Monipaikkatutkajärjestelmä

[JHartikka]

Hajautettu monipaikkatutka ilmavalvontaan

Kiitos historialla täydennetystä esittelystä, joka samalla tiivistetysti kuvaa nykyaikaisia, kevyemmiksi ja liikkuvammiksi kehittyviä ilmavalvontatutkia! Entä millaiseksi tutkajärjestelmät kehittyvät jatkossa? Koska jo nyt on nähtävissä uuden monipaikkatutkaan perustuvan järjestelmän kehittyminen, niin seuraavien sukupolvien tutkien ominaisuuksiakin voidaan ennakoida.

Perinteisestä pyöriväkeilaisesta takaisinheijastustutkasta poikkeava hajautettu monipaikkatutka muistuttaa toteutukseltaan lähinnä kännyköiden tukiasemaverkkoa kiinteine antenneineen. Miten se on mahdollista rakentaa näin pienistä yksiköistä? Koska monipaikkatutka toimii hajautettuna verkkona, se hyödyntääkin perinteisen takaisinheijastuksen sijasta taakseheijastusta, minkä ansiosta heijastusvaimennus on ratkaisevasti tavanomaisia takaisinheijastustutkia pienempi.

Moneen paikkaan hajautetun tutkajärjestelyn mukanaan tuoman pienen heijastusvaimennuksen ansiosta uudenlaisen tutkajärjestelmän lähettimien tehontarve on perinteisen satojen kilowattien pulssitehon sijasta hyvin pieni, jopa alle sata wattia. Koska myöskään kookasta pyörivää antennia ei enää tarvita, verkon yhden lähetinaseman saa tehtyä jokseenkin yhtä pieneksi, kuin kännykkätukiaseman. Lisäksi kaikkien verkon asemien ei tarvitse olla lähettimiä, suurin osa voi olla pelkkiä vastaanottimia. Paitsi että hajautettuna tällainen järjestelmä kestää häiriöitä, häirintää ja vastatoimia, se myös tuo tutkamittaukseen aivan uusia kykyjä, kuten:

- Aivan kaikkien ilma-alusten sekä sijainnin, että tarkan lentokorkeuden tarkkuusmittaus, tarvitsematta lentokoneeseen asennettua SSR:ää.
- Lentokonetyyppien luokittelu, ja parhaimmillaan jopa tyyppitunnistus pelkän tutkamittauksen perusteella, myöskään tarvitsematta SSR:ää.
- Nopea ja varmistava mittaus, ilman perinteisen tutkan pyyhkäisyviivettä.


'Tarkkuusmittaus' tarkoittaa, että verkkona toimivan, heijastusaikaviiveiden avulla ilmatilan kohteiden sijaintia, nopeutta ja lentokorkeutta mittaavan monipaikkatutkan mittaustarkkuuden rajat ovat periaatteessa aallonpituuden osia, käytännössä ehkä alle metri.

'Nopealla mittauksella' taas tarkoitetaan, että koska monipaikkatutkassa ole perinteisen takaisinheijastustutkan pyörivää antennia, niin sillä ei ole myöskään pyyhkäisyviivettä. Monipaikkatutkan pyyhkäisytaajuus onkin käytännössä sen pulssitaajuus. Tällainen hajautettu monipaikkatutkaverkko on siis ilmavalvontatutkana jopa yhtä nopea ja tarkka, kuin maalinosoitustutka.

'Varmistava mittaus' puolestaan merkitsee, että kun perinteisen tutkan mittaustapa on sidottu keilan suuntaan ja heijastusviiveeseen, lukuisine virheineen ja 'tutkaenkeleineen', niin monipaikkatutkaverkko voi puolestaan käyttää useita rinnakkaisia, toisistaan riippumattomia mittaustapoja, jotka varmistavat toisensa. Näin tutkan luotettavuus paranee todella merkittävästi. Samalla sen häirittävyys vaikeutuu.


Monipaikkatutkaa on vaikea lamauttaa

Monipaikkatutka muodostuu pienten, automaattisten, tietoverkolla yhdistettyjen tukiasemien hajautetusta verkosta, josta mittaustiedot kerätään komentokeskuksien laskentajärjestelmille reaaliaikaisen ilmatilannekuvan muodostamista varten.

Vastatoimia tällainen hajautettu monipaikkatutkajärjestelmä kestää siksi, ettei sen toiminta ole kiinni yksittäisistä tutka-asemista, kuten perinteisillä järjestelmillä. Yksittäisten monipaikkatutkaverkon tutka-asemien tuhoaminen ei lamauta koko tutkaverkkoa, vaan ainoastaan nostaa tutkan alakatvetta verkosta poistuneen automaattiaseman kohdalla.

Koska verkon automaattiasemat ovat pienikokoisia ja rakenteeltaan edullisia, niitä voidaan asentaa verkkoon tarvittua tiheämmin 'reserviin', jolloin vaurioituneen aseman tilalle käynnistyy välittömästi lähin vara-asema. Näin tuo edellämainittu tutkaohjusten uhka muuttuu lähinnä tutkaohjusten haaskaamiseksi ilmavalvonnan lamauttamisen kannalta toisarvoisiin, helposti korvattaviin kohteisiin.


Sopivin kotimaan ilmavalvontaan

Kotimaan ilmatilan valvontatutkakäytössä tällainen hajautettu monipaikkatutka antaa varsin matalan alakatveen tutkaverkon sisällä oleville alueille, koska automaattisia pienasemia voidaan sijoittaa valvontaa edellyttäviin maastonkohtiin helposti ja suhteellisen halvalla, aivan kuin kännykkäverkkoa rakentaisi.

Verkon asemien ulkopuolisilla alueilla alakatve taas määräytyy tavanomaisesti, joten perinteiset pyöriväkeilaiset tutkat muodostanevat rajojen taakse ulottuvan ilmavalvonnan rungon myös tulevaisuudessa.

