tüzérségi meteorológiai rendszer alkalmazása a tüzér tanszék ...

NEMZETVÉDELMI EGYETEMI KÖZLEMÉNYEK
INÁNCSI LÁSZLÓ nyá. ezredes 1
TÜZÉRSÉGI METEOROLÓGIAI RENDSZER
ALKALMAZÁSA A TÜZÉR TANSZÉK
VIZSGALÖVÉSZETÉN
BEVEZETÉS
2002. május 29. és június 4. között a ZMNE Hadtudományi Kar Tüzér Tanszéke
vizsgalövészetén a tüzérség és az MH Meteorológiai Szolgálat szakemberei
aktív részvétele mellett egy korszerű meteorológiai eszközrendszeregyüttes
növelte a lövészeten résztvevők munkájának hatékonyságát. Az eszközt
a finnországi Vaisala Rt. bocsátotta rendelkezésre. A cég magyarországi
képviselőjének, a MetTech Bt.-nek a szakemberei a tanszék vezetőivel együtt
szervezték a programot.
A tüzérség meteorológiai támogatását megvalósító rendszer egy, a ZMNE
Hadtudományi Kar Tüzér Tanszék és a MetTech Bt. között létrejött tudományos
és szakmai együttműködési szerződésben rögzített feladat megvalósulásaként
lehetett jelen a fenti eseményen. Ez a szerződés célul tűzte ki, hogy a
„Magyar Honvédség tüzér fegyvernem időjárásjelző szakszolgálatának nemzeti
és szövetségi elvárások, valamint fegyvernemi igények szerinti technikai és
technológiai fejlesztése lehetőségeit, módjait” a szerződő felek közösen vizsgálják.
Az RT20A és a kapcsolt rendszerelemek hét napot töltöttek az MH
Központi Gyakorló és Lőterén, ahol a tanszék oktatói és a tüzér-meteorológus
szakemberek rövid kiképzést követően önállóan telepítették és alkalmazták.
Ez a berendezés nem ismeretlen a magyar szakemberek előtt, hiszen elődjének
első hazai bemutatójára 1992 decemberében került sor a HM-HVK III.
objektumban. Az a bemutató a Vaisala kezdeményezésére és az MH Meteorológiai
Szolgálatának előkészítő és szervező munkájának eredményeképpen jött
létre, azonban nem volt hatással a tüzérség meteorológiai támogatásának helyzetére.
A vizsgalövészeten történő közreműködést a tanszék vezetői kezdeményezték
és igényelték, ez támogatásra talált a Vaisala és magyarországi képviselője
részéről. A gyártó és forgalmazó cég mérnökének szakmai irányításával
a lőtéren lényegében egy, a NATO-ban széleskörűen alkalmazott, általános katonameteorológiai
célokra tervezett, de főleg a tüzérségi meteorológiai támo-
1 Meteorológiaieszközgyártó és forgalmazó Bt., marketing igazgató.
116

A KONFERENCIA VITAANYAGA
gatás területén nélkülözhetetlen eszközrendszert mutattunk be és alkalmaztunk.
Az egy hét során, majd programot záró VIP napon is a rendszer leglátványosabb
része, az RT20A kapta a legnagyobb nyilvánosságot, ezért dolgozatomban szükségesnek
látom bemutatni a teljes rendszert és ezzel egyidőben érzékeltetni sokoldalúságát,
flexibilitását és mindazon tulajdonságait melyek alapján vezető szerepet
tölthet be a meteorológiai támogatás területén.
A TÜZÉRSÉGI METEOROLÓGIAI RENDSZER
FELADATA
A rendszer feladatát viszonylag egyszerű meghatározni: Legyen képes földfelszíni
és magas légköri meteorológiai adatokat (hőmérséklet, légnyomás, légnedvesség,
szélirány és szélsebesség) gyűjteni, majd az adatok felhasználásával
meteorológiai üzeneteket generálni és azokat eljuttatni a felhasználókhoz.
