Elektroniske modforanstaltninger

To EA-6 afstandsforstyrrelser hver med tre AN / ALQ-99 containere til EloGM

Elektroniske modforanstaltninger ( EloGM ; engelske elektroniske modforanstaltninger - ECM) er en del af den elektroniske kamp (EK) ud over den elektroniske beskyttelse (EloSM) og støtteforanstaltninger (EloUM ). De sigter mod at forhindre eller begrænse den effektive kontradiktoriske anvendelse af det elektromagnetiske spektrum ved hjælp af elektromagnetisk energi.

Kategorier

De elektroniske modforanstaltninger inkluderer "forstyrre", "bedrage" og "neutralisere". Elektronisk forstyrrelse ( engelsk elektronisk jamming ) er bevidst (gen-) udsendelse eller reflektion for at forhindre elektromagnetisk energi med fjendens mål om brugen af ​​dens elektroniske enheder og systemer eller blande sig i den.Elektronisk bedrag ( engelsk elektronisk bedrag ) henviser til den bevidste (gen) udsendelse, ændring, absorbering eller reflektering af elektromagnetisk energi med det formål at afbøje modstanderen eller dens elektroniske systemer vildlede eller forvirre.Elektronisk neutralisering ( engelsk elektronisk neutralisering ) skal gøres midlertidig eller permanent inaktiv, den forsætlige anvendelse af elektromagnetisk energi med det formål at modsætte sig elektronisk udstyr eller system.

oversigt

Før der træffes modforanstaltninger, er det nødvendigt at indhente så meget information som muligt om de systemer, der skal påvirkes. Dette er opgaven med elektroniske støtteforanstaltninger ( engelsk måling elektronisk support, ESM ). Al elektromagnetisk energi, der udsendes af den modsatte side , fanges, lokaliseres og registreres her. Den passende modforanstaltning vælges gennem evalueringen.

Det meste af tiden skal radarsystemer forstyrres , sjældnere radioforbindelser. Hvis kryptering er revnet i en trådløs forbindelse, kan Gromolo også blive sendt i tillæg til skrald for at blokere modstandernes kommunikation. Normalt er dette ikke tilfældet, da frekvensspredning og kryptering står i vejen. Radiokarosserier såsom Hummel eller fly til elektronisk krigsførelse såsom EA-6B sender derfor normalt hvid støj, så radiosignalet ved modtageren drukner ud i støj fra jammer.

Der er en række fastklemningsteknikker i radarsystemer, som er anført nedenfor (ikke fuldt ud). I princippet fungerer jammere her på to forskellige måder: med transmissionsimpulser (indføring af falske mål) og med hvid støj (maskering af eksisterende mål). Aktiv udryddelse er et specielt tilfælde, da transmissionimpulser også anvendes (hvis radaren, der skal afbrydes , ikke er en kontinuerlig bølgeradar ), men der kan også genereres falske mål.

Princippet om interferens fra transmitterede impulser er simpelt: en pulsradar pinger ind i rummet og lytter efter et ekko. Jammeren pinger nu radaren permanent og genererer så mange ekkoer, der afhængigt af sidelappernes størrelse kan strække sig over et større vinkelområde, så radaren ikke længere ved, hvilket indgangssignal der hører til transmissionens puls. Dette gøres enten direkte (impulsresponsinterferens) eller indirekte (jordbounce) med fasemanipulation (cross-eye, cross-polarization) for at løse en aktivering (gate pull-off) eller i et team (blinkende).

EA-18G growler

I tilfælde af interferens fra hvid støj transmitterer jammeren samtidigt på alle frekvenser, der bruges af den modsatte radar. Som et resultat forringes signal-støj-forholdet på radaren ( modtagerens følsomhed aftager), og radarens effektive rækkevidde falder. Afhængig af sidelappernes størrelse strækker det reducerede detektionsområde sig over et større vinkelområde. Da moderne radarer som AN / APG-63 ændrer transmissionsfrekvensen med hver transmissionspuls, er transmission af støj den mest effektive type radarinterferens. Dette gør jammere som Boeing EA-18 Growler nyttige, fordi de kan reducere det effektive radarområde i et bestemt vinkelområde (i ekstreme tilfælde tilsidesætter modtageren radaren og gør den ubrugelig). Imidlertid er der normalt tilfældet, at ekkoet fra radaren stikker ud fra den transmitterede hvide støj fra en vis afstand. Denne afstand betegnes som gennembrændingsafstand ( engelsk gennembrændingsområde herefter), skjules ikke længere under den støj, der forstyrrer radarmålet. Årsagen til dette er det faktum, at halvering af afstanden firedobler det forstyrrende signalets energitæthed, men en 16 gange reduktion i modtagerfølsomhed ville være nødvendig for at opnå den samme effekt.

