Fortschrittliche elektromagnetische Umgebungssimulation für moderne EW-Systeme

Weißbuch:Verteidigung

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Der Bereich elektromagnetischer Spektrumoperationen (EMSO) umfasst die Ausbeutung, den Angriff und den Schutz von Vermögenswerten in der dynamischen elektromagnetischen Umgebung (EME). Eine Teilmenge, die elektromagnetische Kriegsführung (EW), entwickelt sich mit zunehmender Komplexität des Spektrums und erfordert Simulationen zur Bewertung neuer und verbesserter EW-Systeme gegen fortschreitendes Radar und Störungen. Dieses Whitepaper, das erste einer dreiteiligen Reihe, stellt grundlegende EW-Konzepte vor und befasst sich mit der technischen EME-Szenariogenerierung und Systemimplementierung.

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Übersicht

Dieses Whitepaper „Elektromagnetische Umweltsimulation für EW-Systeme – Teil 1“ von Rohde &Schwarz bietet eine umfassende Einführung in elektromagnetische Spektrumoperationen (EMSO) und Umwelterzeugungstechnik, die für das Testen und Entwickeln elektronischer Kriegsführungssysteme (EW) von entscheidender Bedeutung sind.

Das Dokument beginnt mit der Definition von EMSO und EW und betont die Notwendigkeit, komplexe elektromagnetische Betriebsumgebungen (EMOE) zu simulieren, die den realen Bedingungen sehr ähnlich sind. Eine genaue Simulation ist aufgrund der unerschwinglichen Kosten, Sicherheitsrisiken und der Unpraktikabilität von Live-Tests unter freiem Himmel für moderne Multi-Bedrohungsszenarien, die zahlreiche Emittenten, Wellenformen und Umgebungsfaktoren umfassen, von entscheidender Bedeutung.

Es beschreibt die Abstraktionsebenen bei EMSO-Tests, von Simulationen auf Komponentenebene in der Entdeckungsphase bis hin zu komplexen, integrierten System-of-Systems-Tests auf Theater- oder Kampagnenebene. Dieser mehrschichtige Ansatz stellt sicher, dass die Testgenauigkeit den betrieblichen Anforderungen entspricht, und unterstützt alles von der Forschung und Entwicklung bis hin zur vollständigen Missionsprobe.

Entscheidend für die Simulationstreue ist die Verwaltung der „Wahrheit“ in drei Phasen:Simulationswahrheit (Genauigkeit des Szenariomodells), Kammerwahrheit (korrekter HF-Stimulus, der dem zu testenden Gerät (DUT) oder System Under Test (SUT) präsentiert wird) und DUT/SUT-Wahrheit (die Reaktion und Wahrnehmung des Systems). Das Papier befürwortet strenge Verifizierungs-, Validierungs- und Akkreditierungsprozesse (VV&A), um die Zuverlässigkeit und Verantwortlichkeit dieser Simulationen zu gewährleisten.

Das Dokument erläutert außerdem die Bausteine der Umwelterzeugung, darunter Bibliotheken mit realen Bedrohungsdaten und -wellenformen, die Erstellung von Szenarios, die Erzeugung digitaler Ausgänge und die Erzeugung von HF-Signalen, die entweder über Funk (OTA) oder durch Direkteinspeisung (DI) bereitgestellt werden. Es verdeutlicht die Kompromisse zwischen diesen Methoden hinsichtlich der Komplexität und Flexibilität der Kalibrierung.

Die Mechanik von Gebäudeszenarien umfasst die Darstellung von Emittern als physikalische HF-Quellen, die durch Wellenformen (z. B. Pulse Descriptor Words (PDW) oder I/Q-Daten), Antennenmuster, Bewegung und Modusänderungen gekennzeichnet sind. Die Bedrohungsmodellierung integriert Missions-, Signatur-, Objekt- und Geodaten, um realistische, dynamische Bedrohungsumgebungen zu erstellen, die oft Tausende gleichzeitiger Modi umfassen.

Das Dokument erörtert das Szenariokomplexitätsmanagement, von einfachen Einzel-Emitter-/Geräte-Einsätzen bis hin zu Multi-Emitter- und Multi-DUT-Szenarien mit Bewegungs- und Modusanpassung, unterstützt durch moderne Hochleistungs-Computing-Ressourcen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die EMSO-Umweltsimulation ein komplexes, aber unverzichtbares Werkzeug zur Entwicklung, Prüfung und Validierung von EW-Systemen unter realistischen Bedingungen ist und sicherere, kostengünstigere und äußerst flexible Bewertungen als herkömmliche Ansätze ermöglicht.

Zu den Referenzen gehören relevante DoD-Doktrinen und -Strategien, die die strategische Bedeutung der Überlegenheit des elektromagnetischen Spektrums und der Genauigkeit der Modellierung hervorheben.

Insgesamt bietet das Papier grundlegendes Wissen, das für EW-Ingenieure, Tester und Programmmanager unerlässlich ist, die sich mit den Herausforderungen der Simulation und Validierung anspruchsvoller elektromagnetischer Umgebungen in der modernen Kriegsführung befassen.