Ha részletesen kifejtjük a feladatot, akkor láthatjuk, hogy egy rendkívül
összetett, speciális tevékenységről van szó, amelyet harctéri (gyakorló- és lőtéri)
körülmények között, rövid idő alatt az elérhető legnagyobb elektronikai fedettség
alkalmazásával kell végrehajtani. Tekintettel arra, hogy a ballon által
szállított rádiószondák alkalmazása egyenlőre megkerülhetetlen, a szondák
pozíciójának meghatározásához navigációs rendszereket és/vagy rádió iránymérő
eszközöket kell alkalmazni. A mért adatokat feldolgozni, tárolni kell illetve
felhasználásukkal olyan üzeneteket kell szerkeszteni amelyek kompatibilisek
az alkalmazott fegyverrendszerekkel és a szövetségi elvárásoknak is
megfelelnek. Megfelelő kommunikációs képességekkel is rendelkezniük kell.
Az eszközrendszer szállításához, a szakszemélyzet szállításához és munkájához
jól meghatározott képességekkel bíró járművekre és felépítményre van
szükség. Természetesen szélsőséges időjárási körülmények között kell működni
és egy sor egyéb (környezetvédelmi, minőségi, elektromágneses és biztonsági)
követelménynek kell még megfelelni.
A rendszer fő részei
Az általunk bemutatott és a dolgozatban általánosan ismertetésre kerülő rendszer,
a DigiCORA III szondázó rendszer az alábbi modulokból áll:
♦ szondázó munkaállomás amely egy strapabíró számítógép a Vaisala
szondázó szoftverrel;
♦ Vaisala rádióteodolit a független és önálló RDF (Radio Direction Finding)
eljárású szélméréshez;
♦ szondázó processzor alrendszer a GPS eljárású szélméréshez;
♦ UHF és GPS antenna kábelekkel;
117

NEMZETVÉDELMI EGYETEMI KÖZLEMÉNYEK
♦ energia elosztó doboz;
♦ szünetmentes áramforrás;
♦ nyomtató;
♦ kalibrációs adatbemenet (lyuk-szallag beolvasó);
♦ 1680 MHz rádiószondák az RDF eljáráshoz;
♦ 403 MHz GPS rádiószondák a GPS eljáráshoz;
♦ földfelszíni automata megfigyelő állomás;
♦ ballon töltő és felbocsátó berendezés;
♦ utánfutó speciális felépítménnyel.
Áramellátás
A rendszer egyaránt üzemeltethető 24 V egyenáramról, illetve 115/230 V váltóáramról.
Egyenáramról váltóáramra vagy váltóáramról egyenáramra történő
átkapcsolás szondázás közben is megvalósítható. Ezért lehetséges a rádiószondázást
elkezdeni az akkumulátorok alkalmazásával, majd elindítani a váltóáramú
aggregátort rádiószondázás közben.
Szállítóládák
A DigiCORA szondázó rendszer mobil változatához szállítóládák is tartoznak
megkönnyítve a tárolást és a szállítást. Ezek a ládák tárolási célra akkor is
praktikusak, ha zárt felépítményű gépkocsit és/vagy a feladatnak kialakított
utánfutót alkalmazunk.
A rendszer fő részeinek funkciói
A tüzérségi szondázó rendszer használható kell legyen a legváltozatosabb környezeti
körülmények között és fel kell hogy legyen készítve a harcászati légköri
szondázás sokféle elvárásaira. A szélmérés többféle módon megvalósítható.
Az RDF szélmeghatározó eljárás használja a rendszer a Vaisala rádióteodolitot,
amely független és passzív eszköz és mint ilyen világszerte alkalmazható
a szárazföldi rendszerekben.
A GPS szélmérési eljárás a GPS navigációs műholdak által támogatott módszer
a teljes földgömbön alkalmazható, beleértve az óceánokat is. Szükség esetén
a Long Range Navigational (Loran-C) technika alkalmazására is felkészíthető
a rendszer. A DigiCORA III mobil szondázó rendszer az első két szélmeghatározó
eljárásra van felkészítve. A speciális mérési igények, mint például
a rádióaktivitás vagy ózon mérés, bármikor megvalósítható.
A rádióteodolit (RDF szélmérés)
A Vaisala rádióteodolit (RT20) antenna követi a rádiószondát repülése közben
és a követéssel kapcsolatos információkat továbbítja a szondázó munkaállo-
118

A KONFERENCIA VITAANYAGA
más részére, amely elvégzi a szél kalkulációját. Az oldal- és magassági szöget
az iránymérő antenna méri. A ballon magasságát a PTU (légnyomás, hőmérséklet
és nedvesség) adatokból számítja. A rádiószonda mozgását az előbbiek
meghatározzák, a szél iránya és sebessége kiszámíthatóvá válik.
