Transcript ESM - nlda

Faculteit Militaire Wetenschappen
Information Operations
Electronic Warfare (EW)
lecture 2 - ESM
KTZ b.d. D.M. Ooms MSc
Email: [email protected]
Kennis elementen – inzet EOV – 1
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 2
Faculteit Militaire Wetenschappen
Huiswerkvraag
Een patrouille in Mali gebruikt een VHF zendontvanger (Combat Net
Radio) voor verbinding vanuit de Bushmaster met de CP in de
compound. Het is vlak terrein.
Wanneer de patrouille een sitrep wil verzenden naar de CP ontdekken
ze dat ze buiten VHF bereik zijn geraakt. Met behulp van een boom
construeren een gerichte antenne (folded dipole) waarvan ze weten
dat die 3dB gain oplevert tov de sprietantenne op de Bushmaster.
Daarmee lukt het net om weer verbinding te maken. Ze zijn op dat
moment 40 km verwijderd van de compound.
Stel dat de patrouille geen antennemateriaal had meegenomen,
hoeveel km zou de patrouille dan richting de compound hebben
moeten rijden om weer VHF verbinding te kunnen maken?
Kennis elementen – inzet EOV – 3
Faculteit Militaire Wetenschappen
Opzet & overzicht colleges
datum
onderwerp
literatuur
05/11
Introduction EW,
propagation
EW101 ch 1&2 tot 2.4 (p.1-20)
Wikipedia art. EW (p. 1-3)
Payne ch 6 intro (p. 83)
Allen para 10.4.4 (p. 251-252)
19/11
Electronic Support
Payne ch 6 basic electronic combat
receivers (p. 83-86)
EW101 para 8.2, 8.4, 8.5, 8.7 tot
8.7.4, 8.8 (20 p)
Allen fig 4.1, para 10.1.2 (p.227-228)
26/11
Electronic Attack
Notg
3/12
Electronic Protection
notg
Kennis elementen – inzet EOV – 4
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 5
Faculteit Militaire Wetenschappen
Definitie Electronic Warfare
• Military action to exploit the EM-spectrum, which encompasses:
- The interception and identification of EM-emissions,
- The employment of EM-energy, including directed energy,
to reduce or prevent hostile use of the EM-spectrum,
- And actions to ensure its effective use by friendly forces.
ATP 1 vol 1 pt. 5101
Kennis elementen – inzet EOV – 6
Faculteit Militaire Wetenschappen
Definitie Electronic Warfare
Electronic Support
• Military action to exploit the EM-spectrum, which encompasses:
- The interception and identification of EM-emissions,
- The employment of EM-energy, including directed energy,
to reduce or prevent hostile use of the EM-spectrum,
- And actions to ensure its effective use by friendly forces.
ATP 1 vol 1 pt. 5101
Kennis elementen – inzet EOV – 7
Faculteit Militaire Wetenschappen
EOV stamboom
EW
ES
EA
EP
Electronic Support; Electronic Attack;
Electronic Protection
Kennis elementen – inzet EOV – 8
Faculteit Militaire Wetenschappen
SIGINT: toepassing van ES
SIGINT
ELINT
COMINT
Signal Intel; Electronic Intel;
Communications Intel
Kennis elementen – inzet EOV – 9
Faculteit Militaire Wetenschappen
Definitie ES


Electronic Support
That division of EW involving action taken to search for,
intercept and identify electro- magnetic emissions and
locate their sources for the purpose of immediate threat
recognition. It provides a source of information required
for immediate decisions involving EA, EP and other
tactical actions.