Monipaikkatutkan passiiviset, eli kaukaisten yleisradio- ja TV-lähettimien, tai kännykkäverkkojen lähettimien lentokoneheijastuksia kuuntelevat sovellutukset tosin sopivat myös 'early warning' -tyyppiseen käyttöön.


Tarkkuuspaikannus ja jokamiehen tutka

Hajautetun tutkajärjestelmän eräänä lisäetuna on satelliiteista riippumaton paikannustoiminto, joka tulee ikäänkuin 'kaupanpäällisenä' varsinaiselle tutkatoiminnolle. Ainakin kolmen yksittäisen monipaikkatutkaverkon lähettimen kantamassa olevat vastaanottimet voivat laskea sijaintinsa GPS:n tapaan, erona ainoastaan, ettei paikannukseen tarvita satelliitteja.

Maan pinnalla käytettynä tällaisella paikannusjärjestelmällä päästään likimain GPS:n tarkkuuksiin, ja ilmassa kuunneltuna jopa alle metrin paikannustarkkuuksiin. Paikannuskäyttöön sovellettuna tällainen uudenlainen hajautettu monipaikkatutkajärjestelmä on siis parhaimmillaan satelliiteista riippumattomana ilma-alusten tarkkuuspaikannusmenetelmänä. Lentokoneiden tarkkuuspaikannus tietenkin toimii ilmapuolustuksen johtamisjärjestelmän hyvänä apuna.

Mitä uutuuksia hajautettu monipaikkatutka sitten tuo tavalliselle jalkamiehelle? Järjestelmä soveltuu käytettäväksi lähivalvontatutkana siten, että ajoneuvossa, aluksessa, tai jopa yksittäisillä miehillä on passiivinen, kännykkää muistuttava näyttölaite, joka ilmaisee lähi-ilmatilan kohteet. 'Passiivinen' tarkoittaa, ettei tällainen 'tutkakännykkä' tarvitse omaa lähetintä, vaan se kuuntelee hajautetun monipaikkatutkaverkon pulsseja, ja paikantaa niiden heijastusviiveiden perusteella ilma-alukset. Periaatteessa siis ihan oma tutkanäyttö älykännykkään, joka miehelle!


Tutkanäyttö joka Hornettiin - ja muihinkin koneisiin?

Tuollainen monipaikkatutkan lähetinten lentokonekaikuja kuunteleva pieni, passiivinen jokamiehen minitutka-aparaatti toimii tietenkin myös ilmassa. Lentokoneeseen asennettuna laite käytännössä tuo ilmavalvontatutkan näytön suoraan pilotin käyttöön. Siis ihan kuin lentokone olisi varustettu isolla, ympärikatsovalla tutkalla, vaikka tosiasiassa näyttö tuleekin pienestä, hajautetun verkon lähettimien kaikuja orjana kuuntelevasta sovellutuslaitteesta.

Operatiivisessa käytössä tällaisesta suorasta ympärivalvovasta tutkasta voi kuvitella olevan melkoinen hyöty lentäjälle, joka saa suoraan näyttöruudulle eteensä ympäröivän ilmatilan muiden koneiden reaaliaikaiset sijainnit, tarkkoine nopeuksineen, korkeuksineen ja lentosuuntineen, ihan kuin juniorien tietsikkapeleissä ikään. Koska ilmatilanäyttö on reaaliaikainen, nopea ja tarkka, niin esim. heijastusnäytöksi sovellettuna laite tuo muut koneet pilotin näkyviin pilven sisästä, tai pimeästä.

Tavallisessa lennonvarmistuksessa IV-tutkanäyttö joka koneessa parantaa lentoturvallisuutta, koska sen sivutoimintana saadaan mm. riippumaton törmäysvaroitusjärjestelmä, tai jopa suoranainen törmäyksenestojärjestelmä. Lentoliikenne käyttää tällä hetkellä TCAS -törmäysvaroitusjärjestelmää, mutta sellainen toimii ainoastaan niiden koneiden välillä, joihin TCAS-laite on asennettu. Monipaikkatutkaa hyödyntävä järjestelmä taas varoittaa aivan kaikista ilmassa liikkuvista, tai paikoillaan olevista kohteista.


- Juha

Aircraft Scatter - Teknistä keskustelua ja raportteja monipaikkatutkakokeista suomeksi ja englanniksi: http://www.oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.php?f=21&t=295&p=1155#p1159

 

[hessukessu]

Niin siis eihän Suomi nyt ole tuollaista systeemiä hankkimassa (valitettavasti)?!?

 

[JHartikka]

Niin siis eihän Suomi nyt ole tuollaista systeemiä hankkimassa (valitettavasti)?!?

Ei ole hankkimassa, mutta hajautetun monipaikkatutkajärjestelmän kehitystyötä on kyllä tehty Suomessa. Systeemin kaupalliseen vaiheeseen saamiseen on vielä pitkä matka, samoin kuin hankintapäätöksiin.

 

[koponen]

Minulla ei ole aavistustakaan mitä hankintavalmisteluja tai -suunnitelmia aiheessa on, mutta ilmeisen tietoisia tässä esiintyneistä mahdollisuuksista, passiivisensoreista ja muista tulevista potentiaaleista virkamieskunnassa ollaan. Hyvä niin!

 

[hessukessu]

Siis onhan tuollaisia systeemeitä jo olemassakin, esimerkiksi "Silent Sentry" ja "Celldar", ne tosin käyttävät televisio- ja matkapuhelinverkon aiheuttamaa taustamelua mutta kuitenkin. Ilkeämielinen voisi jopa väittää, että Suomella voisi jo nykyäänkin olla tuollainen systeemi käytössä, koska eihän tuo loppupeleissä vaadi kuin vastaanottavia antenneja ja mukavasti laskentatehoa...matkapuhelinten tukiasemaverkko on Suomessa varmaan maailman parhain ja parhaiten dokumentointi sijaintiensa jne. puolesta...