A Vaisala rádióteodolit LAN kapcsolat felhasználásával kommunikál a
szondázó munkaállomással az energia ellátó dobozon keresztül.
A kis súlyú és moduláris felépítésű antenna a modern interferométeres
tecnikát alkalmazza, ennek köszönhető, hogy megnőtt a mérés pontossága és
lehetővé vált az antenna mozgatásánál könnyű motor alkalmazása. A magas
fokú automatizálás jelentősen redukálja a személyzet létszámát. A mérések során
alkalmazhatók a kisméretű ballonok, csökkenthető a gázfelhasználás.
A következő ábra a Vaisala DigiCORA III szondázó rendszer GPS és RT20
rádióteodolit alkalmazásával történő szélmérési blokk-diagramját mutatja be.
1. sz. ábra.
A VAISALA
rendszer elemei
Néhány szó az elektronikus követésről:
A ballon követésének ez a módja lényegében egy fejlett segéd-tengelyes
szögmérést biztosít minimális mechanikai mozgással. A rádiószondáról az antennára
érkező hullámfrontnak a beérkezési szöge fáziskiegyenlítéssel számítható.
Ez az eljárás egy egyszerű és pontos matematikai összefüggésen alapul
amely független a jel erősségétől és a frekvencia változásától. A segéd-tengelyes
követés hagyományos szervók nélkül biztosítja a nagy pontosságot. A
mechanikai és elektronikai mérés kombinációja biztosítja a valós oldal- és ma-
119

NEMZETVÉDELMI EGYETEMI KÖZLEMÉNYEK
gassági szögeket. A követési eljárás a művelet nagyobb megbízhatósága mellett
nem csak kisebb motorokat jelent, hanem kisebb energia igényt is.
A Vaisala rádióteodolit tábori körülmények között is könnyen és gyorsan
összeszerelhető az emberi erővel könnyen mozgatható modulokból. A négy
antenna elem egymással felcserélhető és a tartószerkezetre gyors-zár mechanizmussal
kapcsolódik. A települési helyre történő megérkezés után 15 percen
belül működő késszé tehető. Ez az idő is csökkenthető a későbbiekben ismertetésre
kerülő utánfutó felépítménnyel.
Érdemes megemlíteni, hogy a jelenleg elérhető rádióteodolitok közül egyedül
az RT20 rendelkezik szintérzékelő szenzorral. Ez azt is jelenti, hogy nincs
szükség a hosszadalmas szintezési procedúrára (±8 fokos eltérés megengedett),
illetve a szondázás közbeni változás nem hat a mérés potosságára.
A szondázó processzor (GPS szél)
A szondázó processzor egy alrendszer, amely LAN kapcsolaton keresztül
kommunikál a szondázó munkaállomással. Ez az eszköz fogadja és előfeldolgozza
a rádiószonda GPS adatait, amelyeket a szondázó munkaállomás dolgoz
fel véglegesen.
A szondázó processzor a következő részekből áll:
♦ UHF telemetria vevő;
♦ vevő processzor (tartalmazza a PTU processzort);
♦ GPS processzor;
♦ tápellátás (egyenáram).
UHF és GPS antennák
A helyi GPS antenna a szondázó processzor GPS processzorához kapcsolódik.
Az irányítás nélküli UHF antenna az UHF vevőhöz kapcsolódik egy antenna
erősítőn keresztül, ez biztosítja a távmérést 100 km távolságig.
Szondázó munkaállomás
Ezen a PC-n fut a szondázó szoftver és ez gyűjti és tárolja azokat a meteorológiai
adatokat amelyek a szondázás során keletkeztek. Az adatokat egy szondázó
processzor alrendszer fogadja és előfeldolgozást végez.
Hardver,operációs rendszer
Egy strapabíró hordozható (laptop) PC 4-csatornás RS—232 kiterjesztéssel. A
szondázó szoftver egy 32 bites Windows szoftver platformon fut. A jól bevált
Vaisala szondázó szoftver Windows környezetben fut, ez végzi el az adatfeldolgozást,
üzenetek szerkesztését, mindezek tárolását és az üzenetek továbbítását.
