Bovenaan dit hoofdstuk stonden de vier stappen van ESM: intercept, meten, identificeren, reageren. Achter die woorden zit een keten die elke seconde duizenden pulsen verwerkt. Wie begrijpt hoe die keten werkt, begrijpt ook waarom een RWR soms te laat, verkeerd of helemaal niet waarschuwt, en wat een LPI-radar of een nieuwe golfvorm daartegen doet.
Een ESM-ontvanger hoort een kakofonie van radars door elkaar. Van elke puls schrijft hij een kort kaartje: wanneer, welke frequentie, hoe lang en uit welke richting. Hij sorteert die kaartjes per zender en zoekt daarna in zijn bibliotheek op wie dat is.
In de praktijkBoven een frontgebied hoort een vliegtuig tientallen radars tegelijk, van eigen en vijandelijke systemen. Het sorteren kost tijd en kan mislukken als twee radars op elkaar lijken, of als een radar iets doet wat niet in de bibliotheek staat. Dan verschijnt een onbekend symbool, of helemaal niets.
Ontvangers: breed luisteren of scherp luisteren
Geen enkele ontvanger bestrijkt tegelijk de hele band, met hoge gevoeligheid én met fijne frequentieresolutie. Elke ESM-architectuur is daarom een compromis tussen probability of intercept (POI) en gevoeligheid:
| Ontvanger | Hoe | Sterk | Zwak |
|---|---|---|---|
| Crystal video | detecteert de hele band tegelijk, zonder af te stemmen | eenvoudig; vangt sterke pulsen vrijwel altijd | ongevoelig; meet de frequentie niet of nauwelijks (klassieke oudere RWR) |
| IFM (instantaneous frequency measurement) | meet de frequentie van één puls direct, via een fasevergelijking | breedband én een frequentie per puls | raakt de weg kwijt als twee pulsen tegelijk binnenkomen |
| Superheterodyne (afstembaar) | zwaait een smalle, gevoelige ontvanger over de band | gevoelig en nauwkeurig | lage POI: hoort alleen wat zendt op de frequentie waar hij op dat moment staat |
| Channelized / digitaal | splitst de band in vele parallelle kanalen, tegenwoordig digitaal na snelle bemonstering | breed én gevoelig; scheidt gelijktijdige signalen | complex, duur en rekenintensief; standaard in moderne systemen |
Moderne RWR's en ESM-suites combineren meestal een breedbandig digitaal kanaal (hoge POI) met een gevoeliger, afstembaar kanaal dat op interessante signalen wordt gezet. Een LPI-radar (§ 5.13.1) mikt precies op die zwakke plek: zijn vermogen per frequentie is zo laag dat het breedbandige kanaal hem niet ziet, en zijn bandbreedte zo groot dat het smalle kanaal maar een klein deel ervan hoort.
Pulsbeschrijvingen en de-interleaving
Van elke gedetecteerde puls maakt de ontvanger een pulse descriptor word (PDW): een kort digitaal record met de aankomsttijd (TOA), de frequentie (RF), de pulsbreedte (PW), de amplitude en de aankomstrichting (AOA). Moderne systemen voegen daar kenmerken van de modulatie binnen de puls aan toe. Boven een druk gebied verwerkt een systeem er honderdduizenden tot miljoenen per seconde.
Die pulsen komen door elkaar binnen, van alle radars tegelijk: een interleaved pulstrein. De processor moet ze eerst per zender sorteren, de de-interleaving:
- Grof sorteren op kenmerken die per zender nauwelijks veranderen: aankomstrichting (een radar verspringt niet in een fractie van een seconde van peiling), frequentieband en pulsbreedte.
- Fijn sorteren op timing. Binnen elke groep zoekt de processor naar een herhalend patroon in de aankomsttijden. Een histogram van de tijdsverschillen tussen pulsen laat pieken zien bij de PRI van elke zender; pulsen die op zo'n vast ritme vallen, horen bij elkaar.
