بخشی از مقاله
چکیده
از زمان آغاز جنگ در افغانستان و عراق و سوریه مشاهده شده است تعداد روز افزونی از حمله به کاروان نظامی و وسایل نقلیه با استفاده از مواد منفجره دست ساز - IED - از جمله از طریق سیگنال های رادیویی فعال RCIED - رادیو کنترلی . - IED این نوع حملات موجب بالا رفتن آسیب به تجهیزات نظامی و تلفات انسانی قابل توجهی در سال های گذشته، به خصوص در افغانستان شده است. در نتیجه این دلایل، محافظت در برابر بمب های دست ساز تبدیل شده به یک اولویت. بنابراین، پروژه های تحقیقاتی به طراحی سیستم های مختلف اقدام متقابل موثر در برابر این نوع تهدیدات منجر شده است. ما در این مقاله به بررسی آشکارسازهای که می تواند در سیستم های جمینگ هوشمند مخابراتی در برابر بمب های رادیو کنترلی دست ساز استفاده شوند می پردازیم. مهمترین نیازمندی آشکارساز این هست که تشخیص دهد سیگنال های کنترل بمب را سریعتر از زمان واکنش بمب، به طوری که بتواند سیگنال کنترل بمب را به طور مؤثر توسط جمینگ مختل کند. ما در این مقاله به بررسی چهار نوع ازآشکارسازها با تمرکز بر سرعت تشخیصشان می پردازیم.
کلمات کلیدی: RCIED بمب های دست ساز رادیو کنترلی، آشکارساز، جمینگ هوشمند مخابراتی
- 1 مقدمه
دستگاه های انفجاری دست ساز - - IEDs، برای مثال، در قالب بمب های کنار جادهای، به یکی از شایع ترین تهدیدات برای نیروهای ائتلاف در سناریوهای جنگ نامتقارن امروز تبدیل شدهاند.تعداد این بمب گذاری ها از نزدیک به صفر در یک دهه پیش به افزایش بیش از 4000 در هر سال به تنهایی در افغانستان میباشد .[1] با توجه به در دسترس بودن در سراسر جهان مدارات الکترونیکی ارزان قیمت و تکنولوژی فرکانس رادیویی، بخش قابل توجهی از بمب های دست ساز - IEDs - در حال حاضر توسط رادیو کنترل - به عنوان مثال، انفجار از راه دور از طریق برخی از لینک های رادیوی مخابراتی - انجام می شود.به سه طریق می توان در مقابل این نوع تهدیدات مقابله کرد:
. 1 جمینگ نقطه ای: ساده ترین نوع اخلال پوشیده در اصطلاح "اخلال نقطه ای" نام دارد. در این اخلال، طیف فرکانسی کمی با نویز پر میشود. بازه فوق فقط فرکانسی که در آن لینک رادیویی موجود است را شامل میشود. اما مشکل این نوع اخلال این است که لازم است تا اطلاعات زیادی در مورد سیگنالی که بر روی آن اخلال ایجاد میکنیم، داشته باشیم.
. 2 جمینگ سد کننده: یکی دیگر از ساده ترین نوع اخلال پوشیده در اصطلاح "اخلال سدکننده" نام دارد. در این اخلال، طیف فرکانسی وسیعی با نویز پر میشود. بازه فوق تمام فرکانس هایی که در آن لینک رادیویی موجود است را شامل میشود. مشکل این نوع اخلال این است که بیشتر توان ارسالی توسط اخلالگر تلف میشود. و در نتیجه برد محدوده مختل شده کم می شود، در حالی که تنها نویزی که داخل باند فرکانس کاری دشمن قرار دارد در نسبت اخلال به سیگنال مشارکت دارد. اما مزیت این نوع اخلال این است که لازم نیست تا اطلاعات زیادی در مورد سیگنال هایی که بر روی آن اخلال ایجاد میکنیم، داشته باشیم.
. 3 جمینگ هوشمند مخابراتی: جمینگ هوشمند مخابراتی تکنولوژی در حال ظهور برای کاربردهای جنگ الکترونیک است. در مقابل با بالاترین سطح توسعه دستگاه های جمرهای سد کننده، که به طور مداوم جم می کنند کل فرکانس های باندهای مورد نظر را صرف نظر از سیگنال فعال در حال حاضر، جمرهای هوشمند به طور منظم انجام می دهند اسکن پهنای باند را از طیف رادیویی و در نتیجه قادر به واکنش نشان دادن به سیگنال مشاهده شده هستند. به این معنی است که، انرژی انتقال امواج در دسترس می تواند با تمرکز بر مناطق طیفی مربوطه در حال حاضر، که به طور بالقوه منجر به بهبود قابل توجهی بازده جمینگ می شود.
به منظور محافظت از وسایل نقلیه و یا کاروان در برابر چنین بمب های دست ساز رادیو کنترلی - RCIEDs - ، در عمل جمرهای سد کننده بر روی وسیله های نقلیه نصب شدهاند برای برخی از زمانها. این سیستم جمینگ به طور مداوم باند فرکانسی مورد نظر را مختل میکند برای احتیاط در برابر سیگنال تریگر RCIED، صرف نظر از فعال بودن یا نبودن سیگنال واقعی. این منجر به یک نسبت بالا مصرف انرژی به ازای هر باند حفاظتی میشود. علاوه بر این، پارامترهای کلیدی مانند سیگنال های جمینگ سد کننده - به عنوان مثال، پهنای باند و محدوده فرکانس تحت پوشش - معمولا نیاز به یک تعریف پیشینی بر اساس برخی از اطلاعات در مورد تهدیدات امکان پذیر می باشد.
