Wie man sich einen Vorteil in der elektronischen Verteidigungsführung verschafft

Rugged Computing bezieht sich auf eingebettete Computing-Systeme, die so konzipiert sind, dass sie in rauen Umgebungen zuverlässig funktionieren. Was im Bereich der elektronischen Verteidigungsführung als „robust“ gilt, hängt davon ab, wo man sich befindet und was erreicht werden muss. Die Anforderungen an ein Gerät, das ein Soldat in der Wüste in seinem Rucksack mit sich führt, unterscheiden sich grundlegend von denen an ein unbemanntes Raumschiff, das in den Weltraum fliegt. In jedem Fall hat die Nichteinhaltung der vorgesehenen Leistung schwerwiegende Folgen. Deshalb müssen alle militärischen Computersysteme so designt und gefertigt sein, dass sie witterungsbeständig sind, extremen Temperaturen, Vibrationen, starken Stößen und Schlägen standhalten und Strahlung, Chemikalien und anderen Verunreinigungen widerstehen können. Die Wahl der richtigen Lösung für die jeweilige Umgebung ist entscheidend.

Hier sind einige Beispiele:

• Am Boden
  Robuste Computerserver, die für den Einsatz in der Luft abgeworfen werden, müssen in der Lage sein, den Aufprall zu überstehen, extremen Temperaturen standzuhalten und gegen Staub, Feuchtigkeit und andere potenzielle Bedrohungen resistent zu sein. Gleichzeitig müssen sie die Daten schützen.
• In der Luft
  Militärflugzeuge müssen in der Lage sein, von einer heißen Wüstenumgebung am Boden bis zu Minusgraden in großer Höhe zu fliegen. Die extremen Temperaturschwankungen führen zu Kondensation, die einen der zahlreichen Sensoren und Schalter beeinträchtigen könnte, die das Flugzeug in der Luft halten und die Besatzung bei der Erfüllung ihres Auftrags unterstützen.
• Auf dem Wasser
  Schiffe und U-Boote der Marine enthalten Geräte und Systeme, die wasserdicht sein müssen und aus Materialien bestehen, die gegen galvanische Korrosion in einer Salzwasserumgebung resistent sind.
• Im Weltraum
  Moderne Raumfahrzeuge sollen wiederverwendbar sein. Daher müssen sie starken Gravitationskräften und Vibrationen während des Starts sowie extremen Temperaturen beim Wiedereintritt standhalten können.

Wenn es um Menschenleben geht, sind Fehler keine Option. Robuste Computing‑Lösungen ermöglichen die elektronische Kampfführungstechnologie, auf die sich die Soldaten von heute verlassen, um ihre Missionen erfolgreich und sicher zu erfüllen.

Der häufigste Einsatz von Sensoren in der elektronischen Verteidigungsführung ist das Radar. Es gibt verschiedene Arten von Radar, darunter Langstrecken‑Tracking‑Radar und Zielradar. Diese Systeme arbeiten auf unterschiedlichen Frequenzen und benötigen je nach Entfernung des zu verfolgenden Objekts unterschiedlich viel Leistung. Eine korrodierte Verbindung oder ein beschädigter Sensor kann das Radarsystem beeinträchtigen und das Fahrzeug oder die Besatzung anfällig für einen Angriff machen.

Die konventionelle Verteidigungsführung stützte sich auf Analysten, die anhand von Fotos oder historischen Daten vorhersagen konnten, was als Nächstes geschehen würde. Jetzt wird künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt, um thermische, chemische oder andere Muster zu interpretieren und einen versteckten Feind in Echtzeit zu finden und zu identifizieren. Jede schlechte oder unterbrochene Verbindung entlang des Signalwegs vom Sensor zum Display kann die Besatzung einer versteckten Gefahr aussetzen.

Die Navigation ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg in der Luft, auf dem Wasser, im Weltraum oder auf dem Boden. Die Truppen sind auf genaue GPS-Signale angewiesen, um sich in fremdem und oftmals feindlichem Terrain zu bewegen. Robuste Systeme sind so konzipiert, dass sie gegen Signalstörungen resistent sind und Regen, Nebel, Sandstürmen oder anderen Umweltbedingungen standhalten, die das Navigationssystem beeinträchtigen können.

Fortschrittliche Raketensysteme enthalten eine Vielzahl von robusten Sensoren, Schaltern und militärischen Computersystemen. GPS, Trägheitssensoren und Laser-Leitsysteme arbeiten zusammen, um ein redundantes System zu schaffen, das die Chancen einer Rakete verbessert, ihr beabsichtigtes Ziel zu erreichen.

Elektronische Verteidigungsführungssysteme können auch zu Ausbildungszwecken eingesetzt werden. Piloten lernen, auf Bedrohungen in Simulationen zu reagieren, die in Ausbildungseinrichtungen oder realen Flugzeugen durchgeführt werden. Diese Simulatoren erfordern die gleichen robusten Systeme, die im Kampf verwendet werden, um einen Piloten auf die extremsten Bedingungen vorzubereiten.

Robuste Computing-Systeme werden auch zur Verteidigung gegen feindliche Angriffe eingesetzt.

• Die Systeme, die zur Erkennung, Verfolgung und Identifizierung einer Bedrohung eingesetzt werden, senden auch Signale aus, die von einem Feind erkannt, verfolgt und genutzt werden können, um eine potenzielle Bedrohung zu identifizieren und zu lokalisieren. Fortschrittliche Systeme nutzen Störsender und übermitteln Fehlinformationen, um den Feind über den tatsächlichen Standort und den Fahrzeugtyp eines Fahrzeugs zu verwirren.
• Die Fähigkeit, Signale im Kampf zu senden und zu empfangen, ist von entscheidender Bedeutung. Elektronische Verteidigungsführungssysteme umfassen Anti-Jamming-Antennen, die eine Signalumschaltung ermöglichen. Geräte können so andere Frequenzen suchen, wenn eine Hauptfrequenz blockiert ist.
• Raketenabwehrsysteme sind auf modernste Technologie angewiesen, um festzustellen, wann eine feindliche Rakete gestartet wird und wohin sie fliegt. Anhand dieser Informationen kann das System die Rakete schließlich ausschalten, bevor sie ihr Ziel erreicht.

Die elektronische Verteidigungsführung erfordert leichte, robuste Produkte, die Daten in Echtzeit in wertvolle Informationen verarbeiten können.

Leichte Bauelemente

Leichtgewichtige Lösungen tragen zur Kostensenkung bei und ermöglichen eine längere Einsatzdauer. So kostet der Start von Fracht oder Ausrüstung in den Weltraum derzeit etwa 5.000 US‑Dollar pro Kilogramm. Die Einsparung von Gewicht beim elektronischen Verteidigungsführungssystem eines Raumfahrzeugs spart Geld oder erhöht die potenzielle Nutzlast des Raumfahrzeugs. Eine Gewichtsreduzierung bei allen Arten von Militärflugzeugen und -fahrzeugen hilft, den Treibstoffverbrauch zu senken und die Reichweite zu erhöhen.

 

Haltbarkeit
Die Technologie der elektronischen Verteidigungsführung muss jedes Mal funktionieren. Das Computing-Systeme eines Kampfflugzeugs erfordert es beispielsweise, dass eine elektronische Karte zur Datenspeicherung oder -verarbeitung oder für ein bestimmtes Einsatzprofil eingesetzt oder entnommen wird. Diese Karte muss haltbar genug sein, um einer hochstatischen Umgebung standzuhalten, und darf nicht durch Schmutz und Ablagerungen beeinträchtigt werden. Wenn die Besatzung diese Karte einsteckt und sie nicht funktioniert, kann das Flugzeug möglicherweise nicht starten oder wichtige Daten während des Flugs nicht verarbeiten.

 

Verarbeitungsgeschwindigkeit
Die heutigen Verteidigungssysteme sind in der Lage, Daten zu sammeln und zu verarbeiten, Bedrohungen zu erkennen und Entscheidungen in Echtzeit zu treffen. Sensoren sammeln Daten, die verarbeitet und dann lokal angezeigt oder in Form von Text, Video, Warnleuchten oder anderen Anzeigen übertragen werden. Wenn Sekundenbruchteile zählen, ist die Beseitigung von Latenzzeiten bei der Signalübertragung von entscheidender Bedeutung. Die Bandbreite zur Verarbeitung von Hochgeschwindigkeitsdaten in verwertbare Informationen schafft einen Wettbewerbsvorteil. Rechtzeitige, genaue Informationen retten Leben.

