SKUTECZNOŚĆ ZAKŁÓCANIA W WYBRANYCH SYSTEMACH WALKI ELEKTRONICZNE Kamil WILGUCKI, Robert URBAN, Grzegorz BARANOWSKI, Piotr GRĄDZKI Wojskowy Instytut Łączności ul. Warszawska 22A, 05-130 Zegrze, Polska Skuteczność prowadzenia operacji wojskowych zależy nie tylko od stopnia uzbrojenia i mobilności walczących jednostek, ale także od dostępu do informacji gromadzonych przez różne podsystemy rozpoznawcze działające na obszarze prowadzonej misji. Do osiągnięcia celu operacji wskazane jest, aby dowódcy różnych szczebli dowodzenia mieli zapewniony wspólny i aktualny obraz sytuacji taktycznej oraz niezawodną łączność. Obie strony konfliktu prowadzą nieustanną walkę elektroniczną (WE), aby temu przeciwdziałać. W tym celu wykorzystywane są zautomatyzowane systemy walki elektronicznej WE, które mogą realizować zadania rozpoznania, przechwytu, namierzania i lokalizacji oraz zakłócania wykrytych emisji radiowych. Spośród wymienionych zadań jedynie prowadzenie zakłócania bezpośrednio oddziałuje i w sposób aktywny dezorganizuje łączność przeciwnika, poprzez zwalczanie jego środków radiowych. W artykule omówiono trzy typy wybranych systemów zakłócających, podano miary efektywności zakłóceń, przeprowadzono symulacje efektywności pracy stacji zakłócających dla określonych warunków propagacyjnych i założonych scenariuszy ich działania. W podsumowaniu wskazano najbardziej efektywne rozwiązanie dla danego scenariusza pracy i założonych parametrów technicznych. WSTĘP Generowanie zakłóceń celowych tzw. przeciwdziałanie elektroniczne ECM (electronic countermeasures) jest jednym z elementów WE. Zasadniczym celem prowadzenia zakłóceń przez systemy WE jest ograniczenie efektywności działania wielu specjalistycznych systemów przeciwnika takich jak: radiowe systemy łączności, sieci sensorów, radary czy systemy nawigacji. Systemy zakłócania znalazły również zastosowanie do ochrony przed improwizowanymi urządzeniami wybuchowymi sterowanymi radiowo RCIED (Radio Controlled Improvised Explosive Devices) [1]. Wykrywanie i zakłócanie sygnałów sterujących RCIED różni się od typowych działań walki elektronicznej. W wojskowych urządzeniach radiokomunikacyjnych, w przeciwieństwie do domowej roboty sterowników RCIED, są zaimplementowane mechanizmy ECCM (electronic counter-countermeasures) mające na celu utrudnienie, redukcję, bądź eliminację wpływu zakłóceń. W tym przypadku czas reakcji systemu zakłócającego może być dłuższy, poprzedzony dokładną analizą, identyfikacją i lokalizacją sygnału. Bez względu na rodzaj systemu zakłócającego jego skuteczność zależy przede wszystkim od rodzaju sygnału zakłócającego, warunków propagacyjnych oraz zastosowanej techniki [5] i rodzaju zakłóceń [1][3]. W kolejnych punktach artykułu omówiono parametry techniczne istniejących systemów zakłócających oraz miary, które są pomocne do określenia skuteczności zakłócania. Następnie dla określonych scenariuszy działania porównano efektywność zakłócania systemów, zróżnicowanych pod kątem zastosowanych rozwiązań technicznych i koncepcji działania. W podsumowaniu wskazano najbardziej efektywne rozwiązanie dla danego scenariusza pracy i przyjętych parametrów technicznych. 1