جمینگ هوشمند مخابراتی [2]، بنابر این از سوی دیگر، یک تکنولوژی امید بخش است برای این نوع از برنامه های کاربردی. در تضاد با جمرهای سد کننده، جمرهای هوشمند به طور منظم در حال انجام تجزیه و تحلیل پهنای باند از طیف رادیویی -در به اصطلاح بازبینی فاز - و در نتیجه قادر به واکنش نشان دادن به سیگنالهای تهدید بالقوه هستند. پس از آن در طول فازهای جمینگ ، در نتیجه انرژی مفید انتقال امواج می تواند در تمرکز بر مناطق طیفی مربوطه در حال حاضر ، که به طور بالقوه منجر به بهبود یافتن قابل توجهای بهره وری جمینگ - و یا یک شعاع حفاظت بزرگتر - در مقایسه با یک جمر سد کننده باند پهن شود.
ا استفاده از تکنولوژی پردازش سیگنال هوشمند به اندازه کافی سریع از نظر زمان واکنش فعالیت توسط آخرین سخت افزار های آنالوگ و دیجیتال با سرعت بالا در نتیجه وسیله نقلیه - یا کاروان - حفاظت شده توسط جمر می تواند شناسایی و مختل کنند یک سیگنال تریگر RCIED، در واقع قبل از آنکه یک بمب کنار جاده بتواند منفجر شود، بنابراین وسیله نقلیه - سر نشینان - می توانند با خیال راحت منتقل شوند. به خصوص، باند فرکانس وسیعی را می توان تحت پوشش قرار داد بدون مصرف انرژی بیش از حد.در شکل - 1 - وضعیت جمینگ دستگاه انفجاری در یک سوی جاده نشان داده شده است.
همانطور که درمقاله [3] بحث شد، چندین استراتژی جمینگ وجود دارد که می تواند در برابر دستگاه های مواد منفجره دست ساز استفاده شود. با این حال، اگر جمینگ هوشمند مخابراتی برای پیدا کردن تریگر سیگنال بمب از آشکارساز استفاده میکند باید سریع تر از زمان تریگر بمب باشد. علاوه بر این، آشکارسازی به طور همزمان در چند باند فرکانسی بالقوه رخ می دهد.جمینگ هوشمند تقریبا مربوط به مفهوم رادیو شناختی است [4] که به تازگی توجه زیادی به خود جلب کرده است. در سیستم های رادیو شناختی کاربرهای دوم تلاش برای شناسایی دارند اگر کاربر اول باند مورد نظر را ارائه و اشغال کند در غیر این صورت دست یابی به طیف را آزاد می سازند. از سوی دیگر سیستم جمینگ هوشمند جمر تلاش می کند برای حس کردن سیگنال های کنترل بمب و واکنش نشان دادن به آن از طریق اختلال آن اگر آن را پیدا کند.
چالش کلیدی هر دو مورد رادیو شناختی و جمینگ هوشمند مخابراتی، سرعت و طیف سنجش قابل اعتماد است. در این مقاله قصد ما بررسی چندین روش بالقوه ی آشکارسازی است. ما بررسی خواهیم کرد زمانهای آشکارسازی را که لازم هستند برای رسیدن به یک احتمال داده آشکارسازی و احتمال نرخ هشدار کاذب با استراتژی های متفاوت آشکار سازی. آشکارسازهای در نظر گرفته شده عبارتند از آشکارساز انرژی، آشکارساز فیلتر تطبیق یافته، آشکارساز براساس ویژگی های ایستان دوری و آشکارساز براساس دریافت مقادیر ویژه منتشر شدهی سیگنال ماتریس کواریانس.
ما فرض می کنیم که سیگنال نسبت به باند فرکانسی قبل از اجرای الگوریتم آشکارسازی به سیگنال با مشتقات جزئی تقسیم شده است. تقسیم می تواند انجام شود با استفاده از تبدیل فوریه گسسته و یا هر الگوریتم بانک فیلتر دیگر.
که الگوریتم تقسیمی مورد نیاز میباشد که حتما با هر تاخیر معرفی نشدهای قابل توجه باشد.به عنوان سیستم جمینگ هوشمند مخابراتی ما خواهان این احتمال هستیم که پاسخگو برای جان انسان ها باشد که ممکن است با احتمال کم یک آشکارسازی را از دست بدهد. این اغلب به یک احتمال آلارم نادرست نسبتا بزرگ اشاره دارد. با این حال، جمینگ یک باند فرکانسی بدون یک تهدید واقعی در این گروه بهای کوچکی است در برابر پرداخت هزینه برای سیگنال فرمان بمب واقعی در صورت نبودن جمینگ در بسیاری از موارد.مسئله ما رسیدگی به انواع مسائل آشکارسازی است
