WO2012095080A1 - Verfahren zum betreiben eines elektronischen aufklärungssystems in einer durch einen störsender geschützten umgebung - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines elektronischen aufklärungssystems in einer durch einen störsender geschützten umgebung Download PDF

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    • H04K3/80—Jamming or countermeasure characterized by its function
    • H04K3/92—Jamming or countermeasure characterized by its function related to allowing or preventing remote control

Definitions

  • RCIEDs remote controlled jmprovised explosive devices
  • ESS Electronic Support Measures
  • Such reconnaissance systems typically include components for modulation type detection, bearing, and, depending on the operational requirement, e.g. also for demodulation and development of the signal content.
  • the RF interference power radiated by the jammer to protect the vehicle or convoy causes an overload or saturation in the receiving channels of the reconnaissance system and thus makes it useless. Therefore, the reconnaissance mode of the jammer and thus the most consistently desired protection function must be turned off.
  • reactive jammers (English: Responsive Jammer) are known. These are jammers that only perform a fault when they have detected a signal to be disturbed. In order to detect such signals, reactive jammers work with an observation phase connected between two interference phases. During the observation phases, only the signal environment is observed and evaluated, but no interference signal is transmitted. In the following interference phase, RF power is actively radiated only on frequencies that have an occupancy. The observation phase of the reactive jammer is so short that targets (eg bombs) can not trigger during this time.
  • targets eg bombs
  • US2006 / 0153280 A1 likewise describes a reactive jamming transmitter which, however, can additionally determine the direction of a signal received in the observation phase. This direction is taken into account in the subsequent disturbing phase, in particular in that the interference signal is emitted only in the corresponding direction.
  • Embodiments and a reconnaissance system for use in the method according to the invention are the subject of further claims.
  • the operation of reactive jammer and reconnaissance system is synchronized such that signal reception of the reconnaissance system occurs only within the observation phases of the reactive jammer. This ensures that the reconnaissance system is not disturbed by the interference radiation. Thus, a high-quality setup operation becomes possible even when the protection function against RCIEDs (executed by the jammer) is activated.
  • At least one of the following functions is performed: - Bearing,
  • a reaction of the reconnaissance system to the perturbation cycle of the reactive jammer is possible.
  • a dynamic adaptation of the system synchronization can take place in such a way that the length of the observation phases and / or the interference phases of the reactive interference transmitter is controlled as a function of the operational requirements of the reconnaissance system.
  • both the efficiency of disturbance and the depth of explanation can be controlled in a targeted manner.
  • the reconnaissance system For example, for more complex functions of the reconnaissance system, such as e.g. Unlocking the signal content, the reconnaissance system a longer
  • the direction information obtained by the reconnaissance system can be used for direction-selective disruption with a multi-antenna system.
  • the generation of the directional signal can be realized either by appropriate beam shaping in phased array antennas or by antenna switching in the case of multiple directional antennas.
  • reactive jammer and reconnaissance system are not generally operated in combination, can be provided in a further embodiment, that the reconnaissance system automatically synchronized to the set in the reactive jammer temporal position of the observation phase as soon as the two units in contact with each other in operational use.
  • Reactive jammer and reconnaissance system can be used in particular for the protection of vehicles or vehicle convoys.
  • the reconnaissance system and reactive jammer may be located on the same vehicle or different vehicles depending on operational requirements. The invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:
  • Fig. 1 is a diagram for synchronizing the operation of reactive jammer and reconnaissance system
  • Figure 2 is a schematic representation of the overall configuration of reactive jammer and on clarification system.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of details of the protection circuit of FIG. 2.
  • Fig. 1 shows a representation of the timing of the individual process steps within the reactive jammer and the reconnaissance system.
  • the function "bearing" is considered for the reconnaissance system.
  • the reconnaissance system may have additional functions, e.g. Modulation type detection, be provided.
  • the internal procedure of the jammer is the upper view of FIG. 1, the internal procedure for the direction finder is shown in the lower illustration of FIG.
  • Time duration T J2 emission of an interference signal with the frequency f_old.
  • Time T L T Signal recording to detect potential threats.
  • Time duration The signal received during T LT is subjected to an FFT to obtain spectrum information and to determine therefrom the required new interference frequency f_new. Subsequently, the determination of the new interference signal with the frequency f_neu. Duration T J2 : Transmission of the new interference signal with the frequency f_new.
  • T L T and Tj! together form the observation phase T B
  • the observation phase T B can be adjusted by lengthening T L T.
  • the cycle time between successive observation phases T B can be adjusted by shortening the disturbance phase T J2 and / or omitting the time duration Tji.
  • the disturbance phase T J2 can be extended.
  • the observation phase TB can be shortened to the time T LT and the interference phase can be lengthened accordingly, in which an interference signal is also transmitted in the time period Tji.
  • the interference efficiency ⁇ y of the jammer is as follows:
  • the direction finder is as follows: It carried out there in parallel to the activities of the jammer, the following processing steps:
  • the operation of reconnaissance system and reactive jammer is synchronized such that the signal pickup of the direction finder takes place only within the observation time TB of the reactive jammer, and never during the jamming phase T J2 , during which the jammer emits spurious energy.
  • the synchronization can be done, for example, with a synchronization line (eg copper or glass fiber) or via an air interface.
  • the air interface has the advantage that several vehicles can work in parallel.
  • the duration of the individual work phases can be freely selected by the reactive interferer and the reconnaissance system.
  • the signal pickup from the jammer and direction finder (as can be seen in the example of FIG. 1) begin or end at the same time.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the overall configuration of reactive jammer 1 and reconnaissance system 2.
  • the jammer 1 includes the jammer module ECM and the associated antenna A-ECM for emitting the interference signal and for receiving signals.
  • Reconnaissance system 2 comprises the reconnaissance module ESM and the associated antenna A-ESM for receiving signals.
  • the two systems 1 and 2 are, as described in detail above, synchronized with respect to the signal recording of the reconnaissance system 2.
  • the synchronization can be done via a cable connection as shown. This is especially preferred when the two systems 1, 2 are located on the same vehicle. Alternatively, a wireless connection may also be provided, in particular if the two systems 1, 2 are located on different vehicles or platforms.
  • Fig. 3 shows the structure of the antenna protection device P of Fig. 2 in detail. It is characterized in particular by speed in the switching open / closed and by a high insulation in the open state.
  • the coarse protection GS is intended to derive the essential part of the inflowing energy and may be e.g. consist of a gas gap.
  • the remaining voltage is applied to a fast switch SSC (e.g., a relay, a PIN diode, or even a MEMS switch) which turns off the antenna.
  • a limiter LT is provided, e.g. consists of diodes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Aufklärungssystems (2) in einer durch einen Störsender (1) geschützten Umgebung, wobei beim Betrieb des reaktiven Störsenders (1) abwechselnd Störphasen (TJ2), zur Aussendung eines Störsignals, und Beobachtungsphasen (TB), zum Empfang und zur Auswertung von zu störenden Signalen, durchlaufen werden, und wobei eine Signalaufnahme des elektronischen Aufklärungssystems (2) ausschließlich während der Beobachtungsphasen (TB) des reaktiven Störsenders (1) erfolgt.

Description

Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Aufklärungssystems in einer durch einen Störsender geschützten Umgebung
Zum Schutz von Fahrzeugen oder Fahrzeugkonvois gegen ferngesteuerte Spreng- sätze (sogenannte RCIEDs, remote controlled jmprovised Explosive Devices) werden mobile Störsender eingesetzt. Dabei ist operationeil neben dem Betrieb des Störsenders auch ein paralleler Betrieb eines elektronische Aufklärungssystems (auch als ES -System: Electronic Support Measures bezeichnet) in vielen Einsätzen gefordert. Derartige Aufklärungssysteme umfassen typischerweise Komponen- ten zur Modulationsartenerkennung, Peilung, und je nach operationeller Anforderung z.B. auch zur Demodulation und Erschließung des Signalinhalts.
Die vom Störsender zum Schutz des Fahrzeugs oder Konvois abgestrahlte HF- Störleistung verursacht eine Übersteuerung bzw. Sättigung in den Empfangskanä- len des Aufklärungssystems und macht diese damit unnutzbar. Deshalb muss für den Aufklärungsbetrieb der Störsender und damit die möglichst durchgängig gewünschte Schutzfunktion abgeschaltet werden.
Aus der DE 10 2009 006 861 A1 sowie der US 2005/0041728 A1 sind sogenannte reaktive Störsender (Englisch: Responsive Jammer) bekannt. Dabei handelt es sich um Störsender, die eine Störung erst dann durchführen, wenn sie ein zu störendes Signal erkannt haben. Um solche Signale zu erkennen, arbeiten reaktive Störsender mit einer zwischen jeweils zwei Störphasen geschalteten Beobachtungsphase. In den Beobachtungsphasen wird nur die Signalumgebung beobachtet und ausge- wertet, jedoch kein Störsignal ausgesendet. In der nachfolgenden Störphase wird nur auf Frequenzen, die eine Belegung aufweisen, aktiv HF-Leistung abgestrahlt. Die Beobachtungsphase des reaktiven Störsenders ist so kurz, das Targets (z.B. Bomben) in dieser Zeit nicht auslösen können. Die US2006/0153280 A1 beschreibt ebenfalls einen reaktiven Störsender, der jedoch zusätzlich die Richtung eines in der Beobachtungsphase empfangenen Signals bestimmen kann. Diese Richtung wird in der anschießenden Störphase berücksichtigt, insbesondere dadurch, dass das Störsignal nur in die entsprechende Richtung abgestrahlt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches eine elektronische Funkaufklärung von variabler Güte/Aufklärungstiefe ermöglicht, ohne jedoch den gleichzeitig gewünschten Schutz vor RCIEDs durch den reaktiven Störsender zu verlieren, d.h. beide System sollen mit ihren Einzelfunktionen parallel betrieben werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen sowie ein Aufklärungssystem zum Einsatz in dem erfindungsgemä- ßen Verfahren sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Gemäß der Erfindung wird der Betrieb von reaktivem Störsender und Aufklärungssystem derart synchronisiert, dass ein Signalempfang des Aufklärungssystems nur innerhalb der Beobachtungsphasen des reaktiven Störsenders erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, dass das Aufklärungssystem nicht durch die Störstrahlung gestört wird. Es wird somit ein hochwertiger Aufkiärungsbetrieb auch dann möglich, wenn die Schutzfunktion gegen RCIEDs (ausgeführt durch den Störsender) aktiviert ist.
Im Aufklärungsbetrieb wird zumindest einer der folgenden Funktionen ausgeführt: - Peilung,
Modulationsartenerkennung,
Demodulation
Erschließung des Signalinhalts. ln einer besonders vorteilhaften Ausführung ist eine Rückwirkung des Aufklärungssystems auf den Störzyklus des reaktiven Jammers möglich. Insbesondere kann eine dynamische Anpassung der Systemsynchronisierung erfolgen, und zwar derart, dass die Länge der Beobachtungsphasen und/oder der Störphasen des reaktiven Störsenders abhängig von den operationeilen Anforderungen an das Aufklärungssystem gesteuert wird. Damit kann sowohl die Störeffizienz als auch die Aufklärungstiefe gezielt gesteuert werden.
Beispielsweise kann für komplexere Funktionen der Aufklärungssystems, wie z.B. Erschließung des Signalinhalts, dem Aufklärungssystem eine längere
Signalaufnahmezeit oder ein kürzerer Abstand zwischen zwei oder mehreren Signalaufzeichnungen gewährt werden, in dem die Beobachtungsphase des Störsenders entsprechend verlängert bzw. die Störphase entsprechend verkürzt wird.
Besonders vorteilhaft kann die vom Aufklärungssystem gewonnene Richtungsinformation zum richtungsselektiven Stören mit einem Mehrantennensystem genutzt werden. Die Erzeugung des gerichteten Signals kann entweder durch entsprechende Strahlformung bei phasengesteuerten Gruppenantennen oder durch Antennen- umschaltung im Falle mehrerer Richtantennen realisiert werden.
Sofern reaktiver Störsender und Aufklärungssystem nicht generell in Kombination betrieben werden, kann in einer weiteren Ausführung vorgesehen sein, dass sich das Aufklärungssystem automatisch auf die im reaktiven Störsender eingestellte zeitliche Lage der Beobachtungsphase synchronisiert, sobald die beiden genannten Einheiten im operativen Einsatz Kontakt zueinander haben.
