SSEE船艦信號採集設備/AN/SRS-1(V)戰鬥測向系統(CDF)
美國海軍柏克Flight 2A飛彈驅逐艦穆斯汀號(USS Mustin DDG-89),前部SPY-1D相位陣列雷達下方設置一了一個
長方形的AS-3202高頻(HF)截收天線,是艦上船艦信號採集裝備(SSEE)的信號截收裝置之一。
攝於2015年5月新加坡國際海事防務展(IMDEX 2015)。
柏克級Flight 2A飛彈驅逐艦的威廉.勞倫斯號(USS William P. Lawrence DDG-110),前部相位陣列雷達下方
以及船艛兩側下方都裝置長方形的AS-3202高頻(HF)截收天線(紅框標示處)。
攝於2019年5月新加坡國際海事防務展(IMDEX 2019)。
威廉.勞倫斯號主桅杆頂的AS-4692 VHF/UHF錐形裂縫天線陣列(紅框標示處),
屬於AN/SRS-1戰鬥測向系統(CDF),而CDF也向SSEE提供定向資訊。
(上與下)停泊在橫須賀的提康德羅加級飛彈巡洋艦安提坦號(USS Antietam CG-54,左)與錢斯洛維爾號
(USS Chancellorsville CG-62,右)。其中,安提坦號前桅杆頂是較舊型的AS-3056A VHF Adcock陣列天線,屬於
AN/SRS-1戰鬥測向系統(CDF)。而錢斯洛維爾號此時已經用更新型的AS-4692 VHF/UHF錐形裂縫天線陣列
取代AS-3056A。此照片拍攝於2013年3月29日。
皇家海軍Type 45飛彈驅逐艦防衛者號(HMS Defender D36)在2016年底到2018年4月進行大規模翻修期間,加裝了
巫師(Shaman)通訊頻率截收裝置(CESM),是第一艘安裝此系統的Type 45。「巫師」以購自美國的
AN/SSQ-130(V) SSEE增量F(Increment F)為基礎,照片中標出了艦體側面的AS-3202高頻截收天線,兩側各三個。
攝於2018年5月18日的防衛者號,此照片可以觀察「巫師」CESM截收系統的所有天線:兩個紅框處是AS-4293AVHF/UHF
全向截收天線,側舷三個藍框處是AS-3202 HF定向天線,而中部通信桅杆上部綠框標示處為AS-4692VHF/UHF
錐形裂縫天線。
──by Captain Picard
參考資料:全球防衛雜誌405期:艦艇訊號採集設備──美國海軍水面艦的電磁訊號耳目(by Curtis Lee)
前言 在冷戰期間,美國海軍將若干民間商船或二戰時代的戰車登陸艦改裝成電子情報船(例如AGER計畫等電子情報蒐集任務),並以研究之類的名義掩人耳目。雖然這些船隻外觀類似民船,然而由於需要長期在高危險的敵區沿岸作業,一旦遭到攻擊,這些船隻不僅航速太慢而無法逃離,又沒有用來自衛的武裝。在1967年6月8日以阿六日戰爭期間,在西奈半島北部沿岸作業的美國海軍自由號(USS Liberty AGTR-5)技術研究船(technical research ship )遭到以色列空軍攻擊受創;在1968年1月23日,韋布洛號(USS Pueblo AGER-5)通用環境研究船(environmental research ship)在朝鮮半島元山津外海作業時遭朝鮮攻佔俘虜。基於這兩次慘痛的教訓,美國海軍就改在若干第一線水面作戰艦艇(如驅逐艦、巡洋艦等)搭載電子信號蒐集分析設備,作為前沿電子情報蒐集任務的主力。 基本敘述 從1990年代以來,美國海軍作戰艦艇上部署的主要電子情報蒐集分析系統,就是船艦信號採集裝備(Ship's Signals Exploitation Space,或稱 Ship's Signals Exploitation Space Equipment ,SSEE),安裝的船艦能隨時監視、 截收空間中各種有價值的電磁波信號,並進行實時分析。一般美國海軍作戰艦艇使用的電子戰系統如AN/SLQ-32, 雖然也具備截收敵方電磁信號的電子支援(ESM)功能,但只限於與本艦相關的戰術任務 (如截收、辨識敵方射控雷達與導引武器的標定信號);而SSEE才是真正屬於 電子信號情報( Electronic signals intelligence,ELINT)、 通信情報(Communications Intelligence,COMINT)範疇的設備, 監視廣泛頻譜並從中蒐集高價值、高機敏性電子情報(包括敵方雷達、電子戰、通信設備的電磁信號),進行各種分析, 並透過資料鏈分享到作戰編隊其他節點以及後方更高階的情報機構,使得美軍對敵手擁有的各種電 子設備與電子戰能力有更深入的瞭解,進而開發出對應的電子反制與防護措施, 使美軍在未來可能發生的戰事中保持電磁攻防優勢。 SSEE由先前的AN/SSQ-80區域監視子系統(Local Monitoring Subsystem,LMS) 以及用來分析加密通信的TRUMP系統發展而來。SSEE具有電磁信號探測、識別、標定信號來源方位(涵蓋近距離到超水平線), 對於船艦指揮控制作戰(Command and Control Warfare,C2W)有很大的助益,並成為船艦的資訊作戰(Information Warfare,IW)的中心。 SSEE的任務能力包括:
信號攔截分析(Signal Intercept Analysis)
