اهمیت استراتژیک جنگ الکترونیک (EW)

اهمیت استراتژیک جنگ الکترونیک برای امنیت ملی، حفظ و توسعه قابلیت سیستمها و ارگانهای دفاعی کشور بر کسی پوشیده نیست. نارسایی های سیستمهای دفاعی از این دیدگاه که به ویژه طی جنگ اخیر بیش از پیش واضح شد، دلایل قانع کننده ای در خصوص فوریت و اهمیت مسئله بدست می دهد.

تکنولوژی بکار رفته در سیستمهای رادار و مخابرات نظامی موجود در کشور، اغلب به دهه های 60 و 70 میلادی وگاه پیش از آن تعلق دارد و با توجه به اینکه نظام دفاعی کشور بر این سیستمها استوار است، رفع نقایص و نوسازی آنها در زمینه جنگ الکترونیک می بایست یکی از اهداف اصلی تحقیقات در خصوص سیستم های الکترونیک دفاعی محسوب گردد.

پیشرفت چشمگیر سیستمهای الکترونیک در تجهیزات و جنگ افزارهای دفاعی و در مقابل بکارگیری این تجهیزات و نحوه مقابله با اینگونه سیستمها و تجهیزات، هر دو در دانش امروزه نظامی دارای اهمیت و جایگاه ویژه ای می باشند.

لذا علوم مرتبط با حملات الکترونیکی، حفاظت الکترونیکی در مقابل این حملات و سیستمهای پشتیبانی الکترونیک در زمینه تسلیحات و سیستمهای ارتباطی، امروزه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و ضرورت پرداختن به آنها دو چندان شده است.

گفتن و اندیشیدن در زمینه جنگ الکترونیک دامنه ای وسیع دارد و روزی نیست که در این عرصه خبر از تحولی تازه شنیده نشود. در نتیجه ضرورت دارد در کشور ما نیز همچون کشورهای دیگر، کارشناسان و محققین این حوزه خاص گرد هم آمده و با ارائه یافته ها و تجارب ارزنده خود از پیشرفتهای جهانی و فعالیتهای داخلی، رشد توسعه و تعمق این رشته خاص را در عرصه های مختلف کاربردی – تحقیقاتی تسریع کرده و باید و شاید های علمی و آموزشی را در معرض نقد آگاهانه قرار دهند.

رشد روزافزون سیستمهای الکترونیکی در تجهیزات و جنگ افزارهای نظامی و بموازات آن بکارگیری تجهیزات ضد الکترونیکی و همچنین انجام اقدامات دیگری جهت مقابله با این گونه سیستمها، هر دو در دانش نظامی از اعتبار بالائی برخوردار است. این رشته خاص که جای خود را در علوم نظامی به خوبی بازکرده است به جنگ الکترونیک ( EW [1] ) یا “نبرد الکترومغناطیسی” (EC [2] ) معروف گردیده است.

مضمون اساسی جنگ الکترونیک عبارت است از :

• شناسایی امکانات و توانایی های دشمن به ویژه تجهیزات و سیستمهای الکترونیکی او.
• محروم کردن یا حداقل کاهش دادن استفاده موثر دشمن از طیف امواج الکترومغناطیس.
• تقلیل یا ممانعت از تاثیر اقدامات خصمانه الکترونیکی دشمن.

براساس تعاریف فوق اقدامات جنگ الکترونیک در قدیمی ترین تعریف بصورت زیر تقسیم بندی می شود.

الف) اقدامات شناسائی الکترونیک ( ER [3] )که خود از چند قسمت زیر تشکیل شده است:

1- شناسائی استراتژیک   sigint [4]

2- اطلاعات الکترونیکی Elint [5]

3- اطلاعات مخابراتی     Comint [6]

1- Electronic warfare (EW)

2- Electromagnetic conflict (Ec)

3- Electronic Reconnaissance

4- Signal intelligence

5- Electronic intelligence

6- Communication intelligence

مقدمه

برای دستیابی و امکان برقراری ارتباط امن بین یگانها می توان از روشها و تکنولوژیهای پیشرفته ای استفاده کرد. مثلاً می توان زمان و حجم مکانی را که یک شخص غیر مجاز می تواند ارتباط مخابراتی را دچار وقفه یا اخلال کند کاهش داد. در این صورت می توان حجم مخابراتی بزرگتری را بین واحدهای زیادی در یک مساحت جغرافیایی وسیع مهیا ساخت. در این فصل هدف ما بررسی انواع روشها و تکنیکهای به کار رفته در  زیر شاخه‌ مربوط به آنتن، در شاخه‌ مخابرات حفاظتی الکترونیکی می‌باشد.