I tilfældet med FMCW-radarer , i modsætning til pulsradar, fungerer senderne kontinuerligt i løbet af måleprocessen, så interferensen fra transmissionsimpulser ikke har nogen effekt. Støjinterferens er normalt den eneste ECM-løsning her, hvorimod FMCW-radarer er mere følsomme på grund af deres lave transmissionskraft. Desuden kan FMCW-radarer lettere styres i tilstanden hjemme-på-jam ved missiler som AGM-88 HARM og Ch-31 .

teknikker

Inkorporering af falske mål

Interferens med impulsrespons

I tilfælde af impulsresponsinterferens simuleres det størst mulige antal lokkefunktionsmål i modtageren af ​​radarindretningen ved at sende korte impulser ud. Deres gentagelsesfrekvens er enten ikke synkron med radarindretningens pulsrepetitionsfrekvens, eller gentagelsesfrekvensen er synkron med radarindretningens pulsrepetitionsfrekvens eller er endda afledt af sin egen transmissionspuls ( engelsk repeater jammer ). Impulsen sendt ud med henblik på bedrag har derefter en anden afstand, en anden sidevinkel eller en anden hastighed end det virkelige måltegn. I tilfælde af radarenheder med automatisk målgenkendelse (plot extractor) kan procescomputeren hurtigt nå grænsen for sin kapacitet. For eksempel kan ST-68U kun automatisk behandle op til 128 måltegn, hvoraf kun 32 mål derefter genkendes som reelle måltegn og automatisk rapporteres og ledsages. Men hvis denne behandlingskanal tilsidesættes af et stort antal decoy-mål, går nogle reelle målkarakter tabt, eller procescomputeren kan ikke længere korrelere alle mål.

Digital radiofrekvenshukommelse (DRFM) er nødvendig, så interferenssignalet kan afledes fra radaranordningens transmissionspuls. Med denne teknologi digitaliseres og lagres det modtagne signal og kan behandles og udsendes om nødvendigt. Som et resultat kan signalet udsendes med en forsinkelse, overlejret med et Doppler-skift for at narre hastighedsmålingen af ​​radaren eller sendes specifikt ind i sideløberne på radaren for at generere et lokkemiddel i en bestemt position.

Jordhoppe

I tilfælde af jordbounce sendes et rettet interferenssignal i en vinkel mod jorden, reflekteret derfra og når monopulsradarsøgeren af ​​en styret missil. For semi-aktive og aktive missiler kommer bølgefronten fra jordens retning, så missilerne falder ned i tilstanden Home-on-Jam (HOJ) , indtil de kolliderer med jorden. Jamming-senderen har brug for en vis mængde strøm til dette, da spredningstabene på jorden skal kompenseres og dirigeres i det mindste i højdevinklen. Jammerens sidelober skal også være små for at forhindre en direkte tilgang af jammeren i HOJ-tilstand.

På tværs af øjet

Monopulse-antenner kan bestemme vinklen til målet med kun en puls, da disse normalt har fire fødelinjer. Når radaren sender en puls ud i rummet, og signalet reflekteres fra et mål til højre for antennen, ankommer bølgefronten af ​​ekkoet først til højre side af antennen og derefter til venstre. Fra tidsforskellen mellem de modtagne signaler kan vinklen til målet bestemmes, hvor antennen derefter justerer sig selv. Jamming på tværs af øjne manipulerer denne proces ved at skabe en skrå bølgefront af målet, så søgeren jager et lokkefugle.

Til dette formål kræves to rumligt separate sende- og modtageantenner, som er forbundet med hinanden. En sti forskyder sit modtagelsessignal med 180 ° for at annullere signalet i retning af radaren. Fase- og amplitudekontroller er også inkluderet i en sti for at koordinere repeaterstødere med hinanden. Dette sikrer, at signalerne fra de to sammenhængende jammere har samme amplitude og 180 ° faseforskydning, uanset vinklen til radaren. For at få succes skal metoden maskere målets sande ekko, hvilket kræver et interferenssignal-signal-forhold på mindst 20 dB.

Tværpolarisering

Nogle monopulsradarantenner udsender forkert vinkelinformation, hvis det modtagne signal er ortogonalt polariseret i forhold til antennepolarisationen. Dette vender monopulseantenne væk fra signalet i stedet for mod signalet som normalt. Men hvis den normalt polariserede komponent opvejer den ortogonalt polariserede komponent, kan jammeren kontaktes i HOJ-tilstand. For at forhindre dette skal det være muligt at kontrollere polarisationsvinklen med en nøjagtighed på ± 5 °. Planære antenner og dem med polarisationsfiltre kan ikke forstyrres med krydspolarisering.

Portudtrækning

Gate pull-off bruges, når et radarsystem allerede har fanget et mål. For at undgå interferens og forbedre signal-støj-forholdet bruger søgesystemet den målte Doppler-effekt til at definere en lille afstand (afstandsport) og hastighedsvindue (hastighedsport) og maskerer alle indgående signaler uden for dette vindue. Ved hjælp af Range Gate Pull-Off (RGPO) og Velocity Gate Pull-Off (VGPO) forsøges der nu at manipulere signalerne på en sådan måde, at målet ser ud til at være uden for vinduet, som derefter bryder måloptagelsen, og radaren vender tilbage til Skift søgefunktion for at finde målet igen.

For at opnå dette bestemmes pulsrepetitionsfrekvensen , og det indgående signal udsendes oprindeligt igen, svagt og uændret. Over tid øges det udsendte signal, indtil det overstiger målets radarekko. For at forhindre overbelastning reducerer radaren nu sin følsomhed, så målets radareko drukner ud i baggrundsstøjen. Nu er radaren forbundet med signalerne fra jamming-systemet i stedet for målet. Dernæst genereres et andet signal, der er forsinket fra det første og simulerer et mål med en anden hastighed. Det første signal svækkes nu kontinuerligt, mens det andet signal bliver stærkere og stærkere. Som et resultat skifter radaren til det andet signal, hvis hastighed afviger længere og længere fra målet. Hastighedsvinduet forbliver fast på dette tilsyneladende mål med det resultat, at det virkelige måls radarekko maskeres. Hvis jammer stopper sin aktivitet, forsvinder lokkefuglen, og på grund af det forkert definerede hastighedsvindue kan radaren ikke længere låse fast på det virkelige mål og skal tilbage til søgningstilstand. Ideelt set er vinduet i slutningen af ​​processen placeret i området med andre bevægelige genstande (f.eks. Trækstop eller agn ), så radaren skifter til dem og således i det mindste midlertidigt neutraliseres.

Blinker

Når de blinker, udsender flere rumligt fordelte jammere en monopolstradar på forskellige tidspunkter. Radaren skifter derfor hurtigt mål. Hvis blinkingen er hurtig nok, kan radarservoen ikke længere følge med, og målet går tabt. Hvis blinkingen er endnu hurtigere, vil monopulseradaren gennemsnitlig forstyrrelseskilderne og gå et punkt imellem.

Maskering af eksisterende mål

Støjstop er en meget simpel form for interferens, hvorfor det blev brugt meget tidligt. Denne teknik bruger hvid støj til at forsøge at forværre signal-støj-forholdet for modtageren i en sådan grad, at den ikke længere kan modtage det originale signal. Der er forskellige typer støjstop. Den aktive annullering af radarsignaler og afbrydelsen af ​​billedbehandlingsprocesser er derimod relativt ny, da hurtige computere med høj computerkraft er nødvendige til dette.