 

[JHartikka]

Hyviä kommentteja, kiitoksia! Kuvatunlaisesta tulevaisuuden monipaikkatutkajärjestelmästä tosiaan on jo hajatietoa myös PV:n asiantuntijoilla. Myös monipaikkatutkien osajärjestelmiä on jo maailmalla demottu, ja jopa ainakin rajoitetusti käytetty, kuten nuo mainitut amerikkalaisten ja brittien TV- ja GSM-kaikuja kuuntelevat järjestelmät.

Nämä ominaisuuksiltaan vielä hyvin rajalliset passiivitutkat, samoin kuin suomalaiset kokeilut ja mittaukset, ovat toteutukseltaan keskenään erilaisia, ja toisiaan täydentäviä. Kukin niistä esittelee yhden lukemattomista tavoista hyödyntää monipaikkatutkan uudenlaista mittausmenetelmää.

Yhdessäkin ne ovat havainnollistaneet vasta hyvin pientä osaa monipaikkatutkajärjestelmän varsinaisista mahdollisuuksista. Esiteltyjä systeemejä voikin ajatella suunnannäyttäjinä varsinaisille monipaikkatutkajärjestelmille.


- Juha

 

[peelo]

http://www.hankintailmoitukset.fi/fi/notice/view/2013-024922/

http://www.lentoposti.fi/uutiset/pu...hankinnasta_paikkaa_tuulivoimaloiden_katveita

Hankintailmoitus KEVA tutkasta.

 

[Tvälups]

11.12.2013 klo 16:54
Tuulivoimatoimijat tutkaselvityksestä: Miljoonia euroja kankkulan kaivoon
Kaakkois-Suomen tuulivoimatoimijoiden yhteenliittymän mukaan tuulipuistojen suunnittelu ehti Kymenlaaksossa pitkälle, ennen kuin ne todettiin toteuttamiskelvottomiksi. Tuulivoimatoimijat ovat sitä mieltä, että puolustusvoimien tulisi hakea laajempi ratkaisu tasapuoliseen tuulivoiman käyttöön koko Suomessa.

Kuva: YLE
Mistä on kyse?

• TEM, puolustusministeriö ja Puolustusvoimat selvittivät tuulivoimarakentamisen mahdollisuuksia Kotkan ja Haminan seudulla
• Selvityksen mukaan tutkaesteiden poisto Kymenlaakson alueella on osoittautumassa niin kalliiksi ratkaisuksi, että se ei olisi tuulivoimayhtiöille kannattavaa
• Tuulivoimatoimijoiden mukaan ne kärsivät jättitappiot, jos satojen tuulivoimaloiden tuulipuistot jäävät toteuttamatta

Kaakkois-Suomen tuulivoimatoimijat ovat tyytymättömiä äskettäin valmistuneeseen tutkavaikutusselvitykseen, jonka mukaan puolustusvoimien tutkaesteiden poistaminen ei ole taloudellisesti kannattavaa Kymenlaaksossa.

– Selvityksen laatiminen on kestänyt yli vuoden ja maksanut tähän mennessä toimijoille yli miljoona euroa. Tämän lisäksi toimijat, alueen kunnat ja kaupungit sekä ympäristöministeriö ovat käyttäneet hankkeiden kehittämiseen useita miljoonia euroja, sanovat tuulivoimatoimijoiden puhemiehet Petteri Laaksonen ja Timo Toikka.

Tuulivoimatoimijat myös moittivat puolustusvoimien toimintaa Kymenlaakson tutkakompensaatioesityksen käsittelyssä. Yritysten mukaan valmistelut tuulipuistoja varten olivat jo pitkällä; esimerkiksi kaavoitus oli jo käynnistetty.

– Ympäristöministeriö on rahoittanut kaavoitusta mm. Pyhtäällä. Nyt, kun kaavoitus alkaa olla lähes valmis, puolustusvoimat toteaa, että kaikki rannikolle suunnitellut tuulipuistot ovat täysin toteuttamiskelvottomia. Tämä olisi tullut todeta jo maakuntakaavaa laadittaessa. Lausuntoa varten ei olisi tarvinnut mallintaa turbiineja,

Yritykset ovat huolissaan paitsi omastaan, myös kuntien tulevaisuudesta.

– Tämän seurauksena kaikkiaan noin 1,4 miljardin euron investoinnit Kymenlaaksossa, noin 9 000 työvuotta ja useiden miljoonien vuosittaiset kiinteistöverot kunnille sekä satojen miljoonien liikevaihto paikallisille yrityksille jäävät toteutumatta, Laaksonen ja Toikka toteavat.

Heidän mielestään sähkön tuotannon vaihtelut tasaantuisivat valtakunnan verkossa, jos tuulivoiman tuotantoa hajautettaisiin Kaakkois-Suomeen.

– Kaiken tuotannon keskittäminen Perämeren rannikolle tulee aiheuttamaan suuria tehonvaihteluja ja sen seurauksena kantaverkkoinvestointeja sekä säätövoiman tarpeen lisäystä.

Tuulivoimatoimijoiden mukaan puolustusvoimien tulisi hakea vähintään koko Kaakkois-Suomen ja Etelä-Savon alueelle ulottuva ratkaisu tuulivoiman käyttöön koko Suomessa.

– Kyseessä ei ole vain raja-alueen tuulivoimavaikutusten kompensoinnista vaan Suomen itärajan valvonnasta. Valvonnan toteuttamisen rahoitus tulisi kohdistaa puolustusvoimien budjettirahoitukseen.

 

[JHartikka]

Monipaikkatutka sietää tuulipuistoja

Elinkeinoelämän ja maanpuolustuksen edellytysten mennessä ristiin syntyy vakava tilanne, joka voi kärjistyä haitalliseksi kaikille asianosaisille. Ristiriitatilanne voi kääntyä julkisessa sanassa vielä vuosienkin päästä osapuolia vastaan. Ilmavalvonnan tuulivoimalahaitan tapauksessa ristiriidan aiheuttajassa on kuitenkin onneksi kyse teknologiasta, jonka kehityssuunnassa jo häämöttää ratkaisu. Tulevaisuuden monipaikkatutkan tekniikka ja toimintatapa sallii ilmavalvonnan toimia häiriintymättä ja sovussa yhdessä tuulivoimaloiden kanssa.

Koska perinteisen takaisinheijastustyyppisen pyöriväkeilaisen ilmavalvontatutkan pulssi joutuu kulkemaan samaa reittiä edestakaisin kohteelle ja takaisin, sille luonnollisesti aiheutuu osittaisia katveita kaikista korkeista rakenteista tutkan valvontasektorilla. Tosin itse tuulivoimalatornin aiheuttava paikallinen takaisinheijastuksen tutkakatve olisi vielä siedettävä. Perinteisenkin ilmavalvontatutkan aalto taipuu hieman pystysuorien kohteiden taakse, jolloin ainakin kookkaita maston takana lentäviä kohteita on mahdollista ilmaista, ja varmistaa ne lentokoneiksi liikkeen, eli tutkapulssin dopplersiirtymän avulla.

Liikeilmaisun riesaksi taas tulevat voimaloiden pyörivät siivet, jotka aiheuttavat voimakkaat häiritsevät dopplersiirtymät perinteisen takaisinheijastustutkan pulssiin. Näin tuulivoimala aiheuttaa pyörivine siipineen ilkeän liiketunnistuskatveen. Koska tavanomaisen ilmavalvontatutkan pyöriväkeilainen toimintatapa sallii tehokasta lentokoneiden ja tuulivoimalan siipien liikedopplerien erottelua ajatellen aivan liian lyhyen mittausjakson suuntaansa, niin tuulivoimaloiden taakse ei perinteisellä ilmavalvontatutkalla käytännössä näe.


Ei taistele tuulimyllyjä vastaan

Syy, miksi hajautettu monipaikkatutka toimii myös tuulivoimalaympäristössä, käy itse asiassa selville jo sen nimestä. Toisin kuin tavanomainen pyöriväkeilainen, suoraan takaisinheijastukseen perustuva tutka, monipaikkatutka kuunteleekin taakseheijastuvia kaikuja automaattisten, pienikokoisten lähettimien ja vastaanottimien hajautettuna verkkona.

Kun kyseessä on tuulipuistoa ympäröivä, ja sen sisälläkin toimiva monipaikkatutkaverkko, jossa kulloinkin pulssitusvuorossa olevan pienen lähettimen epäsuoria heijastuksia kuuntelee yhtaikaa lukuisa joukko vastaanottimia, niin myös heijastusreittejä syntyy näiden välille hyvin suuri määrä.

Vaikka yhdelle, tai useammallekin monista yhtaikaisista heijastusreiteistä sattuisi osumaan tuulivoimala yhtaikaa havainnoitavan lentokoneen kanssa, niin monipaikkatutkaverkossa jää jäljelle lukuisia muita yhtaikaisia heijastusreittejä lentävän kohteen havainnoimiseen. Tuulivoimalat eivät siis aiheuta katveita hajautetulle monipaikkatutkalle, joka havaitsee kohteita yhtaikaa lukuisia eri heijastusreittejä pitkin.


Erottelee tuulivoimalat lentokoneista

Entä voivatko sitten tuulivoimaloiden pyörivien siipien heijastusten dopplerit, eli liikettä ilmaisevat taajuussiirtymät, hämätä tällaista monipaikkatutkaan perustuvaa ilmavalvontajärjestelmää? Tähän löytyy jälleen vastaus kotimaisen monipaikkatutkakonseptin toimintatavasta.

Monipaikatutkan pyyhkäisytaajuus on sama kuin sen pulssitaajuus. Selvemmin sanoen monipaikkatutka on käytännössä jatkuvasti mittaava, toisin kuin perinteinen pyöriväkeilainen tutka, joka näkee kohteen vain sen hetken ajan, kun pyörivä antenni osoittaa sitä.

Jatkuvasti mittaavana monipaikkatutka on siis selvillä kunkin tuulivoimalan jokaisen roottorinlavan sijainnista ja liikkeestä, ja pystyy tunnistamaan, ja edelleen automaattisesti erottelemaan ne ilmavalvontaa tai lennonvarmistusta kiinnostavista kohteista.


Linkkejä

AS Intensity Profile Experiment - Lentokoneiden tyyppitunnistus heijastusdopplerien voimakkuusprofiilin avulla: http://www.oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.php?f=21&t=295&start=80#p1174

Large and Small Aircraft Doppler Footprints - Ison ja pienen koneen dopplerjäljet: http://www.oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.php?f=21&t=295&start=80#p1229

Hajautettu monipaikkatutka ilmavalvontaan: http://maanpuolustus.net/threads/armeija-uusii-ilmavalvontatutkiaan.2065/#post-97128


- Juha

 

[TT]

Pari kyssäriä:

Mitä tuo monipaikkatutkan hyödyntämä "taakseheijastus" siis tarkoittaa? Sitäkö että kukin vastaanotin havaitsee ei suoranaisia tutkakaikuja vaan yllättävät lentokoneen kokoiset "aukot" normaalissa useammasta lähetintornista tulevassa signaalihärdellissä? (Olenko ymmärtänyt oikein että tuollainen sitten paljastaa säteilyä pois heijastavat tai imevät häivekoneet ihan siinä kuin normivehkeetkin?)

