Laserekon, epostbrevlåda under vatten och meddelanden som sänds i berget

Ingen brist på idéer för att koppla in framtidens ubåt i den stora nätverket

Av Erland Sangfelt

Det externa kommunikationssystemet blir en viktig del av ledningssystemet i ubåt Viking. Borta är tidigare ubåtars radiohytter och låsta uppbyggnad av ledningssystemet. Kommunikationssystemet integreras med vapen- och motmedel, navigation, sensor och stridsledning via ett lokalt nätverk. Delar i ledningssystemet kan ändras utan att andra delar påverkas.

Viking kan kommunicera via satellit och släpantenner. Den gamla hydrotelefonen med begränsad kvalitet och räckvidd ersätts av ett modernt höghastighetsmodem för digital mottagning och överföring.

Likaväl som ubåten kan överföra målinformation till ett övergripande ledningssystem kan den själv få information om tex sjöläget från avlägsna sensorsystem, under eller över vattenytan. Framtida ubåtars kommunikationssystem utgör således kopplingen mellan ubåtens eget lokala nätverk och det stora nätverket i DBA, dominant battlespace awareness. (Se FOA-tidningen nr 1/99)

Ubåt slipper riskfylld spaning
Utvecklingen av olika tekniker för kommunikation går hand i hand med utvecklingen av nya sensorer och deras plattformar. Som exempel kan anges dold och långt framskjuten spaning i områden där motståndaren har luft- och sjöherravälde. Ubåten behöver inte själv utföra den riskfyllda spaningen. Den kan ligga still några mil bort medan en tystgående, obemannad undervattensfarkost spanar. Denna har mycket stor spaningsförmåga tack vare ny sensorteknik (se sid 8 ). Bredbandssamband mellan farkosten och ubåten kan upprätthållas via en länk av optisk fiber, utvecklad för att vara lätt och samtidigt tåla stora påfrestningar. Fibersambandet är störtåligt och kan inte spåras med mindre än att mekanisk kontakt med fibern erhålles.

Ubåt Viking kan i princip inta uläge på svenskt vatten för att långt senare dyka upp i Medelhavet. Att utveckla långväga samband till ubåt framförd i uläge från bas blir således viktigt.

FOA stödjer FMV i deras realiserbarhetsstudier av akustiska modem med digital dataöverföring under vattnet. Prototypsystem för de akustiska modemen anskaffas, utvärderas och utvecklas under de närmsta åren.

De kan även ingå som koncept för trådlös dataöverföring i sensornätverk och kan bli en del av kommande DBA-demonstrator Gotland. Försök har visat att relativt höga datatakter med låg felsannolikhet och räckvidder om någon mil bör kunna realiseras i Östersjön, även mellan rörliga sändare och mottagare. Avsevärt längre räckvidder med reducerad datatakt under varierande förhållanden och där sändningen görs svårupptäckt bör kunna uppnås.

FOA planerar i samarbete med industri undersöka möjligheten att utnyttja kraftfulla, lågfrekventa sändare för hydroakustisk kommunikation över stora avstånd. Syftet är här att utnyttja goda ljudutbredningsförhållanden för sändning av enkla meddelanden till ubåt i uläge över avstånd om tiotals mil. Med moderna metoder för datakomprimering kan exempelvis tal, som obehandlat kräver en datatakt på 64000 bitar/sek, överföras med god kvalitet i en datatakt om 2400 bitar/sek. Datatakten kan snart sänkas till hälften eller en fjärdedel. Även bilder och frekvensspektra kan datakomprimeras och utvecklingen gynnar således datareducerad informationsöverföring vilket i sin tur medger ökade kommunikationsavstånd.

FOA forskar kring teknik för ELF (extremely low frequency) där lågfrekventa elektromagnetiska signaler används för undervattenskommunikation i grunda vatten. Tekniken kan ge räckvidder om flera mil i Östersjön och med rörliga sändare eller mottagare, exempelvis ubåt eller obemannad undervattensfarkost. Försök vid FOA med elektrodsändare/mottagare har visat på intressanta räckvidder för talöverföring i skärgård. Enklare former av meddelanden kan visa sig gå avsevärt längre än hydroakustiskt transmitterade signaler i grunda vatten med komplicerade bottenförhållanden.

Både den akustiska och elektromagnetiska tekniken förutsätter att datakomprimering, kodning och demoduleringsmetoder drivs mycket långt och anpassas till den variabla signaleringsmiljön i Östersjön.

Information göms i lasereko
Vid FOA studeras även tekniker för seismisk kommunikation, exempelvis till en obemannad undervattensfarkost på botten, och lasersamband ovan och under vattenytan. Tillsammans med FMV och FM studeras förbättringar av VLF-samband från bas till ubåt och aspekter av ubåtskommunikation via satellit.

Nya koncept, där sk retroreflektorer för exempelvis laser eller radar ingår, medger överföring av information från en sensor/kommunikationsenhet utan att denna behöver sända ut energi. En retroreflektor för laserstrålar skulle kunna installeras i svårupptäckta kommunikationsbojar med fibersamband till ubåten.Om blågrön laser används kan ett visst djup under ytan eventuellt medges. När en laserstråle träffar bojen aktiveras retroreflektorn och modulerar in sensorinformation på reflexen. Laserstrålen som träffar retroreflektorn kan komma från satelit, aerostat i övervakningssystemet eller eventuellt flygplan. Konceptet kräver naturligtvis att en sökstråle träffar bojen, vars exakta position är okänd på förhand. Här kan laserljusets stora datakapacitet användas för att mycket snabbt repetera ett kort igenkänningsmeddelande till retroreflektorn och strålen får svepa vattenytan som avsöks. Metoder finns även för att kunna bredda laserstrålen vilket kan öka detekterbarheten av retroreflektorn.

Med en avancerad kommunikationsboj kan ubåten själv sända. Bojen kan simma långt bort från ubåten, upprätta ett samband med tex satellit och gömma sig under ytan efter sändning. Sambandet kan göras svårpejlat genom att sända energin i en smal lob.

Andra möjligheter som diskuteras innebär att ubåt eller obemannad undervattensfarkost kommunicerar direkt med ett nätverk av sensorer i spaningsområdet, kanske förbundna med optisk fiber. Exempelvis kan undervattenslaser användas för att på kort håll överföra mycket stora datamängder per tidsenhet. Ubåten kan således snabbt meddela sig med en ”brevlåda” som reläar informationen vidare, alternativt hämta sin ”post” där med teknik som kan bygga på retroreflektorteknik. Via laser kan helt autonoma undervattensfarkoster tänkas överföra mängder av information till tex en moderubåt. Även andra tekniker som hydroakustