Elektronik Harp Teknolojileri (3)
- Ajans BK
- 4 Haz 2024
- 7 dakikada okunur
Fraunhofer Yüksek Frekans Fiziği ve Radar Teknikleri Enstitüsü'ndeki (FHR), DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü ile Alman-Fransız Araştırma Enstitüsün (ISL) tarafından yürütülen uydu, frekans, radar gibi elektronik savaş sistemleri geleceğin savaş teknolojileri ve savaşların hangi boyutlarda olacağına dair ilginç fikirler veriyor.
Çalışılan teknolojilerin 3. bölümünü sunuyoruz.
9. PAKET BİLGİ: YÜKSEK FREKANSLI UYGULAMALARA YÖNELİK MALZEMELER
"Bilgi çağında bile ihtiyacınız olan veriyi elde etmek bazen kolay olmuyor: Örneğin yüksek frekans teknolojisinde antenler için ihtiyaç duyulan elektromanyetik malzeme parametreleri. Web tabanlı bir katalog ilk kez bu parametreleri tek bir kaynaktan sağlayacak.
Yüksek frekans teknolojisindeki uygulamalar için kullanılabilecek malzeme yelpazesi geniştir: çeşitli manyetik, dielektrik, iletken ve emici malzemeler dikkate alınmaktadır. Her birinin kendine özgü malzeme parametreleri vardır. Özellikle yüksek frekans uygulamalarına yönelik anten yapılarının, besleme ağlarının ve platformların simülasyonları için bu parametrelerin tam olarak bilinmesi gerekmektedir, aksi takdirde simülasyon sonuçları çok doğru olmayacaktır. Diğer bir zorluk ise malzeme parametrelerinin frekansla birlikte değişmesidir; malzemeye bağlı olarak bazen daha fazla, bazen daha az. Simülasyon araçlarında, yayınlarda ve veri sayfalarında malzemelerin elektromanyetik davranışı hakkında yalnızca sınırlı bilgi bulunabilir. Yeni malzemelerle ilgili bilgi şu anda pek mevcut değil. Ek olarak, genellikle her malzeme için yalnızca birkaç anahtar değer verilir; daha düşük frekanslardaki belirli parametreler için yalnızca ekstrapolasyon kalır, ancak bu, gerçeklikten büyük ölçüde sapabilir. Aynı durum malzemelerin değişen sıcaklıklardaki davranışları için de geçerlidir.
Fraunhofer FHR'de parametrelerin ölçümü
Fraunhofer FHR'de her bir malzemenin karakteristik parametrelerini farklı ayarlarla ve farklı frekans aralıklarında ölçme olanağı mevcuttur. Bununla birlikte, bu tür ölçümler zaman alıcı ve maliyet yoğun bir girişimdir: İlk önce cihazın kalibre edilmesi gerekir, ardından ölçüm belirsizliğini tahmin etmek için malzemenin birkaç kez ölçülebilmesinden önce kurulumun daha fazla malzeme ile doğrulanması gerekir.
Web tabanlı katalog
Fraunhofer FHR'deki araştırmacılar ilk kez, ölçüm belirsizliği de dahil olmak üzere belirlenen tüm parametreleri web tabanlı bir katalogda derliyor; proje 2024 ortasına kadar sürecek. Veritabanının temel çerçevesi, web arayüzünün prototipi gibi halihazırda mevcuttur. 15 malzemenin parametreleri de zaten eklenmiş durumda ve trend giderek artıyor. Şu anda veritabanı hala bir test sunucusunda çalışıyor; önümüzdeki aylarda tüm Fraunhofer FHR'nin erişimine açılacak. Araştırmacılar daha sonra diğer şeylerin yanı sıra malzemeleri birbirleriyle karşılaştırabilecek veya belirli karakteristik değerlere sahip malzemeleri özel olarak arayabilecekler. Bir sonraki adımda kataloğa metamalzemeler de dahil edilecek: Özel bileşimleri nedeniyle dalga etkisi yaratan malzeme bileşimleri. Veritabanının diğer adayları ise 3D baskılı materyallerdir. Burada, yazıcı tipine ve proses parametrelerine bağlı olarak hem ham madde hem de basılı malzeme için parametreler belirtilmelidir. Uzun vadede platformun Avrupa pazarına sunulması düşünülebilir. "
10- DİZİ ANTENLER İÇİN GENİŞLETİLMİŞ TARAMA ARALIĞI
"Dizi antenlerinin tarama aralığı fiziksel olarak sınırlıdır. Uzun vadede elektronik olarak ayarlanabilen meta materyallerle genişletilebilir. Prototip, 3D-Druckteknolojisi ile üretilmiştir ve galvanizli metal kaplama ile üretilmiştir.
Ürün geliştiricileri, geliştirme ve tasarımda mümkün olduğunca fazla özgürlük istiyor. Geleneksel malzemelerin aksine, meta malzemelerin özellikleri ve frekans özellikleri geliştiricilerin kendileri tarafından ayarlanabiliyor; hatta doğada oluşmayan değerler bile mümkün. Örneğin dalgaların belirli frekans aralıklarında yayılamayacağı malzemeler üretilebilmektedir. Bunun nedeni, metamateryallerin baskılı devre kartı teknolojisi veya 3D baskı kullanılarak üretilen periyodik dalga boyu altı birim hücrelerden oluşmasıdır.
Metamalzemeler, diğer şeylerin yanı sıra, antenlerin geliştirilmesinde daha fazla özgürlük sağlar: Örneğin, belirli koruma özelliklerini veya dalga emme özelliklerini gerçekleştirmek için kullanılabilirler. Peki askeri radar sistemleri metamalzemeler kullanılarak nasıl geliştirilebilir? Fraunhofer FHR, İspanyol şirketi Tafco Metawireless SL ve yine İspanya'da bulunan Universidad Pública de Navarra ile birlikte Avrupa Savunma Ajansı için METALESA II projesinde bu konuyu araştırıyor. Fraunhofer FHR, bir dizi anten elemanından oluşan ve yayılan yüzeyi kavisli olan dizi antenlere odaklanıyor. Genellikle bu tür antenlerin ışın yönü elektronik olarak ayarlanır ancak ışın tarama aralığı çok sınırlıdır. Elektronik olarak ayarlanabilen metamateryaller kullanılarak bu tarama aralığının genişletilmesinin mümkün olabileceği umulmaktadır. Bu özel meta malzeme yapılarının elektromanyetik özellikleri, meta malzeme birim hücrelerine entegre edilen varaktör diyotlara DC voltajları uygulanarak lokal olarak ayarlanabilmektedir.
Önceki METAFORE projesindeki araştırma ekibi halihazırda kapsamlı bir literatür araştırması yapmış ve teknoloji tahminleri yapmışken, METALESA I'deki dizi anten açıklıklarında belirli dalga boylarındaki parazitik yüzey dalgalarını bastırmak için tasarlanmış tek boyutlu iletim hattı meta malzemeleri ve meta malzemeleri tanıtmıştı. artık elektronik olarak ayarlanabilen meta malzemelerle çalışıyor. Araştırmacılar, bir test kurulumunda ayarlanabilir metayüzey yapılarını karakterize etmek için Fraunhofer FHR'nin daha küçük devre kartlarını başarıyla ölçtüler ve şimdi daha büyük kartlar da bunu takip edecek.
Daha sonraki adımlarda Fraunhofer FHR araştırma ekibi, antenleri ve meta malzemeleri birleştirirken halen mevcut olan zorlukları ele alacak. Örneğin, antenlerin bant genişliğinin mümkün olduğu kadar büyük olması gerekir; ancak metamateryallerin rezonans etkisi şimdiye kadar bunun önünde durmuştur. Ek olarak, sinyal metamalzemelere nüfuz ettiğinde anten hala kazancının çoğunu kaybediyor."
11- MULTİSTATİK RADAR: GPS ALIMININ BOZULMASI DURUMUNDA ZAMANLAMA ALTERNATİFİ
"Dünyanın dört bir yanındaki insanlar GPS sinyallerine güveniyor ancak manipülasyona açık. Fraunhofer FHR'deki araştırmacılar multistatik radar için bir zamanlama alternatifi geliştiriyorlar.
Navigasyon yazılımı olmasaydı pek çok kişi takılıp kalırdı; özellikle yabancı şehirlerde, insanlar kendilerine yolu gösteren dost canlısı sese güvenmekten memnuniyet duyarlar. Özel navigasyonun dışında bile dünya, konum ve zaman konusunda çok doğru veriler sağladıklarından GPS sinyallerine ve uydu navigasyonuna bağımlıdır. Ayrıca bir de »ama« var: GPS sinyallerine müdahale etmek ve kapatmak çok kolaydır - buna karıştırma denir - ya da sistemin farklı bir yerde olduğunu düşünmesini sağlayacak şekilde manipülasyon yapmak çok kolaydır. Bu nedenle GPS tek başına güvenilir değildir, özellikle kritik operasyonlarda.
Ancak hâlâ alternatif sıkıntısı var.
Fraunhofer FHR'deki araştırmacılar şu alternatifler üzerinde çalışıyor: Sorun multistatik radarda ortaya çıkıyor. Burada verici ve alıcı istasyonlar farklı yerlerde, örneğin iki binada veya gemi, uçak veya drone gibi hareketli platformlarda bulunuyor. Multistatik radarın geleneksel radara göre avantajı, farklı konumların daha fazla bilgi sağlayabilmesi, örneğin hayalet uçakların tespit edilebilmesidir. Bu etki, farklı konumlarda mekansal görüş sağlayan insan gözüyle kıyaslanabilir. Multistatik radar ayrıca düşman müdahalesine ve karşı önlemlere karşı daha dayanıklı ve küçük hedeflere karşı daha duyarlıdır. Ancak aynı zamanda çok daha karmaşıktır: Her şeyden önce, zamanların ve frekansların birkaç nanosaniye içinde, hatta bazen nanosaniyenin altında bir sürede senkronize edilmesi gerekir. Ayrıca platformlar arasındaki mesafenin de kesin olarak bilinmesi gerekmektedir. Statik platformlar söz konusu olduğunda bu büyük bir sorun değil. Ancak hareketli platformlarla bu zorlaşıyor. Hareketli iki radar sistemi arasındaki mesafeyi belirlemek ve saatlerini birbirleriyle senkronize etmek için ana saat, iki yönlü zaman iletim teknolojisi aracılığıyla zamanını bir veya daha fazla yardımcı saate gönderir. Böylece platformların kapalı bir sistemde senkronize olduğu eşler arası bir çözüm geliştiriliyor. Yer baz istasyonu gibi üçüncü taraf bir sisteme gerek yoktur.
Şimdi ihtiyaç duyulan şey bu fikri doğrulayacak ve geliştirecek bir test ortamıdır. Sistemleri iki uçağa bağlamak bütçeyi çok aşıyor ve harcanan çaba da çok fazla. Araştırmacılar bu nedenle bir alternatif oluşturdular: Aslında iki hareketli platformda olması gereken iki saati bakır kablolarla birbirine bağlarken, bir algoritma sistemleri hareket ettiklerini düşünmeleri için kandırıyor. Bu sayede ekip, hareketli platformları laboratuvarda hareketsiz dururken inceleme olanağına sahip oluyor. Ekip, uzun vadede bu platforma göreceli etkileri dahil etmeyi planlıyor. Aynı zamanda pasif bir yaklaşım kullanarak yayın sinyalleri aracılığıyla navigasyonun uygulanması üzerinde de çalışmaktadır."
12- AĞ BAĞLANTILI HF SENSÖR TEKNOLOJİSİ (FCAS VE MGCS İÇİN TEMEL TEKNOLOJİ)
"Radar gibi görüntüleme teknikleri Federal Silahlı Kuvvetler için son derece önemlidir; Özellikle havadaki sensörler büyük miktarda bilgi sağlar. Fraunhofer FHR'nin Almanya-İsviçre işbirliğiyle geliştirdiği ve sürekli olarak optimize ettiği radar sistemi, hareketli hedeflerin yanı sıra irtifa farklılıklarını da tespit edebiliyor. Yakalanan veriler, bir test uçuşu sırasında doğrudan FHR'nin kendi yer kontrol istasyonuna gönderildi.
Radar kullanarak havadaki hedeflerin sınıflandırılmasına yönelik derin öğrenme yaklaşımı.
Bir resim bin kelime değerinde bir olup? Bu söz gerçekten de bir gerçeklik payı taşıyor. Federal Silahlı Kuvvetler de görüntüleme tekniklerini, özellikle de havadan iyi bir genel bakışı takdir ediyor. Son uçuştan bu yana çevrede herhangi bir değişiklik oldu mu? Yerde hareket eden bir şey var mı, örneğin bir tank? Almanya-İsviçre işbirliğinde Fraunhofer FHR, Zürih Üniversitesi ve Armasuisse bu tür soruları radar aracılığıyla mümkün olduğunca doğru yanıtlamak için çalışıyor. Yüksek çözünürlüklü, dört kanallı SAR (Sentetik Açıklıklı Radar), değişikliklerin tespit edilmesine, hareketli nesnelerin tanımlanmasına ve hatta irtifa farklılıklarının belirlenmesine olanak tanır.
Sistemin dört alıcı anteni çapraz şekilde yerleştirilmiştir; veriler aynı anda dört kanalın tamamına kaydedilir. Bu, örneğin yerdeki hareketli hedefleri tespit etmek için "iz boyunca" bilgilerin elde edilmesine olanak tanırken aynı zamanda örneğin interferometri kullanılarak yükseklik farklarının tespit edilebildiği "iz boyunca" verilerinin kaydedilmesine olanak tanır. Sistem, radar verilerine ek olarak yere gönderilen optik kamera görüntülerini de kaydederek radar görüntülerinin yorumlanmasını kolaylaştırıyor. Dört alıcı kanalından biri de polarimetrik işlem için tasarlanmıştır: Yayılan radar dalgaları bir düzlemde doğrusal olarak polarize edilir. Kenar, köşe ve benzeri insan yapımı nesnelerle karşılaşırlarsa polarizasyon yönleri dönebilir. Bu rotasyondan değerli sonuçlar çıkarılabilir.
Ultra hafif uçaklarla test uçuşları
Alman-İsviçre işbirliği on yılı aşkın bir süredir varlığını sürdürüyor: Fraunhofer FHR donanımı (MIRANDA35 radar sistemi) geliştiriyor ve test uçuşlarını organize ederken Zürih Üniversitesi de değerlendirmeyi yapıyor. Gelişmeler Armasuisse tarafından finanse ediliyor. Yeni uygulanan tekniklerin yılda bir kez pratik bir testten geçmesi gerekiyor: İstenilen sonuçları sağlıyor mu? Sistem artık Fraunhofer FHR'nin Delphin ultra hafif uçağı tarafından taşınabilecek şekilde küçültüldü: Bunu yapmak için radar sisteminin tüm bileşenlerinin sağ kanadın altındaki küçük bir kanat bölmesine yerleştirilmesi gerekiyordu. Delphin'in yük kapasitesi dahilinde kalmak büyük bir zorluktu.
Mönchsheide havaalanından başlayarak Koblenz, Ren Vadisi ve çevresi üzerinde uçan ultra hafif uçaklarla yapılan test uçuşları 21-24 Eylül 2020 tarihleri arasında gerçekleştirildi. Delphin, hareketli hedefleri tespit etmek için Ren feribotunun üzerinden de uçtu. Königswinter'da birkaç kez. Feribottaki bir GPS vericisi kontrol değerleri sağlıyordu. Sonuçlar etkileyici: Tüm bileşenler tamamen işlevseldir ve istenen yüksek çözünürlüklü SAR görüntülerini sağlar.
Özel özellikler: Çevrimiçi SAR ve özel yer istasyonu
Veriler Delphin'de gerçek zamanlı olarak işleniyor ve görüntü dosyaları olarak yer istasyonuna gönderiliyor. Bunun nedeni, ham verilerin uçuş sırasında yere gönderilemeyecek kadar büyük olmasıdır. Bu tür çevrimiçi SAR önemli bir avantaj sunar: Yerdeki operatörler uçuş sırasında görüntüleri alır ve örneğin pilota ilginç bir nokta üzerinden geri uçması için anında sinyal verebilir. Bir başka özellik: Fraunhofer FHR'nin kendi yer kontrol istasyonunu işletmesi ve dolayısıyla tamamen kendi kendine yeterli olması. Buradan radar kontrol edilebiliyor, uçuş rotası yönetilip izlenebiliyor ve uçağın 40 ila 50 kilometre yarıçapındaki veriler alınabiliyor. İstasyon bir minibüse monte edildiğinden hareketlidir.
Daha ileri bir gelişme olarak Fraunhofer FHR şu anda yüksek irtifalarda tam bant genişliği (yüksek aralık çözünürlüğü) ile ölçüm yapılmasına olanak sağlamak için çalışıyor. Arka plan: Radar sistemi zemini belirli bir açıyla aydınlatır. Uçak biraz tırmanırsa aydınlatılan alan genişler ve veri miktarı artar. Gelecekte sistem, bir genişletme kartı yardımıyla daha yüksek irtifalarda bile yüksek çözünürlüklü görüntüler sunabilecek.
(Kaynak: FHR)
DEVAM EDECEK...