1 SYSTEMY ZAKŁÓCAĄCE I ICH PARAMETRY TECHNICZNE Systemy zakłócające odgrywają istotną rolę w czasie prowadzenia walki elektronicznej i służą przede wszystkim do obezwładniania środków radiowych przeciwnika. Elementami wykonawczymi takich systemów są stacje zakłóceń, które w zależności od zastosowania różnią się budową jak i osiąganymi parametrami technicznymi. Można jednak wyróżnić pewne cechy wspólne, które charakteryzują te urządzenia: zakres częstotliwości, moc promieniowania, szybkość przestrajania, dobór parametrów sygnału zakłócającego, możliwość oceny skuteczności zakłóceń. Stacje zakłóceń pracują jako urządzenia stacjonarne, mobilne, pokładowe montowane na pojazdach polowych, w samolotach i śmigłowcach. Rozwój technologii i postęp w miniaturyzacji elementów elektronicznych pozwalają budować przenośne stacje zakłóceń, montowane na bezzałogowych statkach latających (BSL) o niewielkim udźwigu oraz wystrzeliwane/zrzucane w miniaturowych zasobnikach. W obecnej chwili każda nowoczesna armia dysponuje własnymi systemami zakłócającymi. Również w Polsce powstało kilka systemów zakłócających, które przeważnie stanowią część systemu WE. Przykładem mogą tu być takie systemy jak Przebiśnieg, czy Kaktus, które jako zautomatyzowane systemy walki elektronicznej posiadają podsystemy: dowodzenia, analizy operacyjnej i technicznej, nasłuchu, namierzania oraz zakłócania. System Kaktus pracuje na szczeblu operacyjnym w zakresie HF, natomiast Przebiśnieg na szczeblu taktycznym w zakresie VHF, UHF. Stacje zakłóceń obu systemów umożliwiają prowadzenie zakłóceń selektywnych, zaporowych oraz dezinformujących i mogą pracować zarówno w układzie pracy zdalnego starowania jak i autonomicznym. [4, 5] Poniżej przedstawiono, krótkie informacje i parametry techniczne przykładowych systemów zakłócających, będących na wyposażeniu innych państw. Są to systemy i pojedyncze stacje zakłóceń służące do zakłócania łączności fonicznej i wymiany danych za pomocą takich środków jak radiostacje KF i UKF [6 8]: Mandat-B1E System produkcji ukraińskiej, przeznaczony do automatycznej lokalizacji źródeł emisji oraz generacji zakłóceń zaporowych. W skład pełnego systemu wchodzi 7 stacji: R-330RD (stacja rozpoznania), R330KV1 (stacja zakłóceń, pasmo HF), R-330UV1 (stacja zakłóceń, pasmo UHF1), R-330UV2 (stacja zakłóceń, pasmo UHF2). System jest w stanie pokryć obszar powierzchni 60 km na 90 km. Operuje w zakresie częstotliwości od 1,5-1000 MHz. Liman Ukraiński system WE, który umożliwia przeciwdziałanie środkom łączności wykorzystującym tryb FH. W jego skład wchodzą: stacja zarządzania oraz dwie stacje zakłóceń (na pasma 100-400 MHz i 960-1215 MHz). Moc wyjściowa stacji zakłócających dochodzi do 60 kw, przy zasięgu do 200km. R-378AM Automatyczny system zakłócania zakresu HF produkcji rosyjskiej, przeznaczony do wykrywania, namierzania i zakłócania środków łączności. est przystosowany do zakłócania pojedynczych częstotliwości z mocą wyjściową do 1kW. 2
R-934B/BM VHF/UHF Rosyjski system zakłóceń R-934B zaprojektowana w celu zakłócania łączności fonicznej oraz wymiany danych za pomocą pokładowych systemów łączności. Zakres pracy od 100MHz do 400MHz, przy mocy wyjściowej do 500W. Rozpatrując powyższe systemy WE można zauważyć, że ich budowa oraz koncepcja działania są podobne. Zostały opracowane na bazie pojazdów i zapewniają stosunkową dużą moc zakłóceń w celu zwiększenia zasięgu ich działania. Są to typowe rozwiązania do prowadzenia WE, których celem jest prowadzenie skutecznych zakłóceń. Należy jednak zauważyć, że są one kosztowne, a ze względu na ograniczoną mobilność i duże gabaryty, łatwe do wykrycia i zniszczenia. W dalszej części artykułu porównano kilka systemów zakłócających, które różnią się pod względem koncepcji pracy i możliwości technicznych. Uwzględniając miary efektywności zakłócania (pkt. 2) oraz przyjęte modele propagacyjne wykonano symulację dla systemów narzutowych, przenośnych, przewoźnych i pokładowych (pkt. 3, 4). 