1.AN/SRS-1戰鬥測向系統(Combat Direction Finding System,CDF,見下文) ,能為SSEE提供先期定向指引。AN/SRS-1的主要天線是桅杆頂部的AS-3056A甚高頻埃德柯克天線鎮列(VHF Adcock Antenna Array),日後則陸續被較新型的AS-4692 VHF/UHF錐形裂縫天線陣列(Tapered Slot Antenna Array) 取代 2.AS-3202高頻(HF)甲板邊緣天線(Deck Edge Antenna) :在艦體結構四周布置多個定向天線,涵蓋所有方位。以柏克級飛彈驅逐艦為例,安裝完整SSEE時總共會裝置24個AS-3202天線。 3.AS-4293A VHF/UHF全向信號截收(Omni-directional Signal Acquisition )天線陣列,安裝在桅杆或上層結構高處。 4.AS-4708半球寬頻天線(Hemi-Broadband Antenna ):安裝在桅杆高處,提供半球測向與搜索能力( Hemi-directional Direction finding and Acquisition )
提康德羅加級飛彈巡洋艦安提坦號(USS Antietam CG-54),前桅杆上部可以看到 AS-4708半球寬頻天線以及AS-3056A VHF Adcock天線。
(上與下)柏克級Flight 2A飛彈驅逐艦的威廉.勞倫斯號(USS William P. Lawrence DDG-110) 安裝的AS-3202高頻(HF)甲板邊緣天線,上圖是裝在前方AN/SPY-1D相位陣列雷達 之下,下圖是裝在船艛兩側下部。
沒有裝備完整永久性SSEE的船艦則可裝置先進密碼持續採集系統(Advanced Cryptologic Carry-on Exploitation System,ACCES) ,堪稱簡易版本的SSEE,能提供基本的電磁信號定位、監控、識別、指示與警告等功能。ACCES結合模組化的AN/SSQ-120可運輸無線電測向系統(Transportable Radio Direction Finding System)時,就能讓船艦具備完整而全面的信號截收與情報能力;然而即便如此, ACCES的信號截收與分析解碼能力仍不及完整永久性的SSEE(結合艦載 AN/SRS-1戰鬥測向系統以及更完善的天線系統等),只能臨時裝備於沒有設置SSEE的艦艇上,作為低成本的替代方案。 為了加快研發、測試與部署的週期,SSEE的軟硬體盡可能應用商規現成產品(Commercial-Off-The-Shelf,COTS)、政府用現成產品(Government-Off-The-Shelf,GOTS)、非開發品項(Non-Developmental Items)等現有貨架產品。廣泛應用COTS/GOTS/NDI技術的另一優點是,當這些基礎項目的軟硬體升級時,連帶使應用在SSEE的整合測試時間都能縮短;而這也意味SSEE能以更短的週期、更快的頻度進行升級,隨時納入最新的技術,使得美國海軍隨時保持最先進的電子情報蒐集能力。而SSEE與其他系統廣泛共用COTS/GOTS部件,使得採辦作業能統一進行,每批採購數量增加就使得單位成本降低,更符合經濟效益。
SSEE應用美國海軍PMW 178專案辦公室其他已有的專案技術,包括戰術電子情報監視適應性識別(Tactical SIGINT
Technology Adaptive Recognizer,TSTAR)、戰鬥無線電定向(Combat Direction Finding
,CDF)的窄頻獲得子系統(Narrowband Acquisition
Subsystem,NAS)等。由於SSEE的成功,SSEE也成為美國海軍PMW
178專案辦公室後續許多計畫的重要基礎,包括聯合船外後勤升級(Cooperative OUTBOARD Logistics
Upgrade,COBLU)、戰鬥群被動水平線擴展系統(Battle Group Passive Horizon Extension
System,BGPHES)等。SSEE使用與密碼持續計畫(Cryptologic Carry-on
Program)的先進密碼持續採集系統(Advanced Cryptologic Carry-on Exploitation
System,ACCES)相同的軟硬體,此外沿用部分美國海軍特戰武力(Naval Special Operations
Force,NAVSOF)的特種作戰司令部(Special Operations
Command,SOCOM)的PRIVATEER項目的硬體,例如頻譜分析儀(Spectrum Analyzer)、無線電頻率管理系統(Radio
Frequency Management System)、區域監視系統(Local Monitoring
System,LMS)。而之後PRIVATEER也同樣沿用SSEE項目的核心數為信號處理(Core Digital Signal
Processing,CDSP)軟體。
發展與部署 SSEE的研製與採辦採用階段性策略(phased approach)。
第一代的 SSEE是 AN/SLR-25(V)1階段1(Phase 1 ),安裝在藍嶺級指揮艦 惠特尼山 (USS Mount Whitney
LCC-20)以及三艘擔負戰役指揮任務的兩棲艦艇上。 SSEE增量D2(Increment D(2))安裝在另外11艘提康德羅加級飛彈巡洋艦與一艘兩棲指揮艦上,而增量D(3)則在2001財年開始。
美國海軍所有的航空母艦、大型兩棲攻擊艦與絕大部分提康德羅加級飛彈巡洋艦都陸續裝備永久性的SSEE,柏克級飛彈驅逐艦則大約只有一半裝備SSEE。許多安裝SSEE的柏克級都進行獨立部署(而不是與航母編隊一同行動),能更加靠近敵方沿岸水域以蒐集電子情報。
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Type45加裝SSEE之後,設置的截收天線包括:一部AS-4692VHF/UHF錐形裂縫天線,安裝在後桅杆上部;2部AS-4293A
VHF/UHF全向截收天線,其中一部在安裝主桅杆前方高處,另一部在機庫上方;六
AN/SRS-1(V)戰鬥測向系統(CDF)
(上與下)柏克級Flight 2A馬漢號(USS Mahan DDG-72)桅杆頂的CDF接收天線,一開始裝備 的AS-3056A VHF Adcock天線陣列(上圖),日後改良時換成S-4692 VHF/UHF錐形裂縫天線陣列
(下圖)
AN/SRS-1(V)戰鬥測向系統(Combat Direction Finding system,CDF)是一種長距離的全自動信號獲得與定向系統,能自動探測周遭有敵意的電磁信號, 定向與分析歸類後提供給船艦的戰術資料系統。AN/SRS-1(V) CDF大幅提高艦載電磁定向設備的能力,能探測類型更廣泛、更多樣的威脅信號,並透過大量使用商規現成 (COTS)產品來提高可靠度並降低成本。 AN/SRS-1(V)能提供接近實時(Real Time)的信號測向、指示與警告(Indications and Warnings,I&W)、窄頻信號蒐集(Narrowband signal Exploitation)、超水平線標定(Over-The-Horizon-Targeting,OTH-T)敵方信號等(例如可作為發射反艦飛彈的先期指引),不僅提高了船艦系統的狀況意識(Situationa Awareness),還能為艦上各種目標標定/射控系統提供先期指引。CDF使用信號自動搜索模式(Auto Signal Acquisition Mode),對於UHF/VHF頻的測向誤差約為正負3度。CDF的操作人員能透過操作介面(Operator Interface CSCI)分析與控制系統、動態調整接收器來針對特定頻率、控制CDF TACINTEL 戰術情報資訊交換系統(Tactical Intelligence Information Exchange System )終端、系統資料管理、信號參數類型顯示、監視系統運作狀況等。 AN/SRS-1(V)的電磁波定向系統架構包括:強固(robust)的改進型高頻定向(HF DF)甲板邊緣接收天線陣列 、安裝在桅杆上的VHF/UHF截收天線、窄頻信號蒐集(Narrowband signals exploitation), 並能支持區域網路(LAN)連線以及天波(Skywave)移動通信。 升級的 AN/SRS-1A(V) (即CDF Block 2)在 AN/SRS-1(V) CDF Block 0的基礎上,整合了自動化數位搜索次系統(Automated Digital Acquisition Subsystem,ADAS)。ADAS的技術特徵包括:全數位化平行運算架構(Parallel Architecture)、可編程的外來信號識別(Programmable Exotic Signal Recognizer)、混合模式測向(Mixed Mode Direction Finding)、寬頻信號蒐集(Wideband Signal Exploitation)、能識別未知新信號的演算法(New Signal Recognition Algorithm)等新技術特徵。 AN/SRS-1A (V) 在1994年夏季完成發展測試(DT)與作戰測試(OT),在1994年12月達成里程碑III(Milestone III)決策點。AN/SRS-1A (V) Block 0在1993財年第三季開始進入全速量產,陸續安裝在胡蜂級(Wasp class)直昇機船塢運輸艦(安裝在LHD-1~5,最先安裝的是首艦LHD-1)、從馬漢號(USS Mahan DDG-72)起的柏克級Flight 2A飛彈驅逐艦。AN/SRS-1(V) Block 1在1995財年進入全速量產,安裝在兩棲突擊艦(LHD)與柏克級飛彈驅逐艦上(包含新造艦以及現役船艦配合翻修期程加裝),裝艦作業在1997財年展開,最後裝在全部的胡蜂級LHD、DDG-72起的35艘柏克Flight 2A、若干岸基設施等。 在2000財年,AN/SRS-1A (V) 又接受聯合艦載後勤升級(Cooperative Outboard Logistics Update,COBLU)Phase 1的改進,進一步更新信號處理模組。 早期AN/SRS-1A (V)使用AS-3056A甚高頻埃德柯克天線鎮列(VHF Adcock Antenna Array),2010年代以後陸續更新為AS-4692 VHF/UHF錐形裂縫天線陣列(Tapered Slot Antenna Array) 。
(上與下)提康德羅加級飛彈巡洋艦錢斯洛維爾號(USS Chancellorsville CG-62),上圖 前桅杆頂是AN/SRS-1A(V)最初配備的AS-3056A VHF接收天線,升級後(下圖)被 AS-4692 VHF/UHF天線取代。
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