محدوده انتشار سگینال بستگی به فرکانس کار، توان خروجی فرستنده و انتخاب آنتن دارد. مشخصات آنتن و جهت آن قدرت سیگنال انتشار یافته را در تمامی جهات تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین در انتخاب نوع آنتن و الگوریتمهای مربوط به آن باید به صورتی اقدام نمود که کمترین در محدوده پوشش دهی، قبلیت جهت دهی به پرتو ارسالی، قابلیت کاهش اثرات تداخل و … را برای انتشار امواج آنتن  فراهم نمود در این صورت می‌توان محافظت الکترونیکی را در انتشار امواج نمود.

آنتنهای  EP  که برای ایجاد امنیت انتشار به کار می‌روند شامل موارد زیر است:

الف) آنتن های گین بالا یا متمرکز[1]

ب) آنتن های با قابلیت جهت دهی صفر[2]

ج) آنتن های الگوریتم حداکثر سیگنال به نویز

د) آنتن های الگوریتم حداقل مقدار منبع[3]

آنتن های گین بالا یا متمرکز

این آنتنها قابلیت جهت یابی و دنبال کردن گونه های مختلفی از سیگنال از قبیل (FDMA,TDMA,CDMA) را با قابلیت کمینه سازی سیگنالهای تداخلی و بیشینه کردن سیگنال مورد نظر را دارند. و به منظور شناسایی پیوسته توان سیگنال مناسب، سیگنالهای چندمسیری و سیگنالهای تداخلی، از الگوریتمهای پیچیده ای استفاده می کند و در عین حال راستای دریافت هر کدام از سیگنالها را تشخیص داده و الگوی تشعشعی خود را با توجه به آنها بهینه می کند.

روشهای شکل دادن پرتو

برای شکل دادن پرتو روشهای مختلفی وجود دارد که برخی از آنها ساده و برخی پیچیده اند در ادامه به بررسی برخی از آنها  می پردازیم.

• الف) در ساده ترین شکل دهی پرتو، برای تمامی عناصر آرایه یک وزن مساوی انتخاب می کنند که به آن شکل دهنده پرتوی سینتی سایزر با جمع و تاخیر نیز گفته می شود. این آرایه پاسخ واحدی در جهت دید دارد. این بدان معنی است که متوسط توان خروجی پردازشگر به خاطر وجود منبعی در راستای دید برابر توان منبع می باشد. برای جهت دهی آرایه در راستایی خاص فازها بطور مناسب انتخاب می شوند. زمانی که هیچ گونه جمر جهت داری در فرکانس سیگنال وجود نداشته باشد، این نوع شکل دادن پرتو، حداکثر SNR را تولید خواهد کرد ولی بازدهی آن در حضور کمی جمر جهتدار به شدت افت می کند.
• ب) شکل دهنده پرتو با جهت دهی صفر نوع دیگری از شکل دهنده پرتو است که با ایجاد صفر پرتو در راستای یک موج صفحه ای معلوم می تواند آن را حذف کند. این روش برای حذف کردن تداخلهای قوی و در پاسخ به محیط های چند تداخلی بسیار خوب عمل می کند. هرچند پیاده سازی آن برای حذف یک منبع تداخلی ساده و آسان است ولی با افزایش تداخل ها پیاده سازی آن مشکل تر می شود.
• ج) نوع دیگر از شکل دهنده پرتو بهینه است که به نامهای ترکیب کننده بهینه یا شکل دهنده پرتو با پاسخ دهی بدون اعوجاج و یا حداقل واریانس نیز معروف است.

