Information Operations Electronic Warfare (EW) lecture 2 - ESM

Kennis elementen – inzet EOV – 1

Faculteit Militaire Wetenschappen

Information OperationsInformation Operations

Electronic Warfare (EW)Electronic Warfare (EW)lecture 2 - ESMlecture 2 - ESM

Information OperationsInformation Operations

Electronic Warfare (EW)Electronic Warfare (EW)lecture 2 - ESMlecture 2 - ESM

KTZ b.d. D.M. Ooms MScKTZ b.d. D.M. Ooms MScEmail: [email protected]: [email protected]



Indeling presentatieIndeling presentatieIndeling presentatieIndeling presentatie

Bespreking huiswerkvraag 1e collegeBespreking huiswerkvraag 1e college

Inleiding ESM, relatie met IOPSInleiding ESM, relatie met IOPS

Toepassing ESMToepassing ESM

ESM apparatuurESM apparatuur

ESM kwantitatiefESM kwantitatief

HuiswerkvraagHuiswerkvraag



HuiswerkvraagHuiswerkvraagHuiswerkvraagHuiswerkvraag

Een patrouille in Mali gebruikt een VHF zendontvanger (Combat Net Een patrouille in Mali gebruikt een VHF zendontvanger (Combat Net Radio) voor verbinding vanuit de Bushmaster met de CP in de Radio) voor verbinding vanuit de Bushmaster met de CP in de compound. Het is vlak terrein.compound. Het is vlak terrein.

Wanneer de patrouille een sitrep wil verzenden naar de CP ontdekken Wanneer de patrouille een sitrep wil verzenden naar de CP ontdekken ze dat ze buiten VHF bereik zijn geraakt. Met behulp van een boom ze dat ze buiten VHF bereik zijn geraakt. Met behulp van een boom construeren een gerichte antenne (folded dipole) waarvan ze weten construeren een gerichte antenne (folded dipole) waarvan ze weten dat die 3dB gain oplevert tov de sprietantenne op de Bushmaster. dat die 3dB gain oplevert tov de sprietantenne op de Bushmaster. Daarmee lukt het net om weer verbinding te maken. Ze zijn op dat Daarmee lukt het net om weer verbinding te maken. Ze zijn op dat moment 40 km verwijderd van de compound.moment 40 km verwijderd van de compound.

Stel dat de patrouille geen antennemateriaal had meegenomen, hoeveel Stel dat de patrouille geen antennemateriaal had meegenomen, hoeveel km zou de patrouille dan richting de compound hebben moeten rijden km zou de patrouille dan richting de compound hebben moeten rijden om weer VHF verbinding te kunnen maken?om weer VHF verbinding te kunnen maken?



Opzet & overzicht collegesOpzet & overzicht collegesOpzet & overzicht collegesOpzet & overzicht colleges

datum onderwerp literatuur

05/11 Introduction EW, propagation

EW101 ch 1&2 tot 2.4 (p.1-20) Wikipedia art. EW (p. 1-3)Payne ch 6 intro (p. 83)Allen para 10.4.4 (p. 251-252)

19/11 Electronic Support Payne ch 6 basic electronic combat receivers (p. 83-86)EW101 para 8.2, 8.4, 8.5, 8.7 tot 8.7.4, 8.8 (20 p)Allen fig 4.1, para 10.1.2 (p.227-228)

26/11 Electronic Attack Notg

3/12 Electronic Protection notg












• Military action to exploit the EM-spectrum, which encompasses:

- The interception and identification of EM-emissions,

- The employment of EM-energy, including directed energy, to reduce or prevent hostile use of the EM-spectrum,

- And actions to ensure its effective use by friendly forces.

ATP 1 vol 1 pt. 5101

Definitie Electronic Warfare



• Military action to exploit the EM-spectrum, which encompasses:

-

- The employment of EM-energy, including directed energy, to reduce or prevent hostile use of the EM-spectrum,

- And actions to ensure its effective use by friendly forces.