ATP 1 vol 1 pt. 5101
Kennis elementen – inzet EOV – 10
Faculteit Militaire Wetenschappen
EW
Information Superiority
Information Operations
Information in Warfare
(gain/exploit)
ES
EA
EP
Information Warfare
(attack/defend)
Counter Information
• ISR
• Precision Navigation &
Positioning
• Weather
• Public Affairs
• Other
• Information Collection /
Dissemination Activities
Offensive CI
Defensive CI
• Electronic Warfare
• Military Deception
• Computer Network Attack
• Psychological Operations
• Physical Attack
• Public Affairs
• Electronic Protection
• Counter Deception
• Computer Network Defense
• Counter Propaganda
• Operations Security
• Counter Intelligence
• Public Affairs
The synergistic and systematic use of all tools as appropriate to create an effect which
elicits a desired response.
Kennis elementen – inzet EOV – 11
Faculteit Militaire Wetenschappen
EW
Information Superiority
Information Operations
Information in Warfare
(gain/exploit)
ES
EA
EP
Information Warfare
(attack/defend)
Counter Information
• ISR
• Precision Navigation &
Positioning
• Weather
• Public Affairs
• Other
• Information Collection /
Dissemination Activities
ES = Information collection
The synergistic and systematic use of all tools as appropriate to create an effect which
elicits a desired response.
Kennis elementen – inzet EOV – 12
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 13
Faculteit Militaire Wetenschappen
Toepassingen ES





Tactische beeldopbouw, Common Operational
Picture (COP)
Dreigingswaarschuwing
Doelsaanwijzing
SIGINT (ELINT/COMINT)
Controle emissiebeleid
Kennis elementen – inzet EOV – 14
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ESM

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 15
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ESM

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 16
Faculteit Militaire Wetenschappen
Signaal parameters:
- Frequentie (freak)
- PRF (slope)
- PW (bridge)
- Antenne rotatie periode (brush)
- Scantype (scan)
- Polarisatie (arctic)
- Peiling (bearing)
- Amplitude
- Afgeleide parameters zoals stagger,
chirp, Freq. Agility, etc.
Kennis elementen – inzet EOV – 17
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ESM

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 18
Faculteit Militaire Wetenschappen
2. Localization (DF)
• X fix (fig 8-1)
• Running fix (fig 8-5)
• ESM homing
• Time difference of arrival (TDOA)
• Peiling en elevatiehoek en hoogte (fig 8-4)
Kennis elementen – inzet EOV – 19
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ESM

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 20
Faculteit Militaire Wetenschappen
3. Recognition
• De geanaliseerde emittermode correleren met:
- Radar
- Wapen
- Platform
- Klasse
- Schip (fingerprinting)
= Recognition Level =
• Samenstelling, intenties tegenstander achterhalen
Kennis elementen – inzet EOV – 21
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ES

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 22
Faculteit Militaire Wetenschappen
4. Identification
Toekennen standaard identity:
H
SU
N
U
AF
F
JO FA
aan de hand van Identification Criteria
Kennis elementen – inzet EOV – 23
Faculteit Militaire Wetenschappen
Fasen in ESM

1. Detection

2. Localization

3. Recognition

4. Identification

5. Dissemination
Kennis elementen – inzet EOV – 24
Faculteit Militaire Wetenschappen
Tactische aspecten ES


Radar Warning Receiver
Range Advantage Factor
Kennis elementen – inzet EOV – 25
Faculteit Militaire Wetenschappen
Range Advantage
Kennis elementen – inzet EOV – 26
Faculteit Militaire Wetenschappen
Tactische aspecten ES





Threat Warner
Range Advantage Factor
Danger Level
Creeping line ahead – downwind sectorscan
Hemstitching
Kennis elementen – inzet EOV – 27
Faculteit Militaire Wetenschappen
Kennis elementen – inzet EOV – 28
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 29
Faculteit Militaire Wetenschappen
ES receiver requirements (Payne ch 6)