استفاده از آنتن های هوشمند یا آنتن های با قابلیت ارسال صفر

استفاده از این آنتن ها و بهره گیری از قابلیت های مختلف آنها بسیاری از مشکلات امنیت انتشار را حل می نماید. این آنتنها که توانایی تغییر هوشمندانه پترن خود را دارند، می توانند کمترین تشعشعات را در روستاهای غیر از راستای مطلوب ایجاد نمایند. و از طرف دیگر با توجه به توانایی شناسایی تداخل می توانند در راستای اخلال گرهای دشمن صفر ارسال نمایند و بدین ترتیب نسبت سیگنال به اختلال را افزایش دهند.

تشکیل دهنده پرتو با جهت دهی صفر

برای از بین بردن موج صفحه ای که از یک راستای معلوم به آرایه می رسد به کار می رود، در حقیقت یک صفر در الگوی گیرندگی آنتن در راستای مربوط به آن موج صفحه ای ایجاد می کند.

یکی از ابتدائی ترین روشها برای این منظور روش Dicanne می باشد که این عمل را با جهت دهی یک پرتوی سنتی در راستای منبع و تخمین سیگنال رسیده از یک جهت معلوم و سپس تفاضل این خروجی از هر عنصر انجام می دهد. تخمین سیگنال رسیده به کمک شکل دهنده پرتوی جمع و تاخیر که از شیفت ریجسترهایی برای ایجاد تاخیر موردنیاز هر عنصر استفاده می کند انجام می شود. این تخمین به گونه ای است که سیگنال رسیده از جهت هدایت پرتو بعد از تاخیر در فاز ظاهر می شود سپس این شکل موجها با وزنهای مساوی جمع شده و بعد از تاخیر از هر عنصر کم می شود این روال برای حذف تداخلهای قوی بسیار موثر است و برای محیطی با چندین تداخل تکرار می شود.

آنتن های الگوریتم حداکثر سیگنال به نویز

در قسمت (4-2-1) اشاره شده که یک نوع شکل دهنده پرتو، شکل دهنده بهینه است که در این روش جهت حداکثر کردن سیگنال به نویز خروجی نیازی به دانستن جهت و سطح توان تداخل و نویز زمینه ندارد این روش با فرض تمامی منابع به عنوان تداخل و پردازشگر به عنوان یک معکوس ماتریس نویز – تنها (NAMI) یا فیلتر حداکثر احتمال (ML) وزنها بدست می آیند. همچنین با فرضهای فوق تخمین ML از توان منبع نیز پیدا می شود حداقل کردن نویز خروجی و ثابت نگه داشتن توان سیگنال در اصل همان حداکثر کردن سیگنال به نویز خروجی است. از آنجائیکه آرایه ای با L عنصر، L-1 درجه آزادی دارد و یک درجه آزادی به محدودیت راستای دید اعمال می شود تعداد تداخلهای ممکن با این روش باید کمتر از L-2 تا باشد.

 الگوریتم حداقل مقدار منبع مقید

الگوریتم LMS زمانی که وزنها تحت محدودیت هایی در هر تکرار قرار می گیرند به الگوریتم مقید موسوم می باشد. در غیر اینصورت غیر مقید می گویند. حالت غیر مقید بیشتر زمانی که وزنها با استفاده از یک سیگنال مرجع بهبود می یابند، قابل استفاده می باشد و از هیچ اطلاعاتی راجع به جهت سیگنال استفاده نمی کند.

الگوریتم حداقل مقدار منبع نرمالیزه شده

در این الگوریتم اندازه گام متغیر می باشد و از اندازه گام وابسته به داده در هر تکرار استفاده
می کند.

در این الگوریتم به تخمین مقادیر ویژه ماتریس همبستگی یا تریس[4] آن برای انتخاب ماکزیمم اندازه گام مجاز، نیازی نیست. الگوریتم فوق عملکرد همگرایی بهتر و حساسیت سیگنال کمتری در مقایسه با الگوریتم LMS معمولی دارد.

1- Higgins/Narrow Beam

2-  Null steering

3- Least mean sourarc Algoritm

4- ‏‏Trace