Breitbandaufzeichnung und Analyse von ELINT Signalen

Jens Keute, Elettronica GmbH

"Die einzigartige Kombination von schneller und präziser Analyse-Funktionalität und der ZF-Streaming-Fähigkeit von 80 MHz Bandbreite machen es zu einem flexiblen Gerät, das aufgrund seiner kompakten Bauweise für die Nutzung in mobilen Systemen optimiert ist."

- Jens Keute, Elettronica GmbH

Die Aufgabe:

Entwicklung eines kosteneffizienten, kompakten Gerätes, um ein 160 MHz ZF-Signal mit 80 MHz Bandbreite, welches aus einem System zur elektronischen Aufklärung stammt, kontinuierlich aufzeichnen zu können. Weiterhin muss es möglich sein, die einlaufenden Pulsinformationen in Echtzeit zu analysieren und dies bei einer minimalen Pulswiederholzeit von nur 300 ns.

Die Lösung:

Der CESAR 80 (Comint and Elint Signal Analyser and Recorder) ist ein kompaktes Gerät (19", 4 HE) für die Aufzeichnung und die Analyse von ELINT Signalen. Ermöglicht wurde die Realisierung des Systems durch Nutzung der neuen Generation von NI-Digitalisierern im PXIe-Formfaktor und einem NI-RAID-Controller.

Kurzfassung

In der Vergangenheit gab es eine relativ strikte Trennung zwischen ESM- und ELINT-Systemen. ESM-Systeme müssen schnell Ergebnisse für das taktische Lagebild liefern, wohingegen klassische ELINT-Systeme über umfangreiche Analyse- und Aufzeichnungsmöglichkeiten verfügen. Die Ergebnisse der technischen Auswertungen, der mit ELINT-Systemen gewonnenen Informationen, fließen in Datenbanken ein, die wiederum Verwendung in Systemen finden, bei denen eine schnelle Identifizierung der erfassten Emitter von Bedeutung ist (RWR oder ESM-Systeme). Aktuelle Systeme zur elektronischen Aufklärung müssen jedoch „Taktische ELINT-Systeme“ sein. Sie müssen zum einen in der Lage sein, Emitter schnell zu identifizieren und zum anderen müssen sie über umfangreiche digitale Aufzeichnungsmöglichkeiten verfügen, um bisher unbekannte Emissionen der späteren, tiefgehenden Auswertung zuführen zu können.

 

Der CESAR 80 stellt die Kernkomponente für solche Systeme dar, da er plattformunabhängig ist und sein modulares, COTS-basiertes Design eine flexible Anpassung der Hardware-Konfiguration ermöglicht. Die einzigartige Kombination von schneller und präziser Analyse-Funktionalität und der ZF-Streaming-Fähigkeit von 80 MHz Bandbreite machen es zu einem flexiblen Gerät, das aufgrund seiner kompakten Bauweise für die Nutzung in mobilen Systemen optimiert ist.

 

Einsatzgebiete

Das Gerät ist bereits in einem taktischen ELINT System integriert. Die Integration in weiteren ELINT Systemen ist vorgesehen. Eine Standalone-Variante ist ebenfalls geplant. CESAR 80 bietet dem Nutzer die  Möglichkeit der digitalen Aufzeichnung von Signalen mit einer Bandbreite von 80 MHz und einer Auflösung von 14 Bit zur späteren Intra-Puls-Analyse. Eine weitere Funktion ist die schnelle Inter-Puls-Analyse von ELINT-Signalen, deren Ergebnisse dann umgehend einen Beitrag zum aktuellen elektromagnetischen Lagebild liefern.

 

Aufbau

Der CESAR 80 verfügt über einen Empfangskanal für die ZF von 160 MHz, einen Empfangskanal für die Digitalisierung von Videosignalen sowie einem RAID-System zur Speicherung der Daten. Zur schnellen Verarbeitung der Daten werden mehrere FlexRIO-Karten in Kombination mit Digitalisierern und einem Hochgeschwindigkeits-Digitaladaptermodul verwendet. Die Programmierung erfolgte über LabView und LabView FPGA.

 

Funktion

Über seine Gigabit-LAN-Schnittstelle wird der CESAR 80 leicht in komplexe Systeme zur elektronischen Aufklärung eingebunden. Über diese Schnittstelle erfolgt die komplette Steuerung und Bedienung der Komponente.

 

Pulsanalyse-Teil

Das Video-Eingangssignal wird digitalisiert und die Daten werden in einem FPGA weiterverarbeitet. Für jeden erkannten Puls wird ein Pulse Descriptor Word (PDW) erzeugt, das die ermittelten Pulsparameter enthält.

 

Die Inter-Puls-Analyse basiert auf der Verarbeitung der zuvor erzeugten PDWs. Die Analyse-Software unterstützt dabei sowohl die automatische Extraktion von Emittern aus den zuvor gespeicherten PDWs sowie eine Online-Analyse der eingehenden Pulse. Der Bediener kann die automatische Analyse jederzeit unterbrechen.

 

Anteil digitale Aufzeichnung

Die Aufzeichnungsfunktion des Gerätes ermöglicht ein Breitband-Streaming des ZF-Signals für eine tiefgehende Intra-Puls-Analyse. Die eingehende ZF wird digitalisiert und auf das RAID-System gestreamt.
Neben dem kontinuierlichen Streaming ermöglicht das Gerät auch das „intelligente“, ereignisgesteuerte Streaming.

 

Sowohl die PDWs als auch das gestreamte ZF-Signal werden mit einem GPS-Zeitstempel aufgezeichnet.
Die aufgezeichneten Dateien können mit dem Offline-Analyse-Tool (OAT) betrachtet werden. Verschiedene skalierbare Ansichten und Spektrum-Darstellungen mit hoher Auflösung  erlauben eine detaillierte Signalanalyse.
Die gespeicherten PDWs und die digitalen Aufzeichnungen können zur weiteren Untersuchung in andere Analyse-Umgebungen exportiert werden.

 

Ausblick

Zurzeit erfolgt die Erweiterung der Aufzeichnungsbandbreite auf 600 MHz. Diese Breitbandoption wird dann neben der bereits realisierten Schmalband-Aufzeichnung (80 MHz) in einem Gerät verfügbar sein. Weiterhin ist die Erhöhung der Speichertiefe für Pulsanalyse und digitale Aufzeichnung vorgesehen. Diese Lösung wird noch flexibler einsetzbar und eine wertvolle Systemkomponente, um den ständig wachsenden Anforderungen an Systeme der Elektronischen Aufklärung gerecht zu werden.

 

Informationen zum Autor:

Jens Keute
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