2 MIARY EFEKTYWNOŚCI ZAKŁÓCANIA Sygnały zakłócające docierające do odbiornika powinny być wystarczająco silne aby uniemożliwiać odtworzenie sygnału użytecznego z prawdopodobieństwem większym od pewnej ustalonej wartości (rys. 1). Przy ich doborze należy uwzględniać nie tylko moc sygnału ale również modulację, geometrię trasy propagacyjnej, czy wysokość instalacji anten [2]. Rys. 1 Schemat układu zakłócania Miarą efektywności zakłócania jest SR (jamming to signal ratio), który przedstawia stosunek mocy sygnału zakłócającego do mocy sygnału zakłócanego S i jest często oznaczany w literaturze jako /S. ego wartość można wyznaczyć z ogólnej zależności przedstawionej poniżej [3]: / S[ dbm] ERP ERPS L LS GR GRT, (1) gdzie: ERP efektywna moc wypromieniowana urządzenia zakłócającego (dbm); ERP efektywna moc wypromieniowana nadajnika (dbm); L L S R S tłumienie propagacji od urządzenia zakłócającego do odbiornika (db); tłumienie propagacji od nadajnika do odbiornika (db); G zysk anteny odbiornika w kierunku urządzenia zakłócającego (dbi); G RT zysk anteny odbiornika w kierunku nadajnika (dbi). W przypadku sygnału analogowego zakłócenie jest skuteczne, gdy wartość / S osiąga 10dB, a sygnał zakłócający jest nadawany w sposób ciągły. W przeciwnym razie jest możliwe 3
odtworzenie fragmentów informacji z kontekstu przekazu (np. podczas transmisji mowy). Natomiast w celu zakłócenia sygnału cyfrowego wartość /S może być mniejsza, na poziomie bliskim 0dB. Ponadto znając postać transmitowanego sygnału cyfrowego można prowadzić inteligentne zakłócanie, w wybranych momentach czasu, gdy przesyłane są informacje wrażliwe np. dane do synchronizacji. Na rysunku 2 przedstawiono wykres zmian BER w zależności od / S, na którym zaznaczono wartość / S dla którego blisko 50 % przesyłanych bitów jest przekłamana. Dalsze zwiększanie mocy zakłóceń w takim przypadku jest bezzasadne. 50% Bit errors Bit error rate 0 (db) /S (db) Rys. 2 Zmiana BER dla różnych wartości Tłumienie propagacyjne zależy od częstotliwości transmitowanego sygnału, geometrii trasy propagacyjnej (wysokości anten nadajnika i odbiornika, wysokości przeszkód terenowych) oraz właściwości terenu (współczynnika przenikalności gruntu, zalesienia, stopnia zurbanizowania). W zależności od zmiany tych wielkości stosuje się różne modele propagacyjne [2][9]. Uwzględniając te zmiany można obliczać / S według różnych zależności [2]. eżeli propagacja fali radiowej jest przyziemna i występuje zarówno pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem jak i urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem, wówczas / S można wyznaczyć z zależności: / S T GRGR n log 10 ( D / ) / 10 TR D S R, (2) STGTRGRT gdzie: T moc nadawana przez urządzenie zakłócające; S T moc nadawana przez nadajnik; G zysk anteny urządzenia zakłócającego w kierunku odbiornika; R G zysk anteny odbiornika w kierunku urządzenia zakłócającego; R G TR zysk anteny nadajnika w kierunku odbiornika; G RT zysk anteny odbiornika w kierunku nadajnika; n stała zależna od warunków propagacyjnych (np. dla fali przyziemnej n 4 ); D TR odległość między nadajnikiem i odbiornikiem; D odległość między urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem. R W przypadku, gdy anteny są podniesione wystarczająco wysoko nad ziemią może pojawić się sygnał związany z odbiciem fali od podłoża. Wówczas / S dany jest wzorem: 4