Interferens med bredbåndsstøj

Ved interferens med bredbåndsstøj ( engelsk spærring ) er hele modtageren tilgængelig båndbredde forstyrret. Men da dette normalt kun bruger en brøkdel af denne båndbredde, er denne teknologi meget ineffektiv, da der kræves store mængder energi, selv for at interferere med svage signaler. Dette problem forværres, jo større båndbredden på modtageren er og jo mindre båndbredden på signalet. Fordelen er dog, at spærringstøjstop er den eneste form for interferens, der ikke kan neutraliseres ved at ændre frekvenser. Den hyppigt anvendte ECCM- teknologi til frekvensspredning er også ineffektiv her.

Målrettet støjinterferens

For at øge energieffektiviteten forstyrres (i målrettet støjinterferens engelsk pletstop ) kun frekvensområdet, der bruges af det aktuelle signal. Dette kræver imidlertid en hurtig måling af signalfrekvensen og båndbredden samt muligheden for hurtige frekvensændringer. Både frekvensspredning og frekvensskift er egnede modforanstaltninger mod denne form for støjstop.

Moduleret støjinterferens

Moduleret støjinterferens ( engelsk fejet jamming ) er en yderligere forbedring af spot-jamming-teknologien. Det udsendte signal er meget snævrere og dækker kun en lille del af modtagerens båndbredde. Frekvensen af ​​det forstyrrende signal ændres ved høj hastighed, så det krydser modtagerens båndbredde ekstremt hurtigt. I dette tilfælde kan signalet, der skal afbrydes, normalt ikke dækkes helt, men det er meget sandsynligt, at i det mindste en del af transmissionen vil blive afbrudt. Mange radio- eller radarsystemer har problemer med at bruge de undertiden forstyrrede signaler effektivt.

Pulserende støjinterferens

Ved dækpulsstop genereres en bredbånd, lang støjimpuls, der dækker radarporten. For at gøre dette skal jammeren vide, hvornår dens egen platform oplyses af radaren for at starte støjstop kort før det.

Aktiv udryddelse

I den aktive annullering ( Engelsk Active Cancellation ) sender jammersignalerne, som, frekvens, pulsrepetitionsfrekvens og polarisering er identiske med radarsignalet i amplitude, men faseforskyvet 180 °. For at gøre dette skal jammingsystemet have en database med radartværsnittet (RCS) på sin egen platform fra alle vinkler for at beregne radarekko på sit eget objekt og dermed sende et signal i retning af radaren , som annullerer ekkoet. Da beregningen af ​​self-RCS er lettere ved lave radarfrekvenser, er denne metode lettere at anvende her. Ifølge simuleringer kan denne metode også bruges til at skjule store krigsskibe såsom helikopter- og hangarskib fra radaren. Der udsendes kun relativt lave strømniveauer. Afhængigt af om radarens amplitude er perfekt ramt, resulterer enten en fuldstændig undertrykkelse af radarekko eller kun et reduceret RCS.

Billedforstyrrelser

Billedforstyrrelser ( engelsk billedstop ) tjener HRR, SAR - og ISAR billeddannelsesmetode til at manipulere, så en ikke-samarbejdsvillig målidentifikation for. B. bruger en Eurofighter til en Su-30. Det er også muligt at manipulere oprettelsen af ​​SAR-billeder af jorden for at generere falske landskabsbilleder. Dette kræver to rumligt adskilte jammere, der sammenhængende bestråler radaren. Det modtagne signal digitaliseres (DRFM), interferenssignalet påføres og derefter udsendes igen ved hjælp af pulskomprimeringsmetoden .

Overvejelser om anvendelse

Krigsfly

Ældre jammere til kampfly såsom AN / ALQ-131 udsender ikke-retningsbestemt stråling, dvs. kun fremad og bagud. Hvis luftfartsselskabet registreres af en radar, peger jammer gennem alle frekvenser i båndet. Hvis dette z. For eksempel, hvis en Schuk-MSE fungerer i X-båndet (8-12 GHz), sender ALQ-131 impulser på 10,3 GHz, 8,9 GHz, 11,7 GHz og så videre. Da moderne radarer er frekvensagile og ændrer deres transmissionsfrekvens med hver puls, sker det sjældent, at jammeren sender et signal på frekvensen X i det øjeblik, hvor radaren venter på et ekko med samme frekvens. På grund af den brede stråling betyder det ikke noget, om to eller tyve X-båndsradarer er i transmissionsområdet for AN / ALQ-131. Forstyrrelse af hvid støj ville ikke være effektiv, fordi den effektive udstrålede effekt er meget lav på grund af den retningsstrålende retning.

