkiem T. KĄTCKIEGO dotyczyły statystycznej teorii detekcji echa radarowego, syntezy optymalnych układów odbiorczych oraz problematyki wielopoziomowego kwantowania sygnałów.

Ważnym obszarem badań zespołu teledetekcji w latach 70-tych były prace poświęcone technikom imitacji sygnałów sondujących i sygnałów echa radarowego oraz symulacji sytuacji radiolokacyjnej. Prace te, prowadzone początkowo przez T. KĄTCKIEGO, później kontynuowane przez docentów S. JANKE i Stanisława KOZIMORA, zaowocowały powstaniem rodziny imitatorów: NATAL, WISŁOK, KOS. Wszystkie wymienione imitatory zostały wdrożone do produkcji przemysłowej i wprowadzone jako wyposażenie SZ RP. Właśnie na tych urządzeniach szkoliły się załogi radarów w Wojsk Radiotechnicznych (WRt) WLOP (obecnie SP) oraz MW RP. Zastosowane w tych urządzeniach nowoczesne technologie oraz rozwiązania techniczne, chronione wieloma patentami, składały się na wysoką ich ocenę co z kolei zaowocowało wyróżnieniem pracowników zespołu Nagrodą Ministra Obrony Narodowej (1975) oraz Nagrodą Państwową (1978r.).

Twórcy imitatora NATALTwórcy imitatora NATAL do szkolenia operatorów stacji radiolokacyjnych. Od lewej stoją: płk doc. dr inż. Stanisław JANKE, płk prof. dr inż. Tadeusz KĄTCKI, płk doc. dr inż. Stanisław KOZIMOR, płk dr inż. Marian ROSZAK, płk dr inż. Jan SOŁOWICZ, płk dr inż. Wojciech KOCAŃDA, płk dr inż. Sławomir SZYMAŃSKI, płk dr inż. Stanisław MASTERNAK, płk dr inż. Andrzej GRZESIAK

W latach 1978¸1989 zespół kierowany przez płk. dr. inż. Mikołaja FOLTYNIEWICZA oraz płk. dr. inż. Sławomira SZYMAŃSKIEGO opracował rodzinę miniaturowych imitatorów sytuacji radiolokacyjnej (MISR-01, MISR-02, MISR-M, MISR-N2, MISR-N3, KOS). Wspólną cechą tej rodziny imitatorów była możliwość symulowania sytuacji powietrznej na obszarze większym od obszaru wykrywania jednego radaru. Dało to możliwość prowadzenia szkolenia nie tylko obsług stacji radiolokacyjnych, lecz także obsług zautomatyzowanych systemów radiolokacyjnych. Wszystkie typy imitatorów zostały wdrożone do produkcji. Zespół opracowujący rodzinę imitatorów MISR uzyskał m.in. nagrodę Ministra Obrony Narodowej I-go stopnia ZA OPRACOWANIE SZKOLENIOWEGO IMITATORA SYTUACJI POWIETRZNEJ MISR (1983).

Miniaturowy imitatorMiniaturowy imitator sytuacji radiolokacyjnej MISR wraz ze stanowiskiem operatorskim

W pierwszej połowie lat osiemdziesiątych w zespole kierowanym przez mjr. dr. inż. Stanisława MALINOWSKIEGO były prowadzone tematy badawcze dotyczące praktycznego wykorzystania radiolokacyjnych metod pomiaru małych odległości do kontrolowania stanu zapełnienia zbiorników akumulacyjnych stosowanych w procesach technologicznych w przemyśle hutniczym oraz w górnictwie węgla kamiennego. Wyniki tych badań zostały zaimplementowane w pracach związanych z lokalizacją nieciągłości w pokładach soli kamiennej metodami radarowymi. Ich rezultatem było powstanie modelu radaru geofizycznego, który przekazano użytkownikowi w końcu 1985 r.

Prowadzone od wielu lat w zespole teledetekcji prace naukowe zaowocowały powstaniem silnego zaplecza badawczego dla krajowego przemysłu radiolokacyjnego szczególnie w dziedzinie układów detekcji sygnałów i estymacji ich parametrów oraz procedur ekstrakcji informacji. Wiele opracowanych metod i oryginalnych rozwiązań układowych oraz systemowych znalazło zastosowanie w produkowanych w kraju radarach. Prace te wykonywane są w ramach zadań statutowych, projektów badawczych przyznawanych w drodze konkursu przez KBN oraz w ramach projektów zamawianych przez MON, krajowy przemysł obronny lub inne ośrodki.