gdzie: h h T TGRGR h / D TR S, (3) STGTRGRT ht DR wysokość instalacji anteny urządzenia zakłócającego; wysokość instalacji anteny nadajnika. 2 4 Skuteczność zakłócenia można również określić wyznaczając prawdopodobieństwo błędnie odebranego symbolu danych przy założeniu występowania sygnału zakłócającego. Przyjmuje się, że zakłócenia są silne, jeżeli od 5% do 30% transmitowanej informacji nie można odtworzyć, natomiast zakłócenia obezwładniające występują gdy wartość ta przekracza 30%. 3 SCENARIUSZ BADAŃ I ANALIZ Celem przeprowadzonych symulacji było określenie efektywności zakłócania wybranych systemów zakłócających pracujących w różnych warunkach środowiskowych, z różną mocą wyjściową i antenami montowanymi na różnych wysokościach. Do wyznaczenia tłumienności toru radiowego L db wykorzystano dwa uproszczone modele propagacyjne [9]: Free Space (FS) dla otwartej przestrzeni, bez występowania przeszkód terenowych; L db f 20logD, (4) 32,44 20log MHz TR( km) gdzie: f MHz częstotliwość pracy nadajnika wyrażona w MHz ; D odległość między nadajnikiem i odbiornikiem wyrażona w km. TR(km) Two Ray (TR) dla propagacji przyziemnej, uwzględniający wpływ odbicia sygnału od powierzchni ziemi. d 20logh 20logh LdB 120 40log km T R, (5) gdzie: h T wysokość instalacji anteny nadajnika; h wysokość instalacji anteny odbiornika. R Do dalszych analiz przyjęto następujące rodzaje systemów zakłócających: 1. narzutowe: moc 5W, h 1m, model TR; Urządzenia zakłócające niewielkich rozmiarów, przystosowane do montażu w pociskach artyleryjskich/zrzucane z samolotów w zasobnikach, pracujące w niewielkich odległościach od zakłócanych odbiorników przeciwnika. 2. przenośne: moc 20W, h 1, 5 m, h 30m, model TR; Urządzenia zakłócające niewielkich rozmiarów przenoszone przez żołnierzy. 3. mobilne: moc 100W, 1000W, h 3m, h 30 m, model TR; Urządzenia zakłócające przystosowane do montażu na lekkich pojazdach opancerzonych. 4. latające: moc 50W, h 50 m, model FS; Urządzenia zakłócające przystosowane do montażu na pokładzie BSL. 5
Efektywność zakłóceń obliczano z wyrażenia (1), a tłumienie propagacji dla modelu propagacji przyjętego dla danego scenariusza badawczego. Korzystając z poniższej zależności [2][9] ht hr f MHz, (6) 24000 określającej w przybliżeniu strefę zmian warunków propagacji (turnover distance), wyznaczono odległości między nadajnikiem i odbiornikiem, dla których do obliczeń zastosowano określony model propagacji. W przypadku odległości DTR ( km ) FZ km FZ km korzystano z modelu FS, natomiast po jej przekroczeniu z modelu TR. Rys. 3 Schematyczne przedstawienie badanych systemów zakłócających 6
