Breitbandige Aufzeichnung und Analyse von ELINT-Signalen

Jens Keute, Elettronica GmbH

„Der Einsatz mehrerer NI-FlexRIO-Module der neuen Generation in Kombination mit NI-Breitband-Hochleistungsdigitalisierern und LabVIEW und LabVIEW FPGA als Programmierwerkzeuge war eine ausgezeichnete Wahl für die effiziente Entwicklung unseres Produkts.“

– Jens Keute, Elettronica GmbH

Die Aufgabe:

Entwicklung eines kostengünstigen, kompakten Gerätes zur kontinuierlichen Erfassung von Signalen eines Systems zur elektronischen Aufklärung mit 80 MHz Bandbreite bei einer Zwischenfrequenz (ZF) von 160 MHz sowie der Möglichkeit, eingehende Pulsinformationen in Echtzeit bei Pulswiederholraten von etwa nur 300 ns auszuwerten.

Die Lösung:

Verwendung mehrerer NI FlexRIO-Module der neuen Generation in Kombination mit NI-Breitband-Hochleistungs-Digitalisierern und einem modifizierten NI 8260 PXI Express In-Chassis-Daten-Streaming-Modul, um den COMINT- und ELINT-Signalanalysator und -Recorder (CESAR 80) zu schaffen, ein kompaktes Gerät zum Aufzeichnen und Auswerten elektronischer signalerfassender Aufklärung (ELINT).

Der Bedarf an mehr Flexibilität bedeutet, dass die heutigen Lösungen die traditionelle Kluft zwischen elektronischen Unterstützungsmaßnahmen (ESM) und ELINT-Systemen überwinden müssen. ESM-Systeme müssen schnelle Ergebnisse für taktische Lageberichte liefern, während das klassische ELINT-System umfangreiche Auswertungs- und Aufnahmeoptionen beinhaltet. Die Ergebnisse der technischen Auswertungen der mit dem ELINT-System gesammelten Daten fließen in eine Datenbank für den Einsatz in Systemen ein, die eine schnelle Identifizierung des gesammelten Senders betonen, wie beispielsweise Radarwarnempfänger (RWR) oder ESM-Systeme. Zeitgemäße elektronische Aufklärungssysteme müssen jedoch taktische ELINT-Systeme sein. Diese Systeme müssen in der Lage sein, einen Signalemittenten schnell zu identifizieren und umfangreiche digitale Erfassungsmöglichkeiten beinhalten, um eine Übertragung noch unbekannter Emissionen der anschließenden, detaillierteren Analyse zu ermöglichen.

 

Das plattformunabhängige Gerät CESAR 80 stellt die Kernkomponente für solche Systeme dar, da sein modularer, handelsüblicher Standardaufbau flexible Anpassungen der Hardwarekonfiguration ermöglicht. Die einzigartige Kombination aus schneller und präziser Analysefunktionalität, ZF-Streaming mit 80 MHz Bandbreite und einem kompakten Aufbau (19 Zoll, 4 HE) machen das CESAR 80 zu einem flexiblen Gerät, das für den Einsatz in mobilen Systemen optimiert ist.

 

Anwendungsbereich

Wir haben das Gerät in ein taktisches ELINT-System integriert und planen, es in Zukunft in weitere ELINT-Systeme zu integrieren. Wir planen auch eine eigenständige Version. Das CESAR 80 bietet Anwendern die Möglichkeit, Signale mit einem Bereich von 80 MHz und einer Auflösung von 14 Bit für eine anschließende Intrapulsanalyse digital aufzuzeichnen. Das Gerät bietet auch eine schnelle Interpulsanalyse von ELINT-Signalen, deren Ergebnisse einen unmittelbaren Beitrag zum elektromagnetischen Lagebild leisten.

 

Struktur

Wir haben das CESAR 80 mit einem Empfängerkanal für die ZF von 160 MHz, einem Empfängerkanal für die Digitalisierung von Videosignalen und einem redundanten Array von preiswerten Festplatten (RAID)-Systemen zur Speicherung der Daten entwickelt. Wir haben mehrere NI-FlexRIO-Module mit Digitalisierern und einem Digitaladaptermodul mit hohen Geschwindigkeiten kombiniert, um die Daten schnell verarbeiten zu können. Die Programmierer verwendeten die Systemdesign-Software NI LabVIEW und das LabVIEW-FPGA-Modul.

 

Funktionalität

Über seine Gigabit-LAN-Schnittstelle lässt sich das CESAR 80 problemlos in komplexe Systeme zur elektronischen Aufklärung integrieren. Diese Schnittstelle fungiert als Kontrollstation für die gesamte Steuerung und Bedienung der Komponenten.

 

Impulsauswertung

Das Signal des Videoempfängers wird digitalisiert und die Daten werden in einem FPGA verarbeitet. Für jeden erkannten Impuls erzeugt das System ein Impulsdeskriptorwort (PDW), das den identifizierten Impulsparameter enthält. Die Interpulsanalyse basiert auf der Verarbeitung der zuvor erstellten PDWs. Die Analysesoftware unterstützt die automatisierte Extraktion von Emittern aus den zuvor gespeicherten PDWs sowie eine Online-Analyse eingehender Impulse. Der Bediener kann die automatische Analyse jederzeit stoppen.

 

Digitale Aufnahme

Die Aufnahmefunktion des Geräts kann das ZF-Signal breitbandig streamen, um eine detailliertere Intrapulsanalyse zu ermöglichen. Die eingehende ZF wird digitalisiert und auf das RAID-System gestreamt. Neben kontinuierlichem Streaming bietet das Gerät die Möglichkeit des „intelligenten“ ereignisgesteuerten Streamings.

 

Die PDWs sowie das gestreamte ZF-Signal werden mit einem GPS-Zeitstempel aufgezeichnet. Benutzer können die aufgezeichneten Dateien mit dem Offline-Analysetool (OAT) anzeigen. Verschiedene skalierbare Ansichten und Spektrumdarstellungen mit höherer Auflösung sorgen für eine detaillierte Signalanalyse. Benutzer könnten die gespeicherten PDWs und die digitale Aufzeichnung in andere Analyseumgebungen für weitere Recherchen exportieren.

 

Ausblick

Wir arbeiten an einer Erweiterung der Aufzeichnungsbandbreite auf 600 MHz. Dieser Bereich wird dann als Option in einem Gerät mit der bereits implementierten Schmalbandaufzeichnung (80 MHz) verfügbar sein. Darüber hinaus planen wir, die Speichertiefe für die Impulsanalyse und digitale Aufzeichnung zu erhöhen. Diese Lösung wird noch flexibler einsetzbar sein und ist eine wertvolle Systemkomponente, um die ständig wachsenden Anforderungen an elektronische Aufklärungssysteme zu erfüllen.

 

Informationen zum Autor:

Jens Keute
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