Od kilkunastu lat ZT owocnie współpracuje z Przemysłowym Instytutem Telekomunikacji (PIT). Na szczególną uwagę zasługuje jesień 1992r., kiedy to zaistniała możliwość włączenia się ZT do rozpoczętych w PIT prac nad pionierskim w skali kraju projektem mobilnego radaru trójwspółrzędnego (3D) w którym po raz pierwszy w kraju zastosowano dwuwymiarowe elektroniczne sterowanie położeniem wiązek antenowych generowanych w nieruchomym mechanicznie systemie antenowym w postaci szyku fazowanego. Już w grudniu 1992 zorganizowany przez J.PIETRASIŃSKIEGO zespół przedstawił dokument pt. Oferta na wykonanie pracy nt. PROJEKT NOWEGO TYPU ODBIORNIKA RADAROWEGO. W kwietniu 1993 powstał pierwszy raport techniczny pt. Uściślona koncepcja odbiornika sygnałów w radarze 3D z elektronicznie sterowaną wiązką. W skład zespołu w tym czasie wchodzili: dr Jerzy PIETRASIŃSKI, dr Tadeusz BRENNER, dr Jan SOŁOWICZ, dr Józef DARŁAK, mgr inż. Czesław LEŚNIK, mgr inż. Jerzy GOCA oraz mgr inż. Marian ŁAPIŃSKI. W rezultacie tej działalności opracowano oraz przebadano unikalny wówczas w skali kraju system przetwarzania sygnałów oparty na strukturze typu MTD, którego istotą jest wykorzystanie banku filtrów dopplerowskich (dr inż. Jerzy GOCA). Ponadto opracowano i przebadano oryginalne metody pomiaru współrzędnych kątowych wykrytego metodą sekwencyjną obiektu i jego jednoznacznej prędkości radialnej, co nadało temu urządzeniu cechy radaru impulsowo-dopplerowskiego (dr inż. Tadeusz BRENNER). Warto dodać, że realizując ten doskonały z punktu widzenia wyzwań badawczych temat, bodajże jako pierwsi w kraju w 1995r. zaproponowaliśmy realizację wyrobu w wersji, która obecnie jest bardzo modna w skali światowej i którą określa się mianem radaru programowego (Software Defined Radar). Dowodem bardzo dużego wzrostu potencjału naukowego ZT było m.in. przyjęcie referatu pt. Simulation of Sequential Detection for Two Dimentional Electronic Scanning, po raz pierwszy na prestiżową międzynarodową konferencję RADAR'97, Edinburgh, WIELKA BRYTANIA. Potem były następne tej rangi konferencje w Brescie, Nowym Jorku, Pekinie itd. Realizacja omawianej pracy przez ZT zakończyła się formalnie w grudniu 1999. Na jej bazie powstały trzy doktoraty, wiele wartościowych publikacji, a przede wszystkim zdecydowanie wzrósł poziom kwalifikacji pracowników ZT.

Prowadzone w ZT prace dotyczące problematyki przetwarzania sygnałów w odbiornikach radarowych obejmują takie zagadnienia, jak: synteza i kompresja sygnałów z wewnątrzimpulsową modulacją lub manipulacją (dr inż. Czesław LEŚNIK), filtracja sygnałów z zakłóceń oraz ich detekcja w sensie wykrywania (w tym detekcja sekwencyjna), kojarzenie wykryć oraz estymacja parametrów obiektów wykrytych przez radar, problemy zarządzania zadaniami i zasobami radaru (dr inż. Wojciech KOMORNICZAK). Badania realizowane są najczęściej komputerowo, metodą symulacji z wykorzystaniem modeli matematycznych sygnałów oraz układów ich przetwarzania. Do przetwarzania sygnałów i informacji oprócz metod klasycznych zespół stosuje nowoczesne narzędzia takie jak teoria filtracji nieliniowej oraz metody sztucznej inteligencji. W ramach tych prac wykonano szereg programowych narzędzi badawczych i aplikacji użytkowych, w tym m.in.:

Ø Pakiet oprogramowania do projektowania banków filtrów cyfrowych dla systemów MTD.

Pakiet ten umożliwia projektowanie oraz badanie banku filtrów dopplerowskich o skończonej odpowiedzi impulsowej, przeznaczonych do zastosowania w radarowym układzie wykrywania obiektów ruchomych (MTD). Pakiet ma charakter wirtualnego przyrządu, który służy do kształtowania charakterystyk przenoszenia filtrów w warunkach występowania różnorodnych zakłóceń biernych. Pozwala on także na obserwację podstawowych miar jakości banku filtrów oraz ich porównanie z charakterystykami filtru optymalnego. Podstawowe właściwości oprogramowania to:

  • szeroka gama standardowych okien wagowych np. Czebyszewa, Keizera, Hamminga, Hanna,
  • uwzględnienie kwantowania współczynników filtrów w przypadku zastosowania arytmetyki stałoprzecinkowej o zadanej liczbie bitów,
  • wyznaczanie podstawowych miar jakości banku dopplerowskiego w warunkach występowania różnego typu zakłóceń biernych,
  • elastyczne kształtowanie parametrów zakłóceń biernych.

Ø Przestrzenny model sygnału echa radarowego.

Model symulacyjny echa radarowego stanowi sumę sygnałów będących echami od celów radarowych i obiektów niepożądanych występujących na tle szumu własnego odbiornika. Umożliwia on generację sygnałów ech o dużej gamie rozkładów prawdopodobieństwa. Wykorzystywane one są do badań modeli symulacyjnych układów przetwarzania sygnałów w radarach naziemnych wysokiej rozdzielczości z ołówkową wiązką antenową sterowaną elektronicznie.

Ø Neuronowy ekstraktor współrzędnych.

Opracowano strukturę ekstraktora współrzędnych dla radaru 3D, w którym zastosowano jednokierunkowe wielowarstwowe sztuczne sieci neuronowe. Modele symulacyjne układów ekstrakcji wykonano w środowisku Matlab. Opracowane zostały algorytmy trenowania sieci przeznaczonych do estymacji azymutu, kojarzenia (fuzji) wykryć elementarnych oraz estymacji elewacji. Problem kojarzenia wykryć elementarnych pojawia się w radarach 3D z dwuwymiarowym elektronicznym skanowaniem przestrzeni. W takich radarach wykrycia pojedynczego obiektu mogą się pojawiać niezależnie w kilku sąsiednich położeniach azymutalno - elewacyjnych wiązki. Zastosowanie sieci neuronowych poprawia właściwości układu kojarzenia wykryć elementarnych oraz ma zasadniczy wpływ na parametry charakteryzujące rozróżnialność radaru.