4 WYNIKI I ICH ANALIZA Dla poszczególnych systemów wymienionych w pkt. 3 wyznaczono SR dla różnych wartości mocy sygnału zakłócającego, odległości od odbiornika i wysokości instalacji anten. 1. System narzutowy Moc urządzenia zakłócającego P 5 W, h 1m. Moc nadajnika P T 250mW, 1W, 5W, 20W, 50W, ht 1, 5 m, hr 3m Model propagacyjny TR. Zakłócany link radiowy ftr 1GHz. Odległość między urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem DR - od 200m do 9km Tabela 1 Odległość D R [km] 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 P T [W] D TR [m] h T [m] h R [m] SR [db] dla P =5W, h =1m 0,25 200 1,5 3 9,5 2,4-2,6-6,4-9,6-12,3-14,6-16,7-18,5 0,25 500 1,5 3 25,4 18,4 13,4 9,5 6,3 3,6 1,3-0,7-2,6 1 200 1,5 3 3,5-3,6-8,6-12,4-15,6-18,8-20,6-22,7-24,5 1 500 1,5 3 19,4 12,4 7,4 3,5 0,3-2,4-4,7-6,7-8,6 5 200 1,5 3-3,5-10,6-15,6-19,4-22,6-25,3-27,6-29,7-31,5 5 500 1,5 3 12,4 5,4 0,4-3,5-6,7-9,4-11,7-13,7-15,6 5 1000 1,5 3 21,4 14,4 9,4 5,5 2,4-0,3-2,6-4,7-6,5 20 200 1,5 3-9,5-16,6-21,6-25,4-28,6-31,3-33,6-35,7-37,5 20 500 1,5 3 6,4-0,7-5,6-9,5-12,7-15,4-17,7-19,7-21,6 20 1000 1,5 3 18,4 11,4 6,4 2,5-0,7-3,3-5,6-7,7-9,5 Odległość D R [km] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 50 5000 3 3 8,4-3,6-10,7-15,7-19,5-22,7-25,4-27,7-29,8 50 10000 3 3 20,5 8,4 1,4-3,6-7,5-10,7-13,3-15,7-17,7 50 15000 3 3 27,5 15,5 8,4 3,4-0,5-3,6-6,3-8,6-10,7 Szarym kolorem zaznaczono pola w których SR > 0, gdy zakłócenia są skuteczne Na podstawie wyników przedstawionych w Tabeli nr 1 można stwierdzić, że nawet pojedynczy nadajnik narzutowy jest w stanie skutecznie zakłócić relacje łączności których odległości DTR są większe niż DR, przy porównywalnym poziomie mocy wyjściowej nadajnika i urządzenia zakłócającego. Ze względu na niskie położenie anten (do 1m w przypadku klasycznych anten teleskopowych wysuwanych z pocisku) i nierównomierności terenu możliwe są dodatkowe straty związane z tłumieniem propagacyjnym ośrodka nawet do 20dB. Ponadto na niektórych zakresach częstotliwości (np. VHF) w wyniku niedopasowania anten straty mogą wzrosnąć o kolejne 10dB. Aby temu przeciwdziałać można zastosować anteny odpowiednio dobrane do zakłócanego zakresu częstotliwości oraz maksymalnie wysoko umieścić anteny nadajników np. na gałęziach drzew i krzewów lub dachach budynków. Z uwagi na stosunkowo na niewielkie wymiary urządzeń zakłócających można rozmieścić na kierunku zakłócanego odbiornika kilka działających egzemplarzy dzięki czemu sumaryczna energia zakłóceń wzrośnie, a zatem i zasięg skutecznych zakłóceń. Szacuje się wg zależności (7) [10]: i n n P [ dbm] i P [ dbm] 10log P [ mw ] 10log10 10, (7) i1 i1 że system narzutowy składający się z 10 szt nadajników o mocy 5W każdy, równoodległych od zakłócanego odbiornika uzyskuje zysk do 10dB. W praktyce zysk ten jest większy od 5dB i zależy od stopnia skorelowania poszczególnych sygnałów zakłócających. Oprócz aspektów 7
technicznych należy uwzględnić również aspekty taktyczne, takie jak rozmieszczenie nadajników i ich anten aby zachować optymalne parametry propagacyjne, wyzwalanie na komendę, zarządzanie czasem pracy urządzeń. Pozwoli to na zwiększenie skuteczności i dokuczliwości zakłóceń uzyskując zwiększenie żywotności (czasu pracy urządzeń) w porównaniu do klasycznych urządzeń aktywnych uruchamianych natychmiast po wystrzeleniu/zrzuceniu. 