A szoftver nagy számú előre meghatározott, szerkeszthető üzenet-formátummal
bír.
120

A KONFERENCIA VITAANYAGA
Lehetőség van saját, a helyi infrastruktúrának, a nemzeti és nemzetközi elvárásoknak
megfelelő üzenetformátum definiálására a beépített üzenetszerkesztővel.
Az üzenet összeállítása kiváltható kézi vagy automatikus úton a
szondázás egy meghatározott szakaszában vagy azt követően, hogy az befejeződött.
Ezek az üzenetek, felhasználva a Windows hálózati lehetőségeit, beleértve
a soros kapcsolatokat, a kapcsolt hálózatokat és különféle LAN protokollokat,
továbbíthatók a felhasználóknak.
A szondázó szoftver
A Vaisala által kifejlesztett szondázó szoftverek közül a legkorszerűbbet szeretném
röviden bemutatni, hiszen ez érzékelteti legjobban a meteorológia
rendszer sokoldalúságát, széleskörű alkalmazhatóságát. Ez a sokoldalúság
nagymértékben köszönhető a Windows NT multitaszking eszközeinek. Ez teszi
lehetővé, hogy összetett szondázó programok fussanak egyidejűleg, miközben
mindegyikőjük a közös adatbázist használja.
A szondázás lehet élő vagy szimulációs, az utóbbinál a korábban mentett szondázási
adatokat használja fel. Nagyon gazdag kollekcióját biztosítja a meteorológiai
adatoknak a felhasználó részére, ugyanis minden szondázáskor az összes adat
mentésre és tárolásra kerül az esetleges későbbi felhasználás céljából.
A DigiCORA III szondázó szoftver
A Vaisala Digicora III szondázó szoftver három különböző modulból áll: standard
szoftver, METGRAF és STANAG.
Standard szoftver
A standard szoftver modul minden DigiCORA III szondázó rendszer tartozéka.
Magába foglalja a PTU-t valamint a szél adatok gyüjtését, feldolgozását és
arhiválását. Ez a modul hozza létre, szerkeszti és szállítja a felhasználókhoz a
TEMP, PILOT, BUFR, CREX és CLIMAT TEMP üzeneteket. Az STD és
EDT adat-jelentések automatikusan jönnek létre.
METGRAF:
♦ A METGRAF szoftver modul biztosítja a számított szondázási adatok
grafikus megjelenítését és szerkeszti a szignifikáns pontokat. Továbbá
ez a modul teszi lehetővé a Tephigram és a Hodograf megjelenítését.
♦ Az alap METGRAPH megjelenítés magába foglalja a hőmérséklet, nedvesség,
szélsebesség, szélirány és a szélkomponensek grafikonjának önálló
vagy összetett ábrázolását. A szignifikáns pontok kijelölhetők automatikusan
és manuálisan.
♦ A Hodograph megjelenítés lényegében egy diagram, amely a szélnyírási
viszonyok megfigyelésére szolgál.
♦ A Tephigram ábrázolás egy olyan termodinamikai diagram melyet pontos
termodinamikai számításokhoz használnak.
121

NEMZETVÉDELMI EGYETEMI KÖZLEMÉNYEK
STANAG:
A STANAG szoftver modul tartalmazza a NATO Standardization
Agreement (STANAG) harcászati célú üzeneteit.
A következő üzenetekről van szó:
♦ METB2/METB3 Standard Ballistic Message (STANAG 4061);
♦ METCM Standard Artillery Computer Message (STANAG 4082);
♦ METFM Standard Fallout Message (STANAG 2103);
♦ METSR/METSRX Sound Ranging Message;
♦ METTA Standard Target Acquisition Message (STANAG 4140).
A STANAG modul tartalmaz még egy böngésző funkciót, amely segítségével
bármely magasságra vagy rétegre megkérhetjük a következő paramétereket: légnyomás,
hőmérséklet, virtuális hőmérséklet, relatív nedvesség, harmatpont, szélsebesség,
szélirány, légsűrűség és hangterjedési sebesség. A modul tartalmaz egy
STANAG szerkesztőt amely lehetővé teszi az alkalmazó részére még a ballisztikai
üzenetek megalkotása előtt, hogy megváltoztassa bármelyik réteghez kapcsolódó
középértékét a hőmérsékletnek, nedvességnek, szélsebességnek és iránynak.