ATP 1 vol 1 pt. 5101

Definitie Electronic Warfare

The interception and identification of EM-emissions,

Electronic Support



E S E A E P

E W

E S E A E P

E W

EOV stamboom

Electronic Support; Electronic Attack;Electronic Protection



E L IN T C O M IN T

S IG IN T

E L IN T C O M IN T

S IG IN T

SIGINT: toepassing van ES

Signal Intel; Electronic Intel;Communications Intel



Definitie ESDefinitie ESDefinitie ESDefinitie ES

Electronic SupportElectronic Support That division of EW involving action taken to search for, That division of EW involving action taken to search for,

intercept and identify intercept and identify electro- magnetic emissions and electro- magnetic emissions and locatelocate their sources for the purpose of immediate threat recognition. their sources for the purpose of immediate threat recognition. It provides a source of information required for immediate It provides a source of information required for immediate

decisions involving EA, EPdecisions involving EA, EP and and other tactical actions. other tactical actions.

ATP 1 vol 1 pt. 5101ATP 1 vol 1 pt. 5101



Information Superiority

The synergistic and systematic use of all tools as appropriate to create an effect which elicits a desired response.

Offensive CI• Electronic Warfare• Military Deception

• Computer Network Attack• Psychological Operations

• Physical Attack• Public Affairs

Information Operations

• ISR

• Precision Navigation & Positioning• Weather

• Public Affairs• Other

• Information Collection / Dissemination Activities

Information Warfare(attack/defend)

Counter Information

Defensive CI• Electronic Protection• Counter Deception

• Computer Network Defense• Counter Propaganda• Operations Security• Counter Intelligence

• Public Affairs

Information in Warfare(gain/exploit)

E S E A E P

E W

E S E A E P

E W



Information Superiority

The synergistic and systematic use of all tools as appropriate to create an effect which elicits a desired response.

Information Operations

• ISR

• Precision Navigation & Positioning• Weather

• Public Affairs• Other

• Information Collection / Dissemination Activities

Information Warfare(attack/defend)

Counter Information

Information in Warfare(gain/exploit)

E S E A E P

E W

E S E A E P

E W

ES = Information collection












Toepassingen ESToepassingen ESToepassingen ESToepassingen ES

Tactische beeldopbouw, Common Operational Tactische beeldopbouw, Common Operational Picture (COP)Picture (COP)

DreigingswaarschuwingDreigingswaarschuwing DoelsaanwijzingDoelsaanwijzing SIGINT (ELINT/COMINT)SIGINT (ELINT/COMINT) Controle emissiebeleidControle emissiebeleid



Fasen in Fasen in ESMESMFasen in Fasen in ESMESM

1. Detection1. Detection

2. Localization2. Localization

3. Recognition3. Recognition

4. Identification4. Identification

5. Dissemination5. Dissemination











Signaal parameters:- Frequentie (freak)

- PRF (slope)

- PW (bridge)

- Antenne rotatie periode (brush)

- Scantype (scan)

- Polarisatie (arctic)

- Peiling (bearing)

- Amplitude

- Afgeleide parameters zoals stagger, chirp, Freq. Agility, etc.











• X fix (fig 8-1)

• Running fix (fig 8-5)

• ESM homing

• Time difference of arrival (TDOA)

• Peiling en elevatiehoek en hoogte (fig 8-4)

2. Localization (DF)











• De geanaliseerde emittermode correleren met:

- Radar

- Wapen- Platform- Klasse- Schip (fingerprinting)

= Recognition Level == Recognition Level =

• Samenstelling, intenties tegenstander achterhalen

3. Recognition



Fasen in Fasen in ESESFasen in Fasen in ESES








Toekennen standaard identity:

H SU N U AF F JO FA

aan de hand van Identification Criteria

4. Identification











Tactische aspecten ESTactische aspecten ESTactische aspecten ESTactische aspecten ES

Radar Warning ReceiverRadar Warning Receiver Range Advantage FactorRange Advantage Factor



Range AdvantageRange AdvantageRange AdvantageRange Advantage



Tactische aspecten ESTactische aspecten ESTactische aspecten ESTactische aspecten ES

Threat WarnerThreat Warner Range Advantage FactorRange Advantage Factor Danger LevelDanger Level Creeping line ahead – downwind sectorscanCreeping line ahead – downwind sectorscan HemstitchingHemstitching














ES receiver requirements (Payne ch 6)ES receiver requirements (Payne ch 6)ES receiver requirements (Payne ch 6)ES receiver requirements (Payne ch 6)