2. System przenośny Moc urządzenia zakłócającego P 20W, h 1, 5 m, h 30 m. Moc nadajnika P T 250mW, 1W, 5W, 20W, 50W, ht 1,5 3m, hr 3m Model propagacyjny TR. Zakłócany link radiowy ftr 2500 GHz. Odległość między urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem DR - od 200m do 5km Tabela 2 Odległość D R [km] 0,2 0,5 1 2 5 P T [W] D TR [m] h T [m] h R [m] SR [db] dla P =20W, h =1,5m 0,25 200 1,5 3 19 3,1-21 -37 0,25 500 1,5 3 35 18 7-5,1-21 1 200 1,5 3 13-2,9-15 -26-43 1 500 1,5 3 29 12 1-11,1-27 5 200 1,5 3 6-9,9-22 -33-50 5 500 1,5 3 22 5-6 -18,1-34 5 1000 1,5 3 34 18 6-6,1-22 20 200 1,5 3 0-15,9-28 -39-56 20 500 1,5 3 16 0-12 -24,1-40 20 1000 1,5 3 28 12 0-12,1-28 20 2000 1,5 3 40 24,1 12 0-16 20 5000 1,5 3 56 40 28 16 0 50 1000 3 3 18 2-10 -22,1-38 50 2000 3 3 30 14,1 2-10 -26 50 5000 3 3 45,9 30 18 6-10 50 10000 3 3 58 42 30 18 2 50 15000 3 3 65 49,1 37, 25 9,1 SR [db] dla P =20W, h =30m 0,25 200 1,5 3 45,0 29,1 17,0 5,0-10,9 0,25 500 1,5 3 60,9 45,0 33,0 20,9 5,0 1 200 1,5 3 39,0 23,1 11,0-1,0-16,9 1 500 1,5 3 54,9 39,0 27,0 14,9-1,0 5 200 1,5 3 32,0 16,1 4,0-8,0-23,9 5 500 1,5 3 47,9 32,0 20,0 7,9-8,0 5 1000 1,5 3 60 44,1 32,0 20,0 4,1 20 200 1,5 3 26,0 10,1-2,0-14,0-29,9 20 500 1,5 3 41,9 26,0 14,0 1,9-14,0 20 1000 1,5 3 54,0 38,1 26,0 14,0-1,9 20 2000 1,5 3 66,0 50,1 38,1 26,0 10,1 20 5000 1,5 3 81,9 66,0 54,0 41,9 26,0 50 1000 3 3 44,0 28,0 16,0 4,0-12,0 50 2000 3 3 56 40,1 28,0 16,0 0,1 50 5000 3 3 71,9 56,0 44,0 31,9 16,0 50 10000 3 3 84,0 68,0 56,0 44,0 28,0 50 15000 3 3 91,0 75,01 63,0 51,0 35,1 Z uzyskanych wyników przedstawionych w Tabeli nr 2 można odnotować, że pojedyncze urządzenie jest w stanie zakłócać prawie wszystkie relacje na małych odległościach rzędu 500m. Stosując anteny logoperiodyczne [Rys. 4],. można uzyskać dodatkowe wzmocnienie sygnału do 4dB dla zakresu częstotliwości 500MHz i do 10 db dla wyższych częstotliwości 8
Żołnierze mogą też wykorzystać dodatkowy zysk związany z wysokością umieszczenia anteny urządzenia zakłócającego, przenosząc ją na wysokie drzewa, dachy budynków lub ich wyższe piętra. W drugiej części tabeli nr 2 zaprezentowano SR dla anteny umieszczonej na wysokości 30m co dało ponad 25dB zysku i umożliwiło skuteczne zakłócanie na odległościach rzędu 1km. est to związane z mniejszym tłumieniem sygnału emitowanego z wysoko umieszczonej anteny. Dodatkowo tak jak w przypadku systemu narzutowego możliwe jest użycie kilku nadajników zakłócających w celu zwiększenia SR wykorzystując efekt sumowania mocy w odbiorniku. Rys. 4 Przykładowe anteny logoperiodyczne o krótkim czasie rozkładania, możliwe do zastosowania w przenośnych systemach zakłócających 3. System mobilny Moc urządzenia zakłócającego P 100 W, P 1000 W, h 3 m, h 30 m. Moc nadajnika P T 250mW, 1W, 5W, 20W, 50W, ht 1,5 3m, hr 3m Model propagacyjny TR. Zakłócany link radiowy ftr 2500 GHz. Odległość między urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem DR - od 1km do 30km Tabela 3 Odległość D R [km] 1 2 5 10 15 P T [W] D TR [m] h T [m] h R [m] SR [db] dla P =100W, h =3m 0,25 200 1,5 3 4,1-8 -24-36 -43 0,25 500 1,5 3 20 8-8 -20-27,1 1 200 1,5 3-2,1-14 -30-42 -49 1 500 1,5 3 14 2-14 -26-33,1 5 200 1,5 3-9,1-21 -37-49 -56 5 500 1,5 3 7-5,1-21 -33-40,1 5 1000 1,5 3 19 7-9 -21-28 20 500 1,5 3 1-11,1-27 -39-47 20 1000 1,5 3 13 1-15 -27-34 20 2000 1,5 3 25,1 13-3 -15-22 20 5000 1,5 3 41 29 13 1-6,1 50 1000 3 3 3-9 -25-37 -44,1 50 2000 3 3 15 3-13 -25-32 50 5000 3 3 31 19 3-9 -16,1 50 10000 3 3 43 31 15 3-4,1 50 15000 3 3 50 38 22,1 10 3,00 Odległość D R [km] 5 10 15 20 25 30 P T [W] D TR [m] h T [m] h R [m] SR [db] dla P =1000W, h =30m 0,25 200 1,5 3 6-6 -13-18 -22-25 0,25 500 1,5 3 22 10 3-2,1-6 -9 1 200 1,5 3 0-12 -19-24 -28-31 1 500 1,5 3 16 4-5 -8,1-12 -15 9