 

Einhaltung von Standards
Robuste Systeme werden unter Verwendung von Steckverbindern, Chipsätzen, Kabeln usw. gebaut, die mit Bauelementen anderer eingebetteter Systeme im Fahrzeug oder Wasserfahrzeug austauschbar sind. VMEbus International Trade Association (VITA), Future Airborne Capability Environment (FACE), Sensor Open System Architecture (SOSA), Hardware Open Systems Technologies (HOST) und C4ISR/EW Modular Open Suite of Standards (CMOSS) sind einige der Standards, welche die für eine bestimmte Anwendung geeigneten Materialien und Komponenten identifizieren. Die gemeinsame Nutzung von Standardbauelementen verbessert die Kompatibilität zwischen verschiedenen Plattformen, trägt zur Kostenkontrolle bei und gewährleistet den Zugang zu Ersatzteilen für Reparaturen oder Aufrüstungen.

Robuste Computing-Lösungen erfordern starke Verbindungen, effektive Kühlsysteme und verschiedene Stufen der Redundanz.

Jedes Gerät oder System ist nur so stark wie seine schwächste Verbindung. Mehrere Bauelemente müssen zusammenarbeiten, um Daten über einen Signalweg zu übertragen. Die Auswahl von für die vorgesehene Anwendung geeigneten Kabeln und Steckverbindern, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit, Flexibilität und Kratz-/Abriebfestigkeit bieten, ist eine Voraussetzung.

 

Offene Standards schreiben die Arten von Steckverbindern und Materialien vor, die verwendet werden können, um die Auswirkungen von Verunreinigungen auf Bauelemente in elektronischen Verteidigungsführungssystemen zu verringern. So ist beispielsweise eine dünne Goldschicht von 3 Mikrozoll für ein Bauelement, das in einer Büroumgebung am Boden verwendet wird, akzeptabel, während die Steckverbinder in einer Luft- und Raumfahrtanwendung 50 Mikrozoll Gold erfordern können.

Die Systemkühlung ist bei der Entwicklung von robusten Computing-Lösungen äußerst wichtig. Chipsätze, Glasfaser-Transceiver und andere Bauelemente erzeugen erhebliche Wärme. Diese kritischen Teile werden nicht lange halten, wenn sie nicht gekühlt werden können. Systementwickler haben drei Möglichkeiten, ein System kühl zu halten:

• Luftgekühlte Systeme nutzen einen Ventilator oder die natürliche Luftbewegung, um die Wärme abzuführen.
• Flüssigkeitsgekühlte Systeme verwenden ein Kühlmittel, um die Wärme zu absorbieren und abzuleiten.
• Leitungsgekühlte Systeme sind auf Kühlkörper oder Kühlplatten angewiesen, um die Wärme von der Quelle wegzuleiten.

Die in einem robusten Computing‑System verwendeten Komponenten und Materialien müssen mit den für die Anwendung spezifizierten Kühloptionen mit oder ohne Lüfter kompatibel sein.

Wenn Leben auf dem Spiel stehen, sind Fehler keine Option. Die elektronische Verteidigungsführung kann sich nicht auf eine einzige Ausfallstelle verlassen. Die erforderliche Anzahl von Redundanzen variiert je nach Anwendung. Ein System, das im Weltraum eingesetzt wird, könnte vier Redundanzpunkte haben, während in einer weniger extremen Umgebung vielleicht nur ein redundantes System erforderlich ist.

Die elektrischen und elektronischen Produkte von TE Connectivity (TE) wurden entwickelt, um den Daten-, Strom- und Signalfluss in robusten Computing‑Systemen zuverlässig zu verbinden und zu schützen. Die MULTIGIG RT-Steckverbinder von TE haben einen Maßstab für die Leistung gesetzt, als die ersten OpenVPX-Standards durch VITA festgelegt wurden. Heute werden die Sensor- und Konnektivitätslösungen von TE ständig weiterentwickelt, um den Anforderungen der modernen Verteidigungsführung am Boden, in der Luft, auf dem Wasser und im Weltraum gerecht zu werden.

• Der Begriff „robustes Computing“ bezieht sich auf eingebettete Computersysteme mit langlebigen Komponenten – von verstärkten Außenkomponenten bis hin zu unzerstörbaren Innenkomponenten –, die so konzipiert sind, dass sie in rauen Umgebungen zuverlässig funktionieren.
• Die Definition von „robust“ variiert je nach Kampfumgebung und Einsatzziel.
• Für die erfolgreiche Durchführung von Einsätzen und die Verteidigung gegen feindliche Angriffe benötigt die elektronische Verteidigungsführung leichte, robuste Produkte, die Daten in Echtzeit zu wertvollen Informationen verarbeiten können.
• Robuste eingebettete Systeme erfordern starke Verbindungen, effektive Kühlsysteme und verschiedene Stufen der Redundanz.