Reaktiver Störsender und Aufklärungssystem können insbesondere zum Schutz von Fahrzeugen oder Fahrzeugkonvois eingesetzt werden. Aufklärungssystem und reaktiver Störsender können dabei auf demselben Fahrzeug oder verschiedenen Fahrzeugen je nach operativen Einsatzerfordernissen angeordnet sein. Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schemazeichnung zur Synchronisierung des Betriebs von reaktivem Störsender und Aufklärungssystem;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Gesamtkonfiguration aus reaktivem Störsender und Auf klärungssystem;
Fig. 3 ein Schaltbild zu Details der Schutzschaltung nach Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung zum zeitlichen Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte innerhalb des reaktivem Störsenders und des Aufklärungssystems. In dieser beispielhaften Ausführung wird für das Aufklärungssystem nur die Funktion "Peilung" betrachtet. Wie oben bereits angemerkt, können für das Aufklärungssystem noch weitere Funktionen, z.B. Modulationsartenerkennung, vorgesehen sein. Der interne Verfahrensablauf des Störsenders ist der oberen Darstellung der Fig. 1 , der interne Verfahrensablauf für den Peiler ist der unteren Darstellung der Fig. 1 zu entnehmen.
Der Ablauf im Störsender ist wie folgt:
Zeitdauer TJ2: Aussendung eines Störsignals mit der Frequenz f_alt.
Zeitdauer TLT: Signalaufnahme zur Erkennung möglicher Bedrohungen.
Zeitdauer : Das während TLT empfangene Signal wird einer FFT unterworfen, um Spektrumsinformationen zu erhalten und daraus die benötigte neue Störfrequenz f_neu zu ermitteln. Anschließend erfolgt die Ermittlung des neuen Störsignals mit der Frequenz f_neu. Zeitdauer TJ2: Aussendung des neuen Störsignals mit der Frequenz f_neu.
Anschließend erfolgt wieder die Signalaufnahme innerhalb TLT und der beschriebene Zyklus beginnt von vorn. Die Zeitdauern TLT und Tj! bilden zusammen die Beobachtungsphase TB| die zwischen zwei Störphasen TJ2 liegt.
Zur Erhöhung der Aufklärungstiefe gemäß den jeweils aktuellen Operationellen Erfordernissen kann die Beobachtungsphase TB durch Verlängerung von TLT angepasst werden.
Alternativ kann zur Erhöhung der Aufklärungstiefe gemäß den jeweils aktuellen Operationellen Erfordernissen die Zykluszeit zwischen aufeinanderfolgenden Beobachtungsphasen TB durch Verkürzung der Störphase TJ2 und/oder Auslassung der Zeitdauer Tji angepasst werden.
Wird aus operativen Einsatzertordernissen eine hohe Störeffizienz gefordert, kann die Störphase TJ2 verlängert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Beobachtungsphase TB auf die Zeit TLT verkürzt und die Störphase entsprechend verlängert werden, in dem auch in der Zeitdauer Tji ein Störsignal ausgesendet werden.
Generell ergibt sich die Störeffizienz Ή y des Störsenders wie folgt:
T +T
'J 1 T J\ + ^ T A J 2 + T LT Der Ablauf im Aufklärungssystem am hier verwendeten Beispiel des Peilers ist wie folgt: Es erfolgen dort parallel zu den Aktivitäten des Störsenders die folgenden Verarbeitungsschritte:
Peilwertberechnung, Signalaufnahme,
Spektrumsanalyse mit FFT,
Peilwertberechnung,
mit anschließender Wiederholung dieses Zyklus.
Gemäß der Erfindung ist der Betrieb von Aufklärungssystem und reaktivem Störsender derart synchronisiert, dass die Signalaufnahme des Peilers nur innerhalb der Beobachtungszeit TB des reaktiven Störsenders erfolgt und keinesfalls während der Störphase TJ2, während der der Störsender Störenergie abstrahlt. Die Synchro- nisierung kann z.B. mit einer Synchronisationsleitung (z.B. Kupfer oder Glasfaser) oder über eine Luftschnittstelle erfolgen. Die Luftschnittstelle hat den Vorteil, dass mehrere Fahrzeuge parallel arbeiten können.