5 200 1,5 3-7 -19-26 -31-35 -38 5 500 1,5 3 9-5 -12-15,1-19 -22 5 1000 1,5 3 21,1 9 2-3 -7-10,1 20 500 1,5 3 3-9 -16,1-21,1-25 -28 20 1000 1,5 3 15,1 3-4 -9-13 -16,1 20 2000 1,5 3 27 15,1 8 3-1 -4 20 5000 1,5 3 43 31 24 19 15,1 12 50 1000 3 3 5-7 -14-19 -23-26,1 50 2000 3 3 17,1 5-2 -7-11 -14 50 5000 3 3 33 21 14 9 5 2 50 10000 3 3 45 33 26 21 17,1 14 50 15000 3 3 52,1 40 33 28 24 21 Z uzyskanych rezultatów przedstawionych w tabeli nr 3 wynika, że pojedyncze urządzenie 100W montowane na wozie bojowym jest w stanie zakłócać prawie wszystkie relacje jedynie na małych odległościach rzędu 1km. Stosując systemy zakłócające o mocy 1kW i antenach logoperiodycznych przy bezpiecznych odległościach od celu 20km, stacje tego typu są w stanie zakłócić tylko linki radiowe o dużych długościach rzędu 2km dla radiostacji 20 i 50W. Stacje dużej mocy tego typu są nieefektywne w przypadku linków radiowych o niewielkiej długości 200-500m dla radiostacji doręcznych i do 1000m dla przenośnych i przewoźnych. 4. System latający na BSL Moc urządzenia zakłócającego P 50 W, h 50 m. Moc nadajnika P T 250mW, 1W, 5W, 20W, 50W, ht 1,5 3m, hr 3m Model propagacyjny FS. Zakłócany link radiowy ftr 2500 GHz. Odległość między urządzeniem zakłócającym a odbiornikiem DR - od 200m do 15km Tabela 4 Odległość D R [km] 0,2 0,5 1 2 5 10 15 P T [W] D TR [m] h T [m] h R [m] SR [db] dla P = 50 W, h = 50 m, f 500 MHz 0,25 200 1,5 3 49,5 37,5 25,5 13,5-2,5-14,5-21,6 0,25 500 1,5 3 65,5 53,5 41,4 29,4 13,5 1,4-5,6 1 200 1,5 3 43,5 31,5 19,5 7,5-8,5-20,5-26,6 1 500 1,5 3 59,5 47,5 35,4 23,4 7,5-4,6-11,6 5 200 1,5 3 36,5 24,5 12,5 0,5-15,5-27,5-33,6 5 500 1,5 3 52,5 40,5 28,4 16,4 0,5-11,6-18,6 5 1000 1,5 3 64,5 52,5 40,5 28,4 12,5 0,5-6,6 20 200 1,5 3 30,5 18,5 6,5-5,6-21,5-31,5-39,6 20 500 1,5 3 46,5 34,5 22,4 10,4-5,5-17,6-24,6 20 1000 1,5 3 58,5 46,5 34,5 22,4 6,5-5,5-12,6 20 2000 1,5 3 70,5 58,5 46,5 34,5 18,5 6,5-0,5 20 5000 1,5 3 86,5 74,5 62,4 50,4 34,5 22,4 15,4 50 1000 3 3 48,5 36,5 24,4 12,4-3,5-15,6-22,6 50 2000 3 3 60,5 48,5 36,5 24,4 8,5-3,5-10,6 50 5000 3 3 76,4 64,4 52,4 40,4 24,4 12,4 5,4 50 10000 3 3 88,5 76,5 64,43 52,4 36,5 24,4 17,4 50 15000 3 3 95,5 83,5 71,5 59,4 43,5 31,5 24,4 Skuteczność zakłócania stacji instalowanych na obiektach latających jest duża ze względu na stosunkowo dużą wysokość instalacji anteny nadawczej i małe odległości od zakłócanego odbiornika, które to parametry można łatwo modyfikować. Z uzyskanych rezultatów (tabela nr 4) wynika, że można efektywnie zakłócić nie tylko relacje łączności, w których odległości DTR są większe niż DR, ale również takie gdy urządzenie zakłócające jest znacznie dalej niż urządzenia nadawczo-odbiorcze przeciwnika, przy porównywalnym 10
poziomie mocy wyjściowej transmitowanych sygnałów. Zwiększając wysokość lotu (wysokość anteny) uzyskuje się polepszenie warunków propagacyjnych (mniejsze tłumienie). Efekt wzmocnienia sygnału w odbiorniku jest w tym przypadku większy niż zwiększenie mocy nadajnika przy jednoczesnym zachowaniu wysokości lotu. 5 PODSUMOWANIE WYNIKÓW I WSKAZANIE EFEKTYWNYCH ROZWIĄZAŃ System zakłócający na bezzałogowym statku latającym jest najbardziej optymalnym rozwiązaniem do aktywnego obezwładniania systemów łączności przeciwnika wykorzystującego linki radiowe o małej i średniej długości. Umożliwia on operowanie na niskich wysokościach nad terenem przeciwnika blisko zagłuszanych odbiorników. Zapewnia mu to przewagę skuteczności zakłóceń (wysoki SR) nad klasycznymi systemami dużej mocy, które operują z własnego terytorium, często na dużych odległościach