Wide dynamic range
Unwanted signal rejection (narrow bandpass)
High sensitivity
High Probability of Intercept (POI)
(function of sensitivity & bandpass)
Low False-Alarm Rate
(function of bandpass & signal density)
Angle of arrival measurement
Signal analysis capability
Display
Kennis elementen – inzet EOV – 30
Faculteit Militaire Wetenschappen
ES receiver types (Payne ch 6)
Direct Detection receiver
• simple, small, very reliable, ligthweight
• suitable onboard tactical aircraft
• used as Radar Warning Receiver
• indicate presence & bearing
• reduce false alarm rate with signal-analysis
circuitry
Kennis elementen – inzet EOV – 31
Faculteit Militaire Wetenschappen
Super Heterodyne ontvanger
• most common type of ES receiver
• bandwidth = freq range of LO
• selectivity = width of IF bandpass filter
• more selective, smaller bandwidth than conventional rx
• higher false-alarm rates (harmonics of strong signals)
• lower POI, looks only at IF bandpass size of spectrum
Kennis elementen – inzet EOV – 32
Faculteit Militaire Wetenschappen
Direction Finding technieken
(EW101 para 8.4 – 8.8)




Amplitude-based DF
- smalle gerichte antennebundel
- Watson-Watt: 3 ontvangers (fig 8-11,-12,-13)
- meerdere gerichte antennes (fig 8-15, -16)
Interferometer DF
- faseverschil tussen 2 ontvangers (fig 8-18)
Doppler DF (fig 8-28, -29)
Time difference of arrival (fig 8-33, -34, -35)
Kennis elementen – inzet EOV – 33
Faculteit Militaire Wetenschappen
EW apparatuur bij de KM
APECS II
VIGILE
SABRE
AR900
ESM-500
IJSVOGEL
DR 3000
AWARE 3
DeTe90
(M-fregat Hr. Ms. van Amstel)
(M-fregat Hr. Ms. Van Speyk)
(LC-Fregatten)
(LPD’s, AOR’s)
(M-fregat, Walrus Klasse)
(Holland klasse)
(Walrus Klasse)
(Lynx)
(NH-90)
Kennis elementen – inzet EOV – 34
Faculteit Militaire Wetenschappen
Advanced
Programmable
Electronic
Countermeasures
System
APECS II combineert de mogelijkheden van een ESM- en
een ECM-subsysteem ten behoeve van de tactische
ondersteuning gedurende uit te voeren operaties
Ref: HOGKM 017.6
Kennis elementen – inzet EOV – 35
Faculteit Militaire Wetenschappen
ORU (omni-antenne)
MRU (peilantenne)
Kennis elementen – inzet EOV – 36
Faculteit Militaire Wetenschappen
VIGILE
Kennis elementen – inzet EOV – 37
Faculteit Militaire Wetenschappen
S
A
B
R
E
Het SABRE EOV systeem bestaat uit een gecombineerd
ESM en ECM systeem dat dient ter ondersteuning van de
missies van de Luchtverdedigings en Commando
Fregatten.
Ref: HOGKM 814
Kennis elementen – inzet EOV – 38
Faculteit Militaire Wetenschappen
ESM-antenne
Kennis elementen – inzet EOV – 39
Faculteit Militaire Wetenschappen
SABRE
Kennis elementen – inzet EOV – 40
Faculteit Militaire Wetenschappen
Tactical picture
180
18 17 16 15 14 13 12 11 12 11 10 9876543210.5 180
225
225
270
270
315
315
000
000
045
045
090
090
135
135
180
- 18
- 17
- 16
- 15
- 14
- 13
- 12
- 11
- 12
- 11
- 10
- 9
- 8
- 7
- 6
- 5
- 4
- 3
- 2
- 1
-0.5
180