- Restpulsen die nergens passen, worden bewaard. Het kan een nieuwe zender zijn, een radar die net begint te zenden, of ruis.
Hier ligt ook de reden waarom PRI-jitter en stagger (§ 5.10.6) niet alleen tegen jammers werken maar ook tegen ESM: een radar zonder vast ritme is lastiger te sorteren. En hier komen de "geesten" op een RWR-display vandaan: werken twee radars op dezelfde peiling en frequentie, dan kan de processor ze samenvoegen, of juist één radar in tweeën splitsen.
Identificeren: de bibliotheek, en waar die vandaan komt
Een gesorteerde zender heeft een set gemeten parameters: frequentie(bereik), PRI en het patroon daarvan, pulsbreedte, scanperiode en -type (§ 5.15), en soms modulatie binnen de puls. Die vingerafdruk wordt vergeleken met de emitter library, in een RWR de mission data file. Het resultaat is zelden een hard ja of nee: de processor geeft de beste match met een betrouwbaarheid, en soms meerdere kandidaten. Twee radars met overlappende parameters zijn moeilijk uit elkaar te houden. Daarom bevat een goede bibliotheek ook de modi van elke radar en de combinaties die bij één wapensysteem horen: een zoekradar en een vuurleidingsradar op dezelfde peiling vertellen samen meer dan elk afzonderlijk.
Waar komen die parameters vandaan? Uit ELINT (§ 24.2): het geduldig verzamelen en technisch analyseren van radarsignalen door gespecialiseerde platforms en stations, vaak al in vredestijd. ESM en ELINT gebruiken vergelijkbare ontvangers, maar met een ander doel:
| ESM | ELINT | |
|---|---|---|
| Doel | direct reageren: waarschuwen, ontwijken, tegenmaatregelen | kennis opbouwen: hoe werkt deze radar precies? |
| Tijd | fracties van een seconde | uren tot jaren analyse |
| Gebruiker | bemanning en wapensysteem | analisten en beheerders van de bibliotheek |
| Product | waarschuwing, cue, track | parameters, modi, de bibliotheek zelf |
Samen vormen ze een lus: ELINT vult de bibliotheek, ESM gebruikt haar, en wat ESM in de praktijk niet kan thuisbrengen, gaat terug naar de analisten. Een radar die in oorlogstijd een nooit eerder gebruikte modus aanzet (een war reserve mode, § 13.1), valt precies door die lus heen, tot de bibliotheek is bijgewerkt.
Peilen en lokaliseren
Een RWR peilt grof. Hij vergelijkt de signaalsterkte tussen vier antennes in de kwadranten (amplitudevergelijking) en komt tot een nauwkeurigheid van enkele tot ruim tien graden. Genoeg om te weten uit welke hoek de dreiging komt en om tegenmaatregelen te richten, maar te grof om een stelling te lokaliseren.
Nauwkeuriger systemen meten het faseverschil tussen dicht bij elkaar geplaatste antennes (interferometrie) en halen fracties van een graad. Daarmee wordt lokaliseren mogelijk:
- Kruispeiling (§ 5.25): twee of meer peilingen vanuit verschillende posities snijden elkaar bij de zender. Eén vliegtuig kan dat ook alleen, door onderweg meerdere peilingen te nemen.
- TDOA en FDOA (§ 24.7): meerdere ontvangers meten het verschil in aankomsttijd en in dopplerverschuiving van hetzelfde signaal. Samen leveren ze een positie, zonder dat er nauwkeurige peilantennes nodig zijn.
Een gelokaliseerde, geïdentificeerde zender is een doel. Hij kan worden ontweken, gejamd of, bij SEAD (§ 15), aangevallen. Daarom zetten radars hun zender uit bij dreiging, verplaatsen ze na het zenden en gebruiken ze lokzenders die hun signaal nabootsen.