Ø Zintegrowany zestaw pomiarowy do rejestracji ech radarowych i ich analizy czasowo-częstotliwościowej.

Zestaw przeznaczony jest do obserwacji i rejestracji echa radarowego oraz pomiaru jego parametrów i analizy czasowo-częstotliwościowej, a także do testowania systemów przetwarzania sygnałów. Zestaw zbudowany jest w oparciu o syntezer sygnałów AWG 2021 oraz digityzer TDS 744A.

Ø Pakiet narzędzi programowych do badania właściwości sygnałów radarowych.

Pakiet umożliwia badanie właściwości czasowych oraz korelacyjno-widmowych sygnałów radarowych. Pakiet zawiera generatory następujących sygnałów: prostego, klasycznego typu LMCz, z dwuwartościową manipulacją fazy, z wielowartościową manipulacją fazy oraz z wielowartościową manipulacją częstotliwości. W pakiecie znajdują się ponadto programowe modele wielu klasycznych oraz oryginalnych rozwiązań cyfrowych filtrów dopasowanych. Wszystkie te narzędzia umożliwiają programowe badania zespołu układów kompresji w warunkach braku i obecności sygnałów zakłócających. Pod pojęciem zespołu układów kompresji należy rozumieć układy konwersji AC, detekcji fazy, decymacji oraz kompresji.

Zwiększone wymagania na czas trwania oraz pasmo sygnału złożonego z liniową modulacją częstotliwości spowodowały rozwój szerokopasmowych linii dyspersyjnych z akustyczną falą powierzchniową (AFP, rys.1) oraz badania nad nowym sposobem przetwarzania sygnału złożonego w kaskadowym połączeniu wielu linii dyspersyjnych. Zagadnieniami tymi zajmuje się prof. Adam KAWALEC, który jest Dyrektorem IRE od 19.02.2003.

linia dyspersyjnaRys.1 Przykład szerokopasmowej linii dyspersyjnej

Zastosowanie nowych metod w układzie dwóch współpracujących przetworników międzypalczastych oraz modelowanie (bazujące na teorii widmowej) efektów fizycznych związanych z propagacją AFP pod metalowymi elektrodami przetwornika międzypalczastego, daje możliwość zwiększenia pasma względnego linii dyspersyjnej (LD) z AFP do szerokości porównywalnej z częstotliwością środkową LD oraz czasem trwania odpowiedzi impulsowej większym od 20µs. Znacznym ułatwieniem w zakresie syntezy filtrów dyspersyjnych jest wykorzystanie periodycznego przetwornika dyspersyjnego o równoodległych elektrodach zaproponowanego w latach 80-tych przez prof. Eugeniusza DANICKIEGO. Pozwala to bowiem na pominięcie wpływu struktury przetwornika na propagującą się pod nim AFP oraz ułatwia technologię wykonania filtru poprzez dostosowanie parametrów struktury przetwornika dyspersyjnego do istniejących możliwości. Synteza filtru z wykorzystaniem algorytmu FFT umożliwia realizację systemów kompresyjnych o niskim poziomie listków bocznych przy obniżonym poziomie strat wtrąceniowych LD. Stąd bazując na periodycznym przetworniku dyspersyjnym opracowano LD, których przykładowe wyniki eksperymentalne przedstawiono na rys 2.

Układ kompresyjnyRys.2 Przykład układu kompresyjnego

Dorobek naukowy, dydaktyczny i materialny ZT jest głównie wynikiem prawie 50-letniej działalności jego pracowników. Jednakże dokonania tych lat to również wynik współpracy z wieloma ośrodkami naukowymi i przemysłowymi. ZT współpracował / współpracuje m.in. z następującymi ośrodkami naukowymi oraz badawczo-produkcyjnymi: Politechniką Warszawską, Politechniką Białostocką, Wyższą Oficerską Szkołą Radiotechniczną (WOSR), Centrum Szkolenia Radiotechnicznego, PIT, Wojskowym Instytutem Technicznym Uzbrojenia, CNPEP RADWAR S.A.. Na szczególne podkreślenie zasługuje współpraca z PIT oraz CNPEP RADWAR S.A.. Datuje się ona od wielu lat pomimo, że uregulowana została oficjalnymi umowami o współdziałaniu podpisanymi dopiero w grudniu 1995 i reaktywowanymi w październiku 2004. Około 50 lat działalności zespołu teledetekcji, to wiele wspólnych projektów badawczo-wdrożeniowych realizowanych z obu firmami, to również szerokie uczestnictwo pracowników tych instytucji we wspólnie organizowanych seminariach i konferencjach naukowych.

Wielokrotnie zespół teledetekcji uzyskiwał znaczącą pomoc techniczną ze strony CNPEP RADWAR i PIT. Przykładowo RADWAR wykonał dla nas nieodpłatnie elementy mechaniki precyzyjnej niezbędne do realizacji badań statutowych. Z PIT natomiast otrzymaliśmy specjalnie zaadoptowany do naszych potrzeb dydaktycznych pakiet programów demonstrujących pracę radaru TRD-1211. Uzyskane oprogramowanie okazało się znakomitym narzędziem dydaktycznym, które zostało włączone do programu kształcenia studentów specjalności Radiolokacja. Ćwiczenia laboratoryjne prowadzone z wykorzystaniem tego oprogramowania podnoszą efektywność nauczania i jednocześnie atrakcyjność zajęć z techniki radarowej.