Wide dynamic rangeWide dynamic range Unwanted signal rejection (narrow bandpass)Unwanted signal rejection (narrow bandpass) High sensitivityHigh sensitivity High Probability of Intercept (POI)High Probability of Intercept (POI)

(function of sensitivity & bandpass)(function of sensitivity & bandpass) Low False-Alarm RateLow False-Alarm Rate

(function of bandpass & signal density)(function of bandpass & signal density) Angle of arrival measurementAngle of arrival measurement Signal analysis capabilitySignal analysis capability DisplayDisplay



ES receiver types (Payne ch 6)ES receiver types (Payne ch 6)ES receiver types (Payne ch 6)ES receiver types (Payne ch 6)

Direct Detection receiverDirect Detection receiver• simple, small, very reliable, ligthweightsimple, small, very reliable, ligthweight• suitable onboard tactical aircraftsuitable onboard tactical aircraft• used as Radar Warning Receiverused as Radar Warning Receiver• indicate presence & bearingindicate presence & bearing• reduce false alarm rate with signal-analysis reduce false alarm rate with signal-analysis

circuitrycircuitry



Super Heterodyne ontvanger

• most common type of ES receiver • bandwidth = freq range of LO• selectivity = width of IF bandpass filter• more selective, smaller bandwidth than conventional rx• higher false-alarm rates (harmonics of strong signals)• lower POI, looks only at IF bandpass size of spectrum



Direction Finding technieken Direction Finding technieken (EW101 para 8.4 – 8.8)(EW101 para 8.4 – 8.8)Direction Finding technieken Direction Finding technieken (EW101 para 8.4 – 8.8)(EW101 para 8.4 – 8.8)

Amplitude-based DFAmplitude-based DF- smalle gerichte antennebundel- smalle gerichte antennebundel- Watson-Watt: 3 ontvangers (fig 8-11,-12,-13)- Watson-Watt: 3 ontvangers (fig 8-11,-12,-13)- meerdere gerichte antennes (fig 8-15, -16)- meerdere gerichte antennes (fig 8-15, -16)

Interferometer DFInterferometer DF- faseverschil tussen 2 ontvangers (fig 8-18) - faseverschil tussen 2 ontvangers (fig 8-18)

Doppler DF (fig 8-28, -29)Doppler DF (fig 8-28, -29) Time difference of arrival (fig 8-33, -34, -35)Time difference of arrival (fig 8-33, -34, -35)



EW apparatuur bij de KMEW apparatuur bij de KMEW apparatuur bij de KMEW apparatuur bij de KM

APECS IIAPECS II (M-fregat Hr. Ms. van Amstel)(M-fregat Hr. Ms. van Amstel)

VIGILEVIGILE (M-fregat Hr. Ms. Van Speyk)(M-fregat Hr. Ms. Van Speyk)

SABRESABRE (LC-Fregatten)(LC-Fregatten)

AR900AR900 (LPD’s, AOR’s)(LPD’s, AOR’s)

ESM-500ESM-500 (M-fregat, Walrus Klasse)(M-fregat, Walrus Klasse)

IJSVOGELIJSVOGEL (Holland klasse)(Holland klasse)

DR 3000DR 3000 (Walrus Klasse)(Walrus Klasse)

AWARE 3 AWARE 3 (Lynx)(Lynx)

DeTe90DeTe90 (NH-90)(NH-90)



AAdvanceddvanced

PProgrammablerogrammable

EElectroniclectronic

CCountermeasuresountermeasures

SSystemystem

APECS II combineert de mogelijkheden van een ESM- en een ECM-subsysteem ten behoeve van de tactische ondersteuning gedurende uit te voeren operaties

Ref: HOGKM 017.6



ORU (omni-antenne)MRU (peilantenne)



VIGILE VIGILE VIGILE VIGILE



SS

AA

BB

RR

EE

Het SABRE EOV systeem bestaat uit een gecombineerd ESM en ECM systeem dat dient ter ondersteuning van de missies van de Luchtverdedigings en Commando Fregatten.