Rafale på Paris Air Show i 2007

Moderne jamming systemer som SPECTRA den Dassault Rafale arbejde med Aktiv scannes elektronisk Array , så støjen energi kan rettes specifikt til en radar. Det er også muligt at transmittere på forskellige frekvenser på samme tid og danne flere signallober . Potentialet for interferens øges markant sammenlignet med ovenstående scenario. Hvis en Rafale z. B. konkurrerer mod to Su-30MKK med Schuk-MSE, kan den mekaniske drejning af Schuk-MSE bruges: Da systemet kan beregne, hvornår den modsatte antenne vil passere, kan der udsendes pulserende støjinterferens i retning af den udstrålende radar for at forhindre detektion. På samme tid, før og efter den beregnede antennepassage af hovedloben, kan der udsendes impulsresponsinterferens på radarens sidelobber for at generere falske mål i en anden position i rummet. Ved digital radiofrekvenshukommelse (DRFM) kan den transmitterede puls manipuleres og gentages for at frembringe frekvensagility på trods af falske mål.

På grund af den uregelmæssige scanning af søgevolumenet er ingen målrettet interferens mulig mod en Schuk-MFS med en passiv fasestyret antenne, dvs. permanent hvid støj eller interferens med impulsrespons skal udsendes på radaren. Det er ikke længere muligt at planlægge arbejdet. Senderens forstyrrende energi kan ikke længere være fuldt fokuseret på en radar, når den nærmer sig antennepassagen, men skal deles mellem begge radarer. I dette tilfælde kan den effektive udstrålede effekt ikke længere være tilstrækkelig til at beskytte ens eget fly mod at blive detekteret, så begge Schuk MFS-antenner kun kan påvirkes med impulsresponsinterferens af AESA-jammer ved at danne to signallober på radarerne.

Hvis et aktivt styret missil med en monopulseantenne såsom R-77 affyres på ældre fly såsom en F-16 med AN / ALQ-131 , er jammeren næsten magtesløs: Svag støjinterferens eller impulsresponsinterferens vil kun tillade missil til at fungere i hjem-på-jam-tilstand Før flyet, da kun afstandsmåling, men ikke vinkelmåling, ville blive forstyrret. Da missiler normalt sigter mod et aflytningskursus, hvor vinklen til målet forbliver konstant, fører jammeren missilet perfekt ind i målet i begge tilfælde. AESA-fastkørende antenner med retningsbestemte signallober kan bruge jordhopp til at lede missilet i jorden, afbøje det med krydspolarisering, hvis det er muligt, eller bruge blink i et hold med to eller flere maskiner . Med to AESA-fastkørende antenner pr. Fly, der kan bestråle et missil på samme tid, er afbøjning med Cross-Eye også mulig.

I princippet anvendes elektroniske modforanstaltninger altid massevis, da alle moderne kampfly har ECM-antenner (undtagelse F-22). Da moderne kampfly også har AESA-radarer, som i sig selv kan bruges som AESA-jammere med høj transmissionskraft, er der et uhåndterbart virvar af forskellige radar- og jammingteknologier. Samtidig bruges afstandsstopere som Boeing EA-18 til at bringe ECM-antenner med høj strålingseffekt til fronten, og eksterne jammere som GEN-X bruges til at forbinde monopolseradarer. Eksempler på systemer brugt af militæret er:

Soldater tjekker en AN / ALQ-184 Electronic Attack Pod

Krigsskibe

AN / SLQ-32 (V) 3, de nederste overflader til venstre og højre er EloGM-antennerne.