Siis mikä tuo ongelma ihan tarkkaan noilla tuulivoimatoimijoilla ny oli? Tuo Tvälupsin laittama artikkeli (btw, lähteet näkyviin?) ei oikein selventänyt. Meinaan että tarkoittiko tuo hieman epämääräinen "tutkaesteiden poistaminen" fyysistä tuulimyllyjen kaatamista (hih hih, sisseille ja pinskuille hauskaa reeniä) vai tutkaverkon tihentämistä vai mitä? (Juhan seuraava viesti kyllä hyvin selvensi koko asiaa mutta tarkentelen ny kuitenkin.)

 

[JHartikka]

Kiitos kysymyksestä! Erona perinteisen tutkan 'takaisinheijastukseen' (backscatter), jossa lähetin ja vastaanotin ovat samassa pyörivässä tai kääntyvässä antennissa, tuo käsite 'taakseheijstus' (forward scatter) tarkoittaa, että tutkavastaanottimet ovat ihan eri suunnalla lentsikkaa, kuin tutkalähetin, yleensä mieluiten lähettimestä katsoen lentsikan takana. Siitä tuo 'taakseheijastus'.

Taakseheijastus liittyy siis nimenoman 'monipaikkatutkan' (multi-static radar) toimintatapaan, jossa varsin yksinkertaisilla vastaanotinantenneilla kuunnellaan yhtä yksinkertaisiin lähetinantenneihin kytkettyä lähetinverkkoa. Kevyempi lähetin- ja antennitekniikka riittää monipaikkatutkalle, koska sen taakseheijastuva tutkapulssi kuuluu jopa satoja kertoja voimakkaammin, kuin vanhanaikaisen takaisinheijastutkan pulssi.

Tuulivoiman rakentamisen esteenä Saimaalle on mm. luvan saaminen puolustusvoimilta. Korkeat tuulimyllyt muodostavat katveita tavanomaisille perinteisille ilmavalvontatutkille, tehden lisää reikiä maamme jo muutenkin harvaan ilmavalvontaverkkoon. Näitä katveita pitkin pääsee osaava pilotti hämärissä tehtävissä huomaamatta matalalla hiippailemaan muuallekin, kuin harvaanasutuille seuduille.


T: - Juha -

 

[TT]

Kiitti, tuo selvensi! Ehkä "edelleenheijastus" olisi luontevampi käännös mutta meneehän se tuollakin. Eli (lähettimestä katsoen) sinne taakse tai ylipäänsä ympäristöön heijastuu paljon enemmän signaalia kuin suoraan takaisin -- jonka varassa taas perinteinen tutka-parka joutuu toimimaan. Tavallaan tuo systeemi siis hukkaa harakoille paljon vähemmän lähettämiseen käytetystä energiasta. Siitä tuo satoja kertoja voimakkaampi saatu pulssi?

Mulla oli jotain ihan muuta (jostain lukemaani) mielessä kun mietin sitä "aukon" (minkään heijasteen puuttumisen) huomaavaa tutkaa. Siinäkin varmaan jokin useamman pisteen järjestelmä oli kyseessä mutten nyt muista tarkempaa.

 

[hessukessu]

Monipaikkatutka, joka vielä käyttää voimakkaita pulsseja sekä sopivia aallonpituuksia -> Stealthin kuolema ja valtavan hyvä ilmatilannekuva, jota on vihollisen vaikea edes lamauttaa. Lähettimet ovat halpoja, koska niissä ei tarvitse olla juuri mitään, toisin kuin nykyään kun tutka on lähetin-vastaanotin-analysaattori samassa! Vastaanottimet ja koko tiedon prosessointiin tarvittavat tekniikat ovat passiivisia, joten niitä ei voi vihollinen havaita ja tuhota. Senkun tehdään muutaman tonnin hintaisia lähettimiä vaikka pari tuhatta kappaletta ja kylvetään pitkin maita ja mantuja ja sitten ehkä parisen sataa vastaanotinta ja signaalinkäsittelylaitteistot niin avot.

 

[Raveni]

Tämä ei kuitenkaan ilmeisesti ole se passiivitutka johon jokinlainen hankintailmoitus oli ilmestynyt?

 

[JHartikka]

Kiitti, tuo selvensi! Ehkä "edelleenheijastus" olisi luontevampi käännös mutta meneehän se tuollakin. Eli (lähettimestä katsoen) sinne taakse tai ylipäänsä ympäristöön heijastuu paljon enemmän signaalia kuin suoraan takaisin -- jonka varassa taas perinteinen tutka-parka joutuu toimimaan. Tavallaan tuo systeemi siis hukkaa harakoille paljon vähemmän lähettämiseen käytetystä energiasta. Siitä tuo satoja kertoja voimakkaampi saatu pulssi?

Mulla oli jotain ihan muuta (jostain lukemaani) mielessä kun mietin sitä "aukon" (minkään heijasteen puuttumisen) huomaavaa tutkaa. Siinäkin varmaan jokin useamman pisteen järjestelmä oli kyseessä mutten nyt muista tarkempaa.

Tuo 'edelleenheijastus' onkin tosiaan luonteva ja yhteensopiva ilmaisu lontoonkielisen ilmaisun 'forward scatter' kanssa, kiitos miettimisestä! Käytänkin sitä jatkossa.

Olet ymmärtänyt oikein, miksi perinteinen takaisinheijastustutka tarvitsee niin huiman lähetystehon. Takaisinheijastus tosiaan haaskaa energiaa, verrattuna edelleenheijastukseen, joka toimii kuin koulufysiikassa on opetettukin: Tulokulma on lähtökulma. Lentokoneen siipien ja rungon alapinta on ikäänkuin liki vaakasuora peilipinta, joka heijastaa radioaallon voimakkaana edelleen toisella puolella kuunteleviin vastanottimiin, mutta vain hyvin pienen osan suoraan takaisin.

Heijasteen puuttumisen huomaava pasiivitutka on uusi, ja epäilemättä vekkuli ajatus. Olet varmaan miettinyt sitä jo pidemmälle?

Monipaikkatutka, joka vielä käyttää voimakkaita pulsseja sekä sopivia aallonpituuksia -> Stealthin kuolema ja valtavan hyvä ilmatilannekuva, jota on vihollisen vaikea edes lamauttaa. Lähettimet ovat halpoja, koska niissä ei tarvitse olla juuri mitään, toisin kuin nykyään kun tutka on lähetin-vastaanotin-analysaattori samassa! Vastaanottimet ja koko tiedon prosessointiin tarvittavat tekniikat ovat passiivisia, joten niitä ei voi vihollinen havaita ja tuhota. Senkun tehdään muutaman tonnin hintaisia lähettimiä vaikka pari tuhatta kappaletta ja kylvetään pitkin maita ja mantuja ja sitten ehkä parisen sataa vastaanotinta ja signaalinkäsittelylaitteistot niin avot.

Tiivistit asian hyvin! Samalla mainitsit erään sellaisen asian, joka vaikeuttaa uudenlaisen monipaikkatutkan käyttöönottoa. Tällainen tutka tekisi eräät erittäin kalliit, perinteisen tutkan takaisinheijastusta minimoivia ominaisuuksia hyväkseen käyttävät asejärjestelmät merkityksettömiksi. Siksi sotilasmahtien intresseihin ei kuulu toimia tällaisen tutkajärjestelmän kehittämisen, tai ainakaan toimiminen sen yleistymisen hyväksi.

Jos tällainen näkökanta kuulosta vaikealta hyväksyä, voi vaikka muistella, tai kaivaa tietoa siitä, miksi kylmän sodan vuosina suomalaisen uuden teknologian suureksi lupaukseksi ennustettu Rauma-Repolan pienoissukellusveneiden kehittäminen ja valmistaminen koki niin yhtäkkisen, vaivihkaisen ja yllättävän lopun...

Tämä ei kuitenkaan ilmeisesti ole se passiivitutka johon jokinlainen hankintailmoitus oli ilmestynyt?

Hyvä huomio! Tämä ei tosiaankaan ole kyseinen passiivijärjestelmä. Tässä kuvailtu monipaikkatutka on erillinen, ns. 'täysien ominaisuuksien' aktiivinen järjestelmä, jonka on mahdollista ilmestyä hankintalistalle vasta vuosien päästä.


T: - Juha

 

[Raveni]

Mietin että jos tuo tarvitsee lähettimen ja vastaan otin parin ja kohteen täytyy mennä tuosta välistä niin tuolla ei varmaan pysty ulottamaan valvontaa rajojen ulkopuolelle toisin kuin sellaisella joka lähettää pulssin ja poimii sen takaisin? Vai voiko tuollainen edelleen heijastus tutka toimia niin että seurattavan kohteen ei tarvitse mennä ns. Lähetin/vastaan otto parin välistä? En kamalasti ole tuohon tutka puoleen perehtyny Mutta lupaavaltahan tuo kuulostaa näin meidän kannalt jos pystyy stealth koneetkin näkemään...

 

[JHartikka]

Mietin että jos tuo tarvitsee lähettimen ja vastaan otin parin ja kohteen täytyy mennä tuosta välistä niin tuolla ei varmaan pysty ulottamaan valvontaa rajojen ulkopuolelle toisin kuin sellaisella joka lähettää pulssin ja poimii sen takaisin? Vai voiko tuollainen edelleen heijastus tutka toimia niin että seurattavan kohteen ei tarvitse mennä ns. Lähetin/vastaan otto parin välistä? ...

Lähestyt oikeaa kokoonpanoa. Yksinkertaisin monipaikkatutkan versio on juuri tuo kuvaamasi 'bistatic radar', eli yksi lähetin, ja yksi vastaanotin, jotka sijaitsevat eri paikoissa. Lentokoneesta saa kyllä heijastuksen muualtakin kuin niiden välistä. Sekä teoriassa, että mittausten perusteella heijastuksen saa pisimmillään kaikkialta, missä lentokone vain on lähettimen ja vastaanottimen yhteisessä kantamassa, eli ns. 'radiohorisontin' sisällä.

Kaikkein vahvin tutkaheijastus kuitenkin syntyy silloin, kun kone ohittaa lähettimen ja vastaanottimen välisen linjan. Radioamatöörivoimin tehdyissä kokeissa lentsikasta on saatu selvä heijastus tämän 'peruslinjan' (base line) ylityksestä jopa runsaasti alle yhden watin lähetysteholla.

Näin nuukaksi ei kuitenkaan tarvitse lähetystehon suhteen mennä. Sitä mukaa, kun lähetystehoa lisätään, monipaikkatutkan ilmaisualue laajenee. Kokeissa mitatut kymmenien kilowattien tehoisten TV-asemien lentsikkaheijastukset kantavat aina tuolta teoreettisesta radiohorisontista asti, ja matalilla VHF-bandeilla vähän kauempaakin.


Verkossa on voimaa

Bistaattitutkasta seuraava ajatusmalli on tutkaverkko, 'multi-static radar'. Voit ajatella sitä esimerkiksi kännykkätukiasemien verkkona. Aivan samanlainen, kuin mitä maassamme on useillakin puhelinoperaattoreilla. Kännyjen sijasta verkon tukiasemat kuitenkin kuuntelevat lentsikkaheijastuksia. Osa verkon asemista lähettää tutkapulsseja. Lähetin ja vastaanotin voivat olla samassa tukiasemassa, tai osa voi olla pelkkiä vastaanottimia, joita on enemmän kuin lähettimiä.