Rádiószondák és tartozékaik
A katonai műveletekhez szükséges felső légköri meteorológiai adatokat
Vaisala rádiószondák mérik. Jó néhány Vaisala rádiószondát gyártanak GPS
vagy LORAN-C jelek fogadására alkalmas vevő berendezéssel. Mindegyik beszerezhető
400 Mhz-es vagy 1680 Mhz-es rádió adóval.
A 400 Mhz hullámhosszon dolgozó rádiószonda egy nagyon stabil kvarc
vezérlésű rádióadóval is kapható. A Vaisala ajánl speciális (ózon és rádióaktivitás)
szenzorokat is.
Minden Vaisala rádiószonda energia ellátását vizes akkumulátor végzi.
Kalibrációs adatbemenet
Minden rádiószonda átmegy egy kalibrációs eljáráson a gyárban. A kalibrációs
koefficienseket egy nyolc csatornás lyukszalagon rögzítik, amelyet csatolnak a
szondához. A szalagon szereplő adatokat a szondázást megelőzően be kell olvasni
a szondázó programba.
Földfelszíni automata megfigyelő állomás
A ballon felbocsátását követően a rendszer földfelszíni meteorológiai adatokat
igényel. Ezek az adatok (légnyomás, hőmérséklet, légnedvesség, szélirány és
szélsebesség) mérhetők kézi eszközökkel és bevihetők manuálisan. A fentiekben
ábrázolt eszközrendszer értéke, szolgáltatásainak minősége és kommunikációs
eszközei igénylik ezen feladat automatizálását is. Indokolható továbbá a korszerű
automata eszköz alkalmazása az elöljárók, katonai meteorológiai szervezetek
és más felhasználók (vegyvédelem, felderítők) meteorológiai adatigényével.
122

A KONFERENCIA VITAANYAGA
A vizsgalövészeten bemutattunk és alkalmaztunk egy hordozható (mobil) automata
meteorológiai állomást a Vaisala MAWS 201-et (MAWS — Mobil Automatic
Weather Station). Ez a gyorsan telepíthető, de stabil kiépítésű rendszer alumínium
szerkezetű, alapkiépítésben 5 érzékelővel (szélirány és szélsebesség mérő,
léghőmérséklet-, légnedvesség-, légnyomás- és csapadékmérő) rendelkezik. Adatkimenetei,
tájékoztató és riasztó funkciói a felhasználó igényei szerint beállíthatók.
Nagyon kis energia igényét egy 2,2 W napelem és egy 1,3 Ah/6V akkumulátor
biztosítja, de hálózatra is illeszthető, ehhez megfelelő tápegység biztosított.
Ballon töltő és felbocsátó berendezés
A Vaisala ballon töltő és felbocsátó berendezés a szondázást megelőző tevékenységet
egyszerűsíti és rövidíti le, különösen fontos ez tábori körülmények
között és viharos erejű szélben.
Kézi üzemeltetésű eszközről van szó, amely üvegszál megerősítésű műanyagból
készült és teljesen mechanikus üzemű. Használat előtt rögzíteni kell
a talajhoz. A töltőgáz mennyiségét a ballont tartalmazó vászonzsák mérete határozza
meg.
Utánfutó az RT20 szállításához
A Vaisala a Finn Védelmi Erőkkel
együttműködve kifejlesztett egy
olyan utánfutót, amely az antenna
szállítására és egy megfelelő segédberendezés
alkalmazásával üzemképes
helyzetbe emelésére szolgál.
A kézi üzemeltetésű hidraulikus
szerkezet felemeli az antennát,
majd automatikusan rögzíti a felső
pozícióban. A mérés befejezését
követően a hidraulika segítségével
szállítási helyzetbe hozható az antenna.
Természetesen az alkalmazók
saját igényeiknek megfelelőn építhetnek
az általuk kiválasztott alvázra
hasonló felépítményeket, kialakíthatnak
tároló helyet a gázpalackok,
kábelek, aggregátor és más
tartozékok részére.
2. sz. ábra. A ballontöltő és felbocsátó
berendezés szerelési ábrája
123