Frequency versus bearing
Kennis elementen – inzet EOV – 41
Faculteit Militaire Wetenschappen
Priority levels
180
225
270
7
6
5
4
3
2
1
180
225
270
315
000
7
6
5
4
3
2
1
315
000
045
090
135
180
7
Neutral
6
Friendly
5
Unknown
4
Military Surface/Ground
3
Military Airborne
Submarine radars
Fire Control radars
2
1
045
090
135
180
Missile Homing radars
Kennis elementen – inzet EOV – 42
Faculteit Militaire Wetenschappen
AR-900 NL
Kennis elementen – inzet EOV – 43
Argo Systems, Sunneyvale, California
Faculteit Militaire Wetenschappen
ESM 500
Kennis elementen – inzet EOV – 44
Rohde & Schwartz, Duitsland
Faculteit Militaire Wetenschappen
Doel ESM-500
Detecteren, observeren en loggen van radiosignalen in
het VHF/UHF gebied t.b.v. COMINT.
Kennis elementen – inzet EOV – 45
Faculteit Militaire Wetenschappen
IJSVOGEL
Kennis elementen – inzet EOV – 46
PLATH GMBH (GERMANY)
Faculteit Militaire Wetenschappen
Doel ijsvogel
Detecteren, observeren, peilen, onderscheppen,
classificeren, analyseren en loggen van radiosignalen
in het VHF/UHF gebied t.b.v. COMINT.
Kennis elementen – inzet EOV – 47
Faculteit Militaire Wetenschappen
DR-3000 (Walrus klasse ozbt)
Kennis elementen – inzet EOV – 48
THALES Brest, France
Faculteit Militaire
Apparatuur
bij deWetenschappen
KM
Doel DR-3000
Het detecteren, peilen, presenteren, analyseren, classificeren en
identificeren van, en waarschuwen tegen EM-uitzendingen.
Kennis elementen – inzet EOV – 49
Faculteit Militaire Wetenschappen
DAYTON (NH-90)
Electronica, Italië
Kennis elementen – inzet EOV – 51
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 52
Faculteit Militaire Wetenschappen
ES kwantitatief



Bereik ES receiver: one-way link
bereik radar: two-way link
Verschil in bereik door:
•
propagation loss (lengte pad)
•
signal reflection factor
Kennis elementen – inzet EOV – 53
Faculteit Militaire Wetenschappen
One-way link (communications)
PT
GT
LP
GR
PR
One-way link: PR = PT + GT – LP + GR
Kennis elementen – inzet EOV – 54
Faculteit Militaire Wetenschappen
Propagation Loss (para 2.2.2)
Propagation Loss = LS + LA
LS: Spreading Loss: formule of nomogram figuur 2.2 op p .12
LA: Atmospheric Loss: diagram fig. 2.3 op p. 14. Verwaarloosbaar < 4 GHz
Spreading Loss:
LS = 32,4 + 20 log(D) + 20 log(F)
LS
D
F
Spreading Loss
distance [km]
frequency [MHz]
Kennis elementen – inzet EOV – 55
Faculteit Militaire Wetenschappen
Two-way link (radar)
Effective Radiated Power ERP = PT + G
P1 = ERP – LS
Signal Reflection Factor P2 – P1 = -39 + 20log(F) + 10log(σ)
PA = P2 - LS
Kennis elementen – inzet EOV – 56
Faculteit Militaire Wetenschappen
Indeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESM

ESM apparatuur

ESM kwantitatief

Huiswerkvraag
Kennis elementen – inzet EOV – 57
Faculteit Militaire Wetenschappen
Huiswerkvraag
Bereken de range advantage factor, uitgedrukt in dB, van de
ESM installatie van een vliegtuig die de
luchtwaarchuwingsradar van een schip detecteert, ten
opzichte van die luchtwaarschuwingsradar, wanneer
gegeven is dat:
•
de ontvangstgevoeligheid van de ESM ontvanger en de
radarontvanger aan elkaar gelijk zijn;
•
de luchtwaarchuwingsradar werkt in de 3 GHz band;
•
het radarreflecterend oppervlak van het vliegtuig 5 m2
bedraagt;
•
Het vliegtuig op gelijke hoogte blijft vliegen (dus geen
hemstitching techniek toepast).
Kennis elementen – inzet EOV – 58