Kun tukiasemia lisätään, niiden väliset voimakkaan heijastuksen 'peruslinjat' lisääntyvät vauhdilla, peräti toisessa potenssissa. Esimerkiksi kahden aseman välille syntyy yksi peruslinja, kolmen aseman välille kolme peruslinjaa, neljän välille kahdeksan, viiden välille kuusitoista, jne.

Peruslinjojen määrä siis periaatteessa kaksinkertaistuu aina lisättäessä yksi tukiasema monipaikkatutkaverkkoon. Näin saadaan voimakkaan heijastuksen peruslinjoja niin tiheä verkko, ettei monipaikkatukan lähettimiä tarvitse rakentaa kalliilla kilowattitekniikalla.

Muutamien kymmenien wattienkin teho riittää monipaikkatutkaverkossa, vaikkei se olisi edes yhtä tiheä kuin kännykkätukiasemaverkko. Pieni tehonkulutus mahdollistaa pitkän akkuvarmistusajan, jolloin tutkaverkko toimii pitkienkin sähkökatkojen yli, sekä tehoreserviä, jota voidaan käyttää mm. mahdollisen häirinnän väistämiseen, sekä erityisiin tyyppitunnistusmittauksiin.


T: - Juha

 

[hessukessu]

Muutamien kymmenien wattienkin teho riittää monipaikkatutkaverkossa, vaikkei se olisi edes yhtä tiheä kuin kännykkätukiasemaverkko. Pieni tehonkulutus mahdollistaa pitkän akkuvarmistusajan, jolloin tutkaverkko toimii pitkienkin sähkökatkojen yli, sekä tehoreserviä, jota voidaan käyttää mm. mahdollisen häirinnän väistämiseen, sekä erityisiin tyyppitunnistusmittauksiin.

1) Pieni teho tekee myös lähettimen havaitsemisen vaikeammaksi, mutta kuinka paljon vaikeammaksi?
2) Onko mahdollista käyttää näissä lähettimissä FHSS tai DSSS tekniikoita tai muuta ECCM vielä tehokkaampaan häirinnänväistöön ja havaitsemattomuuteen?
3) Entä kuinka paljon tämmöinen tutka käyttäisi jo olemassaolevia lähettimiä (2G, 3G -verkot, tv-lähetykset, jne.) ja kuinka paljon dedikoituja lähettimiä?

Itse pitäisin ideaalina tilannetta, jossa olisi käytössä sekä olemassaolevien lähettimien hyödyntävä vastaanotinverkosto, että myös dedikoitujen lähettimien (jotka ovat vaikeasti havaittavissa lähetystehojen ja lähetystapojen vuoksi ja omaisivat ECCM-kyvyt) vastaanotinverkosto. Fyysisesti kyse olisi siis varmaankin samoista vastaanottimista, jotka hyödyntävät sekä-ettää. Tarvitsisi sitten rakentaa vain niitä dedikoituja lähettimiä joku riittävä määrä sekä vastaanottimia isohko määrä. Systeemi olisi aivan fantastinen ja äärimmäisen vaikea lamauttaa ja palvelisi varmaan jopa vuosikymmeniä koko ilmapuolustuksen ja ilmavalvonnan tarpeita.

 

[SJ]

1) Pieni teho tekee myös lähettimen havaitsemisen vaikeammaksi, mutta kuinka paljon vaikeammaksi?
2) Onko mahdollista käyttää näissä lähettimissä FHSS tai DSSS tekniikoita tai muuta ECCM vielä tehokkaampaan häirinnänväistöön ja havaitsemattomuuteen?
3) Entä kuinka paljon tämmöinen tutka käyttäisi jo olemassaolevia lähettimiä (2G, 3G -verkot, tv-lähetykset, jne.) ja kuinka paljon dedikoituja lähettimiä?

Itse pitäisin ideaalina tilannetta, jossa olisi käytössä sekä olemassaolevien lähettimien hyödyntävä vastaanotinverkosto, että myös dedikoitujen lähettimien (jotka ovat vaikeasti havaittavissa lähetystehojen ja lähetystapojen vuoksi ja omaisivat ECCM-kyvyt) vastaanotinverkosto. Fyysisesti kyse olisi siis varmaankin samoista vastaanottimista, jotka hyödyntävät sekä-ettää. Tarvitsisi sitten rakentaa vain niitä dedikoituja lähettimiä joku riittävä määrä sekä vastaanottimia isohko määrä. Systeemi olisi aivan fantastinen ja äärimmäisen vaikea lamauttaa ja palvelisi varmaan jopa vuosikymmeniä koko ilmapuolustuksen ja ilmavalvonnan tarpeita.

En oikeastaan noista tiedä, mutta vissiinkin edelleen tarvittaisiin tavallisia tutkia, jotta nähdään omien rajojen ulkopuolelle, joskin vihollisen kännykkä verkosto saattaisi sekin laajentaa havainnointi aluetta, jos sitä siis käytettäisiin.

Mutta mitenkäs on vihollisen oma häirintä? Voisiko sitä käyttää mitenkään hyväksi? Lähetin tietenkin liikkuu, joten se aiheuttaa ongelmia laskemiseen, mutta kai sekin säteily heijastuu viholliskoneista?

 

[JHartikka]

1) Pieni teho tekee myös lähettimen havaitsemisen vaikeammaksi, mutta kuinka paljon vaikeammaksi?
2) Onko mahdollista käyttää näissä lähettimissä FHSS tai DSSS tekniikoita tai muuta ECCM vielä tehokkaampaan häirinnänväistöön ja havaitsemattomuuteen?
3) Entä kuinka paljon tämmöinen tutka käyttäisi jo olemassaolevia lähettimiä (2G, 3G -verkot, tv-lähetykset, jne.) ja kuinka paljon dedikoituja lähettimiä?

Itse pitäisin ideaalina tilannetta, jossa olisi käytössä sekä olemassaolevien lähettimien hyödyntävä vastaanotinverkosto, että myös dedikoitujen lähettimien (jotka ovat vaikeasti havaittavissa lähetystehojen ja lähetystapojen vuoksi ja omaisivat ECCM-kyvyt) vastaanotinverkosto. Fyysisesti kyse olisi siis varmaankin samoista vastaanottimista, jotka hyödyntävät sekä-ettää. Tarvitsisi sitten rakentaa vain niitä dedikoituja lähettimiä joku riittävä määrä sekä vastaanottimia isohko määrä. Systeemi olisi aivan fantastinen ja äärimmäisen vaikea lamauttaa ja palvelisi varmaan jopa vuosikymmeniä koko ilmapuolustuksen ja ilmavalvonnan tarpeita.

1) Maasta suuntien monipaikkatutkan lähettimien suuntimakantama vastaa likimain kännykkätukiasemia. Ilmasta suuntien kantama on tietenkin pitkä, käytännössä radiohorisonttiin saakka. Piiloutumista varmempaa on kuitenkin olettaa lähettimien sijainnit tunnetuiksi, ja suunnitella kiinteä sekä ilmavalvonnan, että lennonvarmistuksen tarpeisiin sopiva monipaikkatutkajärjestelmä siten, että siinä on automaattisia 'reservilähettimiä'. Koska lähetinyksiköt ovat varsin pieniä ja edullisia valmistaa, niin kunkin lähettimen ympäristöön voidaan asentaa yksi tai kaksi nukkuvaa varalähetintä, jotka automaattisesti käynnistyvät vuorollaan, kun edellinen jostain syystä hiljenee. Näin saadaan tutkaverkosta kaksin- tai kolminkertaisesti varmistettu.

2) Kyllä. Monipaikkatutka hyötyy 'Electronic Counter Counter Measures' -häirinnänväistötekniikoista, kuten myös erottelukykyä entisestään parantavasta pulssikompressiosta, ym perinteisen tutkan ja radioverkkojen signaalinkäsittelytekniikoista.

En oikeastaan noista tiedä, mutta vissiinkin edelleen tarvittaisiin tavallisia tutkia, jotta nähdään omien rajojen ulkopuolelle, joskin vihollisen kännykkä verkosto saattaisi sekin laajentaa havainnointi aluetta, jos sitä siis käytettäisiin.

Mutta mitenkäs on vihollisen oma häirintä? Voisiko sitä käyttää mitenkään hyväksi? Lähetin tietenkin liikkuu, joten se aiheuttaa ongelmia laskemiseen, mutta kai sekin säteily heijastuu viholliskoneista?

Kyllä, tavalliset tutkat tarvitaan edelleen erikoisesti riippumattomaan kaukovalvontaan, koska passiivijärjestelmät sokeutuvat niiden hyödyntämien lähettimien sammumisen tai sammuttamisen myötä. Aktiivisen monipaikkatutkajärjestelmän käyttöönottamisen myötä perinteiset KAVA-tutkat voidaan entistä enemmän keskittää nimenomaan kaukovalvontaan, kun sisämaan valvonta saadaan suoritettua siihen lähes aukottomasti kykenevälle monipaikkatutkalle. Tässä yhdistetty vastaus sinun ja Hessukessun kysymyksiinne:

3 a) Passiivinen osa monipaikkatutkaverkkoa käyttäisi mm. mainitsemiasi olemassaolevia järjestelmän ulkopuolisia lähettimiä ilmavalvontaa täydentämään. Hyvä puoli niissä on, että tällainen passiivinen järjestelmä on lähetinverkon verran edullisempi rakentaa, huomaamaton, ja että se voi hyödyntää oman alueen ulkopuolisia lähettimiä. Passiivisilla järjestelmillä on myös hyvä aloittaa kokemuksen kerääminen aktiivisen järjestelmän kehittämistä ja käyttöönottoa varten. Passivijärjestelmien haittoina tietenkin on, että järjestelmän ulkopuolisten lähettimien käyttökytkimet ovat vieraan käden alla, ja että niiden lähetemuodot on optimoitu muuhun käyttöön, kuin tutkakäyttöön, mikä huonontaa tarkkuutta ja erottelu- sekä tunnistuskykyä.

3 b) Etenkin ilmavalvonnan ohella monipaikkatutkan toinen käyttökohde, eli lennonvarmistus, edellyttää riippumatonta ja varmistettua omaa, 'dedikoitua' lähetinverkkoa, koska tutkan on toimittava kaikissa olosuhteissa oman komennon alla. Omat lähettimet myös mahdollistavat mm. toisiotutkasta riippumattomat koneiden luokittelut ja tyyppitunnistukset, satelliiteista riippumattoman tarkkuuspaikannuksen, ja passiiviset lähivalvontatutkat sekä maassa, että lentokoneissa. Nämä ovat vain muutamia aktiivisen monipaikkatutkan ns. täysistä ominaisuuksista. Muita ovat mm. esiin nostamasi tarkoituksellisen häirinnän vastatoimet. Häirinnän väistön lisäksi monipaikkatutka soveltuu nopeaan häirintälähetinten paikannukseen. Erikoisesti lentävät häirintälähettimet monipaikkatutkajärjestelmän periaate antaa mahdollisuuden suuntia ja tarkkuuspaikantaa näiden häirintälähetteiden perusteella, vähintään maalinosoitustutkan tarkkuudella.


T: - Juha