Systemer til elektroniske modforanstaltninger anvendes også om bord på krigsskibe . Disse bruges til at forsvare sig mod marcherende og anti-skibsmissiler sammen med et kort rækkevidde forsvarssystem (CIWS) og lokkefugle . Et tidligt system var AN / ULQ-6 lokketransmitter , som først blev brugt i den amerikanske flåde. Systemet muliggjorde en groft rettet stråling i en bestemt sektor gennem den midterste antennegruppe, som kan svinges vandret af en servo . Systemet blev erstattet af den passive indfasede SLQ-17 i 1970'erne. Dette gjorde det muligt for første gang at fokusere den forstyrrende energi på et mål, og det gjorde det også muligt at kompensere for skibets rullende bevægelser. På grund af den avancerede teknologi opstod systemfejl dog oftere, så systemet blev grundigt revideret af Hughes i 1985. Systemet er blevet erstattet af AN / SLQ-32, der i øjeblikket anvendes på adskillige amerikanske skibe (især krydstogter, ødelæggere og store amfibiske skibe) , som fungerer på samme princip. En lignende udvikling fandt sted på samme tid i flåderne i andre lande. I den tyske flåde blev fregatterne i klasse F123 og F124 z. B. EADS EloKa-systemet FL 1800 S II i brug.

Hovedproblemet med disse systemer er, at behovet for fastkørende energi er proportionalt med målets radartværsnit (RCS). Da skibe har et meget stort tværsnit, kræves der meget høje effektive strålingseffekter i overensstemmelse hermed . SLQ-32 har for eksempel et output på op til en megawatt. Da skib-til-skib- kamp ikke længere spiller en vigtig rolle i dag og er blevet erstattet af kamp mod fly og missiler, er mulighederne for interferens begrænsede. Jammere prøver at blande sig i flyets radarsystemer for at forhindre nedkastning af bomber og lanceringen af ​​anti-skibsmissiler. Det samme gælder forstyrrelsen som ovenfor i afsnittet "Kampfly". Da SLQ-32 arbejder med drejning af passiv stråler, kan X-båndet til kampflyradarer kun "fejes igennem" ved moduleret støjinterferens; Med den APAR'en, dog bør bredbåndet støj interferens være mulige takket være AESA teknologi. En nærliggende antiskibsmissil kan ikke afvises med EloGM-antenner om bord alene, da den kan nærme sig interferenserne i hjemmet-til-jam-tilstand. Derfor bruges lokkemad som Nulka , som er beregnet til at aflede missiler med impulsresponsforstyrrelser fra skibet. Da eksterne systemer som Nulka ikke kan generere støjinterferens i kilo- eller megawatt-området, er impulsresponsinterferens den eneste mulighed, som i modsætning til støjinterferens er usikker.

Se også

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ Radar-tutorial: import af falske mål , adgang til den 22. september 2013.
  2. ↑ a b c d e D. Curtis Schleher: Electronic Warfare in the Information Age , Artech House Radar Library, ISBN 0-89006-526-8 Kapitel 4; PDF; 1,7 MB
  3. ↑ a b Kalata, Chmielewski: Range gate pull off (RGPO): påvisning, observerbarhed og α-β-målsporing , Proceedings of the Twenty-Ninth Southeastern Symposium on System Theory, 1997
  4. ↑ a b Townsend et al.: Simulator for Velocity Gate Pull-Off elektroniske modforanstaltninger , IEEE Radar Conference, 2008.
  5. ↑ a b c Radar Tutorial: Masking Existing Real Targets , adgang til 24. september 2013
  6. ↑ NATIONAL AIR INTELLIGENCE CENTER WRIGHT-PATTERSON AFB OH: Overall Early Warning Antiaircraft Jamming Technology in National Territorial Air Defense Systems (II). , 04. DEC 1995
  7. ↑ Qu et al.: Aktiv annullering af stealth-analyse af krigsskib til LFM-radar , 2010 IEEE 10. internationale konference om signalbehandling (ICSP), 24-28 okt. 2010
  8. ↑ Osman, Alzebaidi: Aktivt annulleringssystem til reduktion af radartværsnit , International Journal of Education and Research, bind 1 nr. 7. juli 2013 (PDF; 376 kB)
  9. ↑ Norsk forsvarsforskningsvirksomhed: DRFM-modulator for HRR-jamming , "NATO RTO Target Identification and Recognition Using RF Systems", Oslo 11.-13. Oktober 2004 ( Memento af 17. maj 2011 i Internetarkivet )
  10. ↑ Stefan Terzibaschitsch: Combat systems of the US Navy . Koehler, 2001, ISBN 3-7822-0806-4 , pp. 190-200 .