zapewniających im podstawową ochronę przed ogniem przeciwnika. Dodatkowo wykorzystując mechanizmy zakłócania odzewowego i zdalnego sterowania pracą takich obiektów latających zwiększa się ich skuteczność i czas życia (ze względu na mniejsze prawdopodobieństwo wykrycia działania). Wykorzystując więcej takich systemów pracujących w różnych zakresach częstotliwości w celu pokrycia całego wykorzystywanego przez przeciwnika pasma, można izolować wybrane obszary walk i praktycznie całkowicie sparaliżować łączność przeciwnika. Kolejnym rozwiązaniem, skutecznym do izolacji wybranych obszarów walk, są systemy narzutowe wystrzeliwane lub zrzucane na terytorium przeciwnika. Podobnie jak system na BSL wykorzystują one przewagę możliwości rozmieszczenie w niewielkiej odległości od zakłócanego odbiornika i mimo mniejszych mocy mogą skutecznie paraliżować łączność na obszarze w pobliżu miejsca ich upadku. Charakteryzują się jednak prostszą konstrukcję i z założenia ograniczonym czasem życia. Mogą służyć do zagłuszania ograniczonych zakresów częstotliwości (energia zakłóceń musi być skupiona w wąskich pasmach). Obecnie postęp technologiczny umożliwia konstrukcję narzutowych systemów odzewowych, które mogą skutecznie przeciwdziałać mechanizmom unikania zakłóceń ECCM stosowanym przez przeciwnika. Efektywnym rozwiązaniem przydatnym w obronie i ataku są przenośne systemy zakłócające noszone przez pojedynczych żołnierzy, którzy mogą wykorzystać lokalne warunki terenowe aby zapewnić sobie przewagę w walce elektronicznej umieszczając anteny na dostępnych w miejscu walki elementach konstrukcji/drzewach/budynkach w celu podniesienia wysokości anten i zapewnienia wysokiego SR. Mobilne środki zakłócające z antenami montowanymi na pojazdach mogą być jedynie uzupełnieniem wyżej wymienionych systemów ze względu na konieczność operowania z większej odległości i związaną z tym ograniczoną skutecznością. Mogą być one skuteczne do zagłuszania linków radiowych o dużych długościach np. większych niż 5km tzn. relacji z przełożonymi. Stacje zakłóceń dużej mocy z podobnych względów mają zbliżoną skuteczność tzn. na odległościach taktycznych rzędu 15 20km nie są w stanie efektywnie zakłócić relacji na krótkich linkach DTR <2km. Biorąc pod uwagę stosunek efektywności do kosztów danego rozwiązania przydatność dużych i ciężkich systemów jest bardzo ograniczona. Dodatkowo uwzględniając fakt, że znajdują się one na wysokiej pozycji listy celów do zniszczenia oraz ze względu na gabaryty i ograniczoną mobilność ich czas pracy operacyjnej jest znacząco ograniczony. 11
LITERATURA 1. K. Wilgucki, R. Urban, G. Baranowski, P. Grądzki, P. Skarżyński, Selected Aspects of Effective RCIED amming, MCC2012. 2. R. A. Poisel, Modern Communications amming Principles and Techniques, Second Edition, Artech House, Inc., 2011. 3. B. Grochowina, P. Kaniewski,. Milewski, A. Sala, Podsystem zakłóceń zautomatyzowanego systemu walki elektronicznej - doświadczenia i zalecenia. KNTWE'10, VIII Konferencja Naukowo Techniczna. Pisz 2010 4. http://www.cenzin.pl; 5. http://www.cslii.wp.mil.pl; 6. http://www.ste.com.ua; 7. http://en.uos.ua; 8. A. Sala, System walki radioelektronicznej Federacji Rosyjskiej, KNTWE 2012; 9. D. L Adamy, Tactical Battlefield Communications Electronic Warfare, Artech House, 2009 10. A. Graham, Communications, Radar and Electronic Warfare, ohn Willey& Sons, Inc., 2011. 12