Im Übrigen können die Dauer der einzelnen Arbeitsphasen von reaktivem Störsen- der und Aufklärungssystem frei gewählt werden. Zum Beispiel ist es nicht zwingend, dass die Signalaufnahme von Störsender und Peiler (wie es in dem Beispiel der Fig. 1 zu entnehmen ist) zum selben Zeitpunkt beginnt oder endet.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Gesamtkonfiguration aus reaktivem Störsender 1 und Aufklärungssystem 2. Der Störsender 1 umfasst das Störsender- Modul ECM sowie die zugehörige Antenne A-ECM zur Abstrahlung des Störsignals und zum Empfang von Signalen. Aufklärungssystem 2 umfasst das Aufklärungsmodul ESM und die zugehörige Antenne A-ESM zum Empfang von Signalen. Die beiden Systeme 1 und 2 sind, wie oben im Einzelnen beschrieben, hinsichtlich der Signalaufnahme des Aufklärungssystems 2 synchronisiert. Die Synchronisierung kann über eine Kabelverbindung wie dargestellt erfolgen. Dies wird vor allem dann bevorzugt, wenn sich die beiden Systeme 1 ,2 auf demselben Fahrzeug befinden. Alternativ kann auch eine drahtlose Verbindung vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn die beiden Systeme 1 ,2 sich auf unterschiedlichen Fahrzeugen oder Plattformen befinden. Zum Schutz des Empfängers innerhalb des Aufklärungsmoduls ESM während der Abstrahlung des Störsignals durch den Störsender 1 ist eine Antennenschutzvorrichtung P vorhanden, die in Fig. 3 näher erläutert wird. Fig. 3 zeigt den Aufbau der Antennenschutzvorrichtung P aus Fig. 2 im Einzelnen. Sie zeichnet sich insbesondere durch Schnelligkeit im Umschaltvorgang offen/ geschlossen sowie durch eine hohe Isolation im offenen Zustand aus.
Wie Fig. 3 zeigt, sind in die Ausgangsleitung der Antenne A-ESM des Aufklärungs- Systems mehrere Schutzkomponenten geschaltet. Sie unterscheiden sich nach Schnelligkeit ihres Ansprechverhaltens sowie nach der maximalen Leistung, bis zu der sie einen wirksamen Schutz bieten.
Der Grobschutz GS soll den wesentlichen Teil der einfließenden Energie ableiten und kann z.B. aus einer Gasfunkenstrecke bestehen. Die verbleibende Restspannung wird auf einen schnellen Schalter SSC (z.B. ein Relais eine PIN-Diode oder auch einen MEMS Schalter) geführt, der die Antenne wegschaltet. Zur weiteren Erhöhung der Schutzwirkung ist in der gezeigten Ausführung ein Limiter LT vorgesehen, der z.B. aus Dioden besteht.
Je nach Einsatzfall bzw. zu erwartender Feldstärke können alle drei genannten Komponenten, Kombinationen aus zwei dieser Komponenten oder nur eine der genannten Komponenten verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Aufkiärungssystems (2) in einer durch einen Störsender (1 ) geschützten Umgebung, wobei beim Betrieb des reaktiven Störsenders (1 ) abwechselnd Störphasen (TJ2) zur Aussendung eines Störsignals, und Beobachtungsphasen (TB), zum Empfang und zur Auswertung von zu störenden Signalen, durchlaufen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalaufnahme des elektronischen Aufklärungssystems (2) ausschließlich während der Beobachtungsphasen (TB) des reaktiven Störsenders (1 ) erfolgt.
2, Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Beobachtungsphasen (TB) und/oder Störphasen des reaktiven Störsenders (1 ) variabel an operationeile Erfordernisse des Aufklärungssystems (2) angepasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Aufklärungssystem (2) gewonnenen Aufklärungsinformationen von dem reaktiven Störsender (1 ) beim Stören berücksichtigt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass sich das Aufklärungssystem (2) automatisch auf die im reaktiven Störsender (1 ) eingestellte zeitliche Lage der Beobachtungsphase (TB) synchronisiert, sobald die beiden genannten Einheiten Kontakt zueinander haben.
5. Aufklärungssystem zum Einsatz in einem Verfahren nach einem der vorange- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zu seinem Schutz gegen die Störstrahlung des reaktiven Jammers während dessen Störphasen (TJ2) mit einem Antennensch utzschalter ausgestattet ist.
6. Aufklärungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenschutzschalter eine Hintereinanderschaltung aus einem Grobschutz, einem schnellen Schalter sowie einem Limiter aufweist.
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