Ref: HOGKM 814



ESM-antenne



SABRESABRESABRESABRE



Frequency versuFrequency versuss bearing bearing

180 225 270 315 000 045 090 135 180

180 225 270 315 000 045 090 135 180

- 18

- 17

- 16

- 15

- 14

- 13

- 12

- 11

- 12

- 11

- 10

- 9

- 8

- 7

- 6

- 5

- 4

- 3

- 2

- 1

-0.5

18 -

17 -

16 -

15 -

14 -

13 -

12 -

11 -

12 -

11 -

10 -

9 -

8 -

7 -

6 -

5 -

4 -

3 -

2 -

1 -

0.5 -

Tactical picture



180 225 270 315 000 045 090 135 180

180 225 270 315 000 045 090 135 180

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

111 Missile Homing radars

33 Military Airborne

44 Military Surface/Ground

55 Unknown

66 Friendly

77 Neutral

22Submarine radarsFire Control radars

Priority levels



AR-900 NL

Argo Systems, Sunneyvale, California



ESM 500ESM 500ESM 500ESM 500

Rohde & Schwartz, Duitsland



Doel ESM-500Doel ESM-500Doel ESM-500Doel ESM-500

Detecteren, observeren en loggen van radiosignalen in het VHF/UHF gebied t.b.v. COMINT.



PLATH GMBH (GERMANY)

IJSVOGEL



Doel ijsvogelDoel ijsvogelDoel ijsvogelDoel ijsvogel

Detecteren, observeren, peilen, onderscheppen, classificeren, analyseren en loggen van radiosignalen

in het VHF/UHF gebied t.b.v. COMINT.



THALES Brest, France

DR-3000 (Walrus klasse ozbt)



Doel DR-3000Doel DR-3000Doel DR-3000Doel DR-3000

Het detecteren, peilen, presenteren, analyseren, classificeren en identificeren van, en waarschuwen tegen EM-uitzendingen.

Apparatuur bij de KM



DAYTON (NH-90)

Electronica, Italië












ES kwantitatiefES kwantitatiefES kwantitatiefES kwantitatief

Bereik ES receiver: one-way linkBereik ES receiver: one-way link bereik radar: two-way linkbereik radar: two-way link Verschil in bereik door:Verschil in bereik door:

• propagation loss (lengte pad)propagation loss (lengte pad)

• signal reflection factorsignal reflection factor



One-way link (communications)

PT GT LP GR PR

One-way link: PR = PT + GT – LP + GR



Propagation Loss (para 2.2.2)Propagation Loss (para 2.2.2)Propagation Loss (para 2.2.2)Propagation Loss (para 2.2.2)

Spreading Loss:LS = 32,4 + 20 log(D) + 20 log(F)

LS Spreading LossD distance [km]F frequency [MHz]

Propagation Loss = LS + LA

LS: Spreading Loss: formule of nomogram figuur 2.2 op p .12LA: Atmospheric Loss: diagram fig. 2.3 op p. 14. Verwaarloosbaar < 4 GHz



Two-way link (radar)

Effective Radiated Power ERP = PT + G

P1 = ERP – LS

Signal Reflection Factor P2 – P1 = -39 + 20log(F) + 10log(σ)

PA = P2 - LS












HuiswerkvraagHuiswerkvraagHuiswerkvraagHuiswerkvraag

Bereken de range advantage factor, uitgedrukt in dB, van de Bereken de range advantage factor, uitgedrukt in dB, van de ESM installatie van een vliegtuig die de ESM installatie van een vliegtuig die de luchtwaarchuwingsradar van een schip detecteert, ten luchtwaarchuwingsradar van een schip detecteert, ten opzichte van die luchtwaarschuwingsradar, wanneer opzichte van die luchtwaarschuwingsradar, wanneer gegeven is dat:gegeven is dat:

• de ontvangstgevoeligheid van de ESM ontvanger en de de ontvangstgevoeligheid van de ESM ontvanger en de radarontvanger aan elkaar gelijk zijn;radarontvanger aan elkaar gelijk zijn;

• de luchtwaarchuwingsradar werkt in de 3 GHz band;de luchtwaarchuwingsradar werkt in de 3 GHz band;

• het radarreflecterend oppervlak van het vliegtuig 5 mhet radarreflecterend oppervlak van het vliegtuig 5 m22 bedraagt;bedraagt;

• Het vliegtuig op gelijke hoogte blijft vliegen (dus geen Het vliegtuig op gelijke hoogte blijft vliegen (dus geen hemstitching techniek toepast).hemstitching techniek toepast).

Documents

Information Operations Electronic Warfare (EW) lecture 2 - ESM