Przez wiele lat zespół teledetekcji utrzymywał ścisły kontakt z WOSR w Jeleniej Górze. Od rozwiązania WOSR w 1997r. i przekształcenia szkoły w Centrum Szkolenia Radioelektronicznego (CSR) podtrzymywaliśmy z CSR nakreślone przez lata ramy współpracy. Koncentrowała się ona na problematyce kształcenia specjalistów dla WRt.

Bardzo istotne w aspekcie kontaktów międzynarodowych było rozpoczęcie współpracy naukowo-badawczej z Ecole Nationale Superieure des Telecommunications de Bretagne (ENSTB), Brest, FRANCJA. Stosowną umowę między WAT, a ENSTB podpisano w maju 2000. Inicjatorami takiej współpracy oraz gorącymi jej orędownikami byli i są dr inż. Tomasz RAPACKI, dr hab. inż. Adam KAWALEC, dr inż. Witold CZARNECKI oraz dr inż. Jerzy PIETRASIŃSKI. ENSTB jest uczelnią typu politechnicznego ukierunkowaną na telekomunikację. Należy do tzw. grupy GET (Grand Ecoles des Télécommunications) skupiającej zespół elitarnych uczelni francuskich, których absolwenci obsadzają najbardziej prestiżowe stanowiska pracy zarówno w administracji państwowej jak i firmach państwowych oraz prywatnych. Oprócz studiów inżynierskich i magisterskich w ENSTB realizowane są także studia doktoranckie w których biorą udział studenci z wielu krajów. Jedną z form współpracy między ZT, a ENSTB jest realizacja wspólnych tematów badawczych, wspólne publikacje oraz staże naukowe bazujące na programie POLONIUM. Bardzo dobrze w tym aspekcie rozwija się działalność naukowo – badawcza dr. inż. Witolda CZARNECKIEGO oraz dr. inż. Wojciecha KOMORNICZAKA, którzy wielokrotnie przebywali na stażach naukowych w Brescie. Profesorowie z ENSTB dwukrotnie przeprowadzili w IRE cykl wykładów dla pracowników WAT, PIT, RADWAR oraz PW. Wykłady te dotyczyły przetwarzania informacji i zrealizowano je w ramach Consultant Programme finansowanego przez RTO / NATO (kwiecień 2001, maj 2002).

Latem 2003 rozpoczęły się kontakty z Saint Cyr Military Academy, Coetquidan, FRANCJA. Jest to założona przez Cesarza Napoleona prestiżowa uczelnia wojskowa w której m.in. na kierunku technicznym realizowane są studia inżynierskie w trzech specjalnościach: mechanika, elektronika i telekomunikacja oraz informatyka. W okresie wrzesień – grudzień 2004 oraz 2005 kolejni studenci z Saint Cyr wykonywali w IRE prace dyplomowe pod kierunkiem m.in. dr. W. CZARNECKIEGO oraz dr M. PASTERNAKA. Prace te są bronione w Coetquidan w styczniu następnego roku (odpowiednio 2005 i 2006).

Ważnym obszarem współpracy międzynarodowej jest działalność w ramach NATO. Rozpoczęła się ona od skierowania jesienią 1998r. płk. dr. inż. J. PIETRASIŃSKIEGO do Research & Technology Organization (RTO), NATO, gdzie powierzono jemu funkcję przewodniczącego polskiej delegacji w Sensors & Electronics Technology Panel należącym do RTO NATO. Celem tej działalności jest inicjowanie współpracy naukowej zespołów z Polski z zespołami z NATO oraz integracja środowisk. Efektem tej pracy jest m.in. wprowadzenie przedstawicieli Polski (z WAT, PIT, CNPEP RADWAR, PW, PWr, AMW, CTM) do kilku grup roboczych Panelu. Bardzo dobre doświadczenia z pracy w zespole SET053/RTG29 zajmującym się Ground Target Automatic Recognition by Radar ma dr CZARNECKI. Działalność tego typu daje możliwość szybszego rozwoju krajowych ośrodków naukowo-badawczych w rezultacie pełnego dostępu do dorobku zespołów NATO oraz stanowi szansę aktywnego włączenia się strony polskiej do prac naukowo-badawczych realizowanych przez państwa zachodnie w tych obszarach, gdzie jest to dla Polski korzystne.

Na przełomie lat 2002-2003 z powodu głębokiej reorganizacji WAT, z ZT odeszło sześciu bardzo wartościowych pracowników. Była to dotkliwa strata. Na szczęście w międzyczasie ZT wzbogacił się o kilku młodych pracowników, a ci starsi przejawiają coraz większą aktywność. Staramy się patrzeć w przyszłość optymistycznie. Zamierzamy rozwijać ten zasób wiedzy, który posiadamy, a ponadto planujemy zaktywizować nasze prace np. w zakresie radaru z syntetyczną aperturą (SAR) oraz innych sensorów stanowiących narzędzia teledetekcji. Aplikacje większości z nich będziemy opracowywać zgodnie z koncepcją radaru programowego.

dr inż. Jerzy PIETRASIŃSKI płk rez.
adiunkt w Instytucie Radioelektroniki, WEL, WAT
kierownik Zakładu Teledetekcji.
Styczeń 2006.

zdj przy asr8 wew

W pierwszym rzędzie siedzą od lewej: dr inż. CZARNECKI Witold, dr inż. LEŚNIK Czesław, dr hab. inż. KAWALEC Adam, dr inż. PIETRASIŃSKI Jerzy, dr inż. SOŁOWICZ Jan,

Stoją od lewej: dr inż. DARŁAK Józef, kpt. mgr inż. GURZYŃSKI Cezary, dr inż. KOMORNICZAK Wojciech, ppłk dr. inż PASTERNAK Mateusz, chor. tech. ORZECHOWSKI Tomasz, mgr inż. KARCZEWSKI Janusz, kpt. mgr inż. PIWOWARCZYK Kazimierz, tech. CYWIŃSKI Tomasz, mgr inż. SIWEK Antoni, mgr inż. SILKO Dariusz, mgr inż. ŁAPIŃSKI Marian, mgr inż. GÓRSKI Tomasz, dr inż. GAŁECKI Andrzej

zdj przy asr8 zew

Stoją od lewej: ppłk dr. inż PASTERNAK Mateusz, mgr inż. GÓRSKI Tomasz, dr inż. CZARNECKI Witold, dr inż. PIETRASIŃSKI Jerzy, kpt. mgr inż. PIWOWARCZYK Kazimierz, dr hab. inż. KAWALEC Adam, mgr inż. ŁAPIŃSKI Marian, chor. tech. ORZECHOWSKI Tomasz, dr inż. LEŚNIK Czesław, mgr inż. SIWEK Antoni, tech. CYWIŃSKI Tomasz, dr inż. SOŁOWICZ Jan, kpt. mgr inż. GURZYŃSKI Cezary, mgr inż. KARCZEWSKI Janusz, dr inż. KOMORNICZAK Wojciech, dr inż. DARŁAK Józef, mgr inż. SILKO Dariusz, dr inż. GAŁECKI Andrzej

CZĘŚĆ DRUGA; LATA 2006 - 2007 (Grudzień 2007)

Rok 2006 był trzecim – ostatnim rokiem realizacji instytutowego PBS-709 pt. Studia w zakresie metod i technik w radiolokacji, radionawigacji i rozpoznaniu radioelektronicznym. Studia w zakresie metod i technik w radiolokacji obejmowały następujące zagadnienia:

  1. przestrzenno-czasowe przetwarzanie sygnału radiolokacyjnego,
  2. wykorzystanie metod fuzji danych w rangowaniu obiektów i ustalaniu priorytetów na potrzeby zarządzania zasobami radaru wielofunkcyjnego,
  3. implementacja algorytmów przetwarzania sygnałów radarowych w strukturach FPGA,
  4. wstępna ocena możliwości integracji zespołu sensorów na wybranym typie platformy.

W punkcie d) jest mowa o pracach zmierzających do zbudowania mini – BSL (Bezpilotowy Statek Latający) z zainstalowanymi na jego pokładzie sensorami.

W połowie roku 2006 opracowywaliśmy wniosek o PBS-756 pt. Studia w zakresie metod i technik w teledetekcji, radionawigacji i rozpoznaniu radioelektronicznym na lata 2007-2009. W obszarze metod i technik teledetekcji planowane były do realizacji następujące tematy:

  1. monitoring powierzchni Ziemi z wykorzystaniem miniaturowego bezzałogowego statku latającego (miniBSL),
  2. specjalizowany radar dopplerowski,
  3. radarowe metody penetracji gruntu,
  4. implementacja zaawansowanych algorytmów przetwarzania sygnałów radarowych w strukturach FPGA,
  5. badania układów zdalnej identyfikacji z akustyczną falą powierzchniową.

Tradycyjnie w miesiącach wrzesień – grudzień 2006 gościliśmy w ZT dyplomanta z Saint – Cyr Military Academy, którym tym razem był R. FONT. Jego opiekunem był dr W. CZARNECKI. Temat projektu: Modelling and simulation of incoherent radar signal. W dniu 01.12.2006 R. FONT przeprowadził w IRE seminarium związane tematycznie z wykonywaną pracą. W seminarium wziął udział attache obrony Francji płk Christian BARTHLEN. Pomyślna obrona tej pracy odbyła się w Coetquidan, FRANCJA, w dn. 11.01.2007.

W listopadzie 2006 rozpoczęła się współpraca z panią doktor akustyk z Poznania, która deklarowała duże zainteresowanie wykonywaniem u nas, finansowanego przez MNiSW, 2-letniego grantu. Z końcem grudnia wniosek był w zasadzie gotowy. W styczniu 2007 wystąpiliśmy do Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW) z wnioskiem o przyznanie projektu badawczego typu POSTDOC (2006–2007) nt. Badania podsystemu czujników akustycznych ulokowanych na pokładzie bezpilotowego statku latającego. W badaniach zaplanowaliśmy wykorzystanie platformy typu mini-BSL zbudowanej w Zakładzie Teledetekcji w ramach PBS-709 (Rys. 3, 4). Na pokładzie mini-BSL znajduje się kamera światła dziennego, z której obraz jest transmitowany w czasie rzeczywistym do stacji naziemnej (Rys. 5). Na obraz wideo nakładane są dane telemetryczne pochodzące z odbiornika GPS. Ponadto dane te oraz informacja o aktualnym przechyleniu/pochyleniu, są również przekazywane w czasie rzeczywistym do stacji naziemnej. Stacja naziemna na bieżąco rejestruje i zobrazowuje odebrane dane. Planowane w omawianym projekcie badania ulokowanych na pokładzie mini-BSL czujników akustycznych miały stanowić początek ważnych prac nad powietrznym systemem teledetekcyjnym.

image010Rys.3 Widok ogólny mini-BSL

image012Rys.4 Widok ogólny mini-BSL

image014Rys.5 Zobrazowanie z kamery CCD umieszczonej na pokładzie mini-BSL

Po pomyślnej decyzji Ministra o przyznaniu nam ww. projektu, WAT obciążył finansowo ten projekt narzutami tak mocno jak mógł, chociaż nie musiał. Efekt był taki, że główna wykonawczyni, pani doktor z Poznania, zrezygnowała z tej pracy na rzecz pracy w Szkocji ... Tym sposobem WAT stracił darmowego pracownika (finansowanego przez MNiSW) na dwa lata, który z pewnością razem z zespołem z ZT wykonałby bardzo ciekawą pracę skutkującą propozycją systemu teledetekcyjnego na pokładzie mini-BSL.

W lipcu 2007 przedstawiciel firmy THALES Francja zaprosił nas do opracowania wniosku o realizację projektu dla European Defence Agency (EDA) w ramach programu FORCE PROTECTION. Tytuł projektu był następujący: Improved Multistatic Processing for Advanced Counter-RAM Technology (IMPACT). Oprócz THALES'a kooperantami w tym przedsięwzięciu byli ponadto RHEINMETALL, OERLIKON oraz WITU Zielonka. Pojawienie się WITU w ww. konsorcjum było naszą zasługą, ponieważ początkowo Project Manager nie przewidywał takiego rozwiązania. W projekcie tym nasz udział miał polegać na wykonaniu badań radarowej powierzchni skutecznej wybranych obiektów oraz analizie procesu radarowego śledzenia tychże obiektów. Planowany też był nasz współudział w badaniach poligonowych projektowanego systemu w WITU. Dokumenty dla Project Manager'a przygotowywał dr Jerzy PIETRASIŃSKI we współpracy z dr. Andrzejem PIENIĘŻNYM. Omawiany projekt nie uzyskał wystarczającej ilości punktów w pierwszej edycji konkursu w EDA, natomiast został zakwalifikowany do drugiej edycji. Zatem pewne nadzieje wciąż mamy. Bez względu jednak na kolejne losy tego projektu należy stwierdzić, że opracowując go pod kierunkiem Project Manager'a z THALES'a, dużo nauczyliśmy się w zakresie przygotowywania dokumentów dla EDA. Ta umiejętność może się jeszcze przydać.

Oczywiście wszystkie takie próby pozyskania projektu kosztują bardzo dużo czasu. Przygotowanie wniosku zajmuje kilku osobom kilka tygodni. Hołdując jednak zasadzie Kto nie zagra, ten nie wygra, uważaliśmy, że trzeba dalej próbować.

Kolejną okazją było ogłoszenie konkursu przez MNiSW na PROJEKT BADAWCZY ZAMAWIANY (PBZ) pt. „Zaawansowane technologie radarowe w zastosowaniach wojskowych oraz cywilnych", marzec 2007. W kwietniu 2007 siłami Instytutu Radioelektroniki, WEL oraz z pomocą kilku zespołów spoza WAT, opracowaliśmy ofertę na wykonanie ww. projektu. Została ona złożona w MNiSW w dn. 27.04.2007. DECYZJA Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego PBZ–MNiSW–DBO–04/I/2007 o przyznaniu nam tego PBZ została ogłoszona w dn. 10.08.2007. Podpisanie UMOWY z Ministerstwem nastąpiło w dniu 07.11.2007. Czas realizacji projektu – 36 miesięcy.

Przystępujemy zatem do wykonania bardzo ważnego projektu, którego celem jest integracja najważniejszych krajowych ośrodków naukowo – badawczych współpracujących nad wybranymi, perspektywicznymi zagadnieniami związanymi ze współczesną radiolokacją. Konsorcjantami w ww. przedsięwzięciu są zespoły z:

  • Wojskowej Akademii Technicznej - (WAT),
  • Politechniki Warszawskiej - (PW),
  • Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji, Oddział Gdański - (OG PIT),
  • Politechniki Gdańskiej - (PGd),
  • Politechniki Wrocławskiej - (PWr).

Kierownikiem projektu jest dr hab. inż. Adam KAWALEC, zastępcą kierownika projektu jest dr inż. Jerzy PIETRASIŃSKI, a funkcję sekretarza RADY KONSORCJUM pełni mgr inż. Zbigniew ROZMARYNOWSKI.

Problematyka obejmowana przez cały projekt została podzielona na sześć obszarów tematycznych w których określono 15 tematów. Nazwy obszarów tematycznych podano w tabeli.

Tabela.

Lp.Obszary tematyczne
1ANTENY RADAROWE
2RADAR Z SYNTETYCZNĄ APERTURĄ (SAR)
3RADAR PROGRAMOWY (SDR)
4RADAR SZUMOWY (NRT)
5RADAR PASYWNY (PCL)
6RADAR DO PENETRACJI GRUNTU (GPR)

Realizacja omawianego PBZ wiąże się z wieloma korzyściami merytorycznymi, organizacyjnymi oraz finansowymi. Korzyści merytoryczne są następujące:

  • pogłębienie znajomości zagadnień już rozpatrywanych,
  • poznanie i opanowanie nowych aspektów radiolokacji niezbędnych dla rozwoju krajowych producentów radarów, a tym samym wzrostu atrakcyjności i konkurencyjności oferowanych przez nich wyrobów.

Korzyści organizacyjne to:

  • integracja zespołów w IRE,
  • integracja najważniejszych krajowych ośrodków n–b pracujących nad zagadnieniami związanymi z radiolokacją.

Wreszcie korzyści finansowe są następujące:

  • możliwości zakupu aparatury, książek, programów itd.
  • możliwości wyjazdów konferencyjnych,
  • możliwości pozyskania dodatkowych etatów.

Wynikiem realizacji PBZ powinien być również rozwój procesu uczestniczenia naszych kolegów we współpracy z innymi zespołami zarówno krajowymi jak i międzynarodowymi. Udział w projektach krajowych oraz międzynarodowych (UE, EDA) będzie stanowić w niedalekiej przyszłości podstawę utrzymania zespołów oraz warunek ich rozwoju.

Reasumując bez przesady należy stwierdzić, że stoimy u progu bardzo ważnego, kolejnego zadania w historii INSTYTUTU RADIOELEKTRONIKI (IRE). Poprzednio o losach IRE decydowały takie prace jak:

  • NATAL,
  • ASYR,
  • BREŃ,
  • WISŁA / BRDA,
  • GUNICA,
  • WOŁCZENICA.

Były to tzw. prace „zakładowe". Obecnie, w ramach PBZ pojawiła się okazja realizacji dużego tematu KRAJOWEGO, który jest wykonywany we współpracy z najważniejszymi w dziedzinie radiolokacji ośrodkami n–b w Polsce: PIT, PW, PGd, PWr oraz WAT.

Rozpoczynamy zatem realizację wspólnego, ambitnego zadania. Za jego pomyślny finał w sensie merytorycznym, finansowym oraz terminowym, wszyscy jesteśmy odpowiedzialni. Poprawna realizacja projektu otwiera przed nami dobrą przyszłość. To nie może się nie udać!

Realizacja PBZ zakończyła się w dniu 30 listopada 2010r. Na początku stycznia 2011 kompletny raport końcowy został przekazany do NCBiR. W dniu 12.03.2012 otrzymaliśmy z NCBiR informację o pozytywnej ocenie naszego projektu.

Kwiecień 2006

Zespół

Od lewej: chor. tech. ORZECHOWSKI Tomasz, dr inż. DARŁAK Józef, ppłk dr. inż PASTERNAK Mateusz, dr inż. SOŁOWICZ Jan, kpt. mgr inż. PIWOWARCZYK Kazimierz, mgr inż. GÓRSKI Tomasz, mgr inż. ROZMARYNOWSKI Zbigniew, kpt. mgr inż. GURZYŃSKI Cezary, mgr inż. KARCZEWSKI Janusz, dr hab. inż. KAWALEC Adam, mgr inż. ŁAPIŃSKI Marian, tech. CYWIŃSKI Tomasz, dr inż. LEŚNIK Czesław, dr inż. CZARNECKI Witold, mgr inż. SILKO Dariusz, dr inż. PIETRASIŃSKI Jerzy, mgr inż. SIWEK Antoni, dr inż. GAŁECKI Andrzej, dr inż. KOMORNICZAK Wojciech.

CZĘŚĆ TRZECIA; OD ROKU 2008

Radar TRC-20, jego droga do Laboratorium Teledetekcji
oraz historia powstania

W dniu 11.06.2010, zgodnie z zawiadomieniem Departamentu Wychowania i Promocji Obronności MON nr 5134/DPIWO z dnia 23.11.2009, dokonano przyjęcia od Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji prototypu trójwspółrzędnego radaru TRC-20 na podwoziu TATRA 815, będącego wynikiem zakończonej w roku 2003 pracy badawczo-rozwojowej o kryptonimie BRDA. Powyższy prototyp, który sprowadzono do Laboratorium Teledetekcji w dn. 20.05.2010 jest pierwszym polskim radarem z elektronicznym przeszukiwaniem przestrzeni, dokonującym równocześnie przeszukiwania dookólnego oraz śledzenia tras obiektów powietrznych z krótkim czasem odnowy informacji. W momencie zakończenia pracy był to pierwszy w kraju radar z programowalną filtracją i obróbką sygnału. Urządzenie to, mimo uzyskania pozytywnej opinii kończącej pracę badawczo-rozwojową, nie weszło na uzbrojenie Sił Zbrojnych RP.

IMG 0325 0328Pierwsze chwile radaru TRC-20 BRDA w Laboratorium Teledetekcji.

Historia powstania radaru TRC-20, czyli historia prac prowadzonych w Zakładzie Teledetekcji
w tematach WISŁA oraz BRDA

Pracę badawczą związaną z ww. radarem prowadził w ówczesnym Instytucie Radiolokacji dr inż. Jerzy PIETRASIŃSKI w latach 1993-1999. W latach 1993-1995 był to temat SYNTEZA I BADANIA SYMULACYJNE MODELU ODBIORNIKA SYGNAŁÓW RADAROWYCH, nr pracy: 119/WAT/93. Natomiast w latach 1995-1999 był to temat SYNTEZA I BADANIA ODBIORNIKA SYGNAŁÓW W RADARZE Z ELEKTRONICZNIE STEROWANĄ WIĄZKĄ ANTENOWĄ I DETEKCJĄ SEKWENCYJNĄ, nr pracy: 301/WAT/95.

Zgodnie z propozycją otrzymaną z Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji (PIT) przedstawioną na XXIV KONFERENCJI NAUKOWO – TECHNICZNEJ RADIOLOKACJI, (Makowo, 23-25.09.1992), na przełomie września i października 1992 dr J. PIETRASIŃSKI zorganizował zespół do pracy w tym temacie. Skład zespołu był zmienny. Tworzyli go przede wszystkim pracownicy ówczesnego Zakładu Teorii i Techniki Radiolokacji (obecnie Zakład Teledetekcji) Instytutu Radiolokacji (IR) (obecnie Instytut Radioelektroniki) WEL WAT. W pewnych okresach czasu angażowani byli również pracownicy spoza WAT, głównie z Wydziału Elektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Warszawskiej.

Praca badawcza WISŁA - BRDA dotyczyła projektowanego na zlecenie PIT, najnowszego wówczas polskiego radaru 3D z wiązkami ołówkowymi sterowanymi elektronicznie. Zadaniem zespołu z IR WEL WAT była synteza oraz badania algorytmów przetwarzania sygnałów w zakresie ich detekcji oraz estymacji parametrów w tym specyficznym (nie tylko w skali kraju) radarze. O nowoczesności projektowanego radaru świadczy fakt, że np. znana w świecie firma holenderska SIGNAAL (obecnie jest to filia koncernu THALES), będąca potentatem w dziedzinie różnego rodzaju radarów, prawie równocześnie pracowała nad bardzo podobnym urządzeniem o nazwie APAR (Active Phased Array Radar), które weszło do produkcji w 1999 roku.

Jako pierwszy zespół w kraju badaliśmy procedury przetwarzania sygnałów w strukturze banku filtrów dopplerowskich (stanowiącej alternatywę dla klasycznych filtrów typu TES) dostosowanej do detekcji sekwencyjnej. Zespół ten w roku 1994 bodajże jako pierwszy w kraju zaprojektował algorytmy przetwarzania sygnałów radarowych zgodnie z tzw. koncepcją przetwarzania programowego (z wykorzystaniem platform SKY oraz MERCURY), która z biegiem lat jest coraz powszechniej stosowana i obecnie określana jest mianem Software Defined Radar. Koncepcja ta została zaaprobowana przez dyrekcję PIT na seminarium w Juracie w styczniu 1995. Pozytywny rezultat wielomiesięcznych naszych prac spowodował przełom w zakresie technologii tego i następnych wyrobów PIT.

Bodajże jako pierwsi w kraju wprowadziliśmy pojęcie wielowymiarowej rozróżnialności radaru. W przeciwieństwie do tradycyjnych definicji traktujących oddzielnie rozróżnialność w odległości (czasie), w kącie, wysokości, zdefiniowaliśmy rozróżnialność w tzw. kostce określonej jednocześnie w odległości, kątach elewacji i azymutu oraz w szybkości radialnej obserwowanego obiektu.

W rezultacie realizacji tej pracy zespół z IR WEL WAT po raz pierwszy w kraju wykonał obszerne badania teoretyczne, symulacyjne, badania na sprzęcie off line i on line oraz projekty implementacji sprzętowej w zakresie następujących tematów:

  • cyfrowa synteza i cyfrowa kompresja sygnałów złożonych,
  • filtracja sygnałów w sekwencyjnym adaptacyjnym banku filtrów dopplerowskich,
  • detekcja sekwencyjna,
  • estymacja współrzędnych obiektu w radarze z wiązką ołówkową sterowaną elektronicznie.

Rozważana praca bardzo korzystnie wpływała na poziom merytoryczny jej wykonawców. Zmuszała ona do poznawania i stosowania najnowszych rozwiązań w dziedzinie przetwarzania sygnałów, w szczególności w zakresie cyfrowego przetwarzania sygnałów. Zmuszała ona również do poznawania i stosowania najnowszych narzędzi takich jak np. metody sztucznej inteligencji w postaci sztucznych sieci neuronowych oraz systemów eksperckich. Rezultatem kilkuletniego, intensywnego rozwoju zespołu były wysoko oceniane w PIT raporty techniczne, kilkanaście referatów konferencyjnych, kilka artykułów oraz dwie prace doktorskie i parę następnych mocno zaawansowanych. Dowodem rozwoju zespołu było m.in. przyjęcie naszego referatu pt. Simulation of Sequential Detection for Two Dimensional Electronic Scanning, po raz pierwszy w historii Zakładu na prestiżową międzynarodową konferencję RADAR'97, Edynburg, WIELKA BRYTANIA. Potem były następne tej rangi konferencje w Brescie (Francja, 1999), Aleksandrii (USA, 2000), Pekinie (2001) itd. Warto dodać, że publikowanie wyników badań uzyskiwanych w trakcie wykonywania prac na rzecz MON, nie jest zadaniem prostym.

Bardzo ważnym efektem wysiłku badawczego w zasadzie całego zespołu był także wzrost poziomu merytorycznego realizowanych zadań dydaktycznych. Ponadto zespół ten zaczął być widziany i doceniany w wymagającym środowisku polskiej radiolokacji składającym się głównie ze specjalistów z Politechniki Warszawskiej (PW), Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji (PIT) oraz CNPEP RADWAR.

Praca WISŁA - BRDA zakończona została w IR WEL WAT formalnie w grudniu 1999 roku.
Badania kwalifikacyjne radaru BRDA przeprowadzono w roku 2003. Decyzją komisji urządzenie to nie uzyskało oceny pozytywnej. W związku z tym producent zaczął wprowadzać do gotowego urządzenia raptowne zmiany, które nie uratowały wyrobu, a jedynie spowodowały jego deformację. Zrezygnowano z detekcji sekwencyjnej, zrezygnowano z warunku cichości pracy radaru itd. Na szczęście wyniki prac podstawowych nie zmarnowały się. Rozwiązania opracowane przy projektowaniu radaru BRDA zostały wykorzystane m. in. w eksploatowanych obecnie przez Wojska Lądowe mobilnych radarach rozpoznania artyleryjskiego WLR 100 – LIWIEC. Podzespoły odpowiedzialne za syntezę sygnałów sondujących oraz ich przetwarzanie stanowiły natomiast podstawę rozwiązań wykorzystywanych obecnie przez Wojska Radiotechnicznie w radarach TRS-15 ODRA oraz TRD-1222 EDYTA.

088663

Stronę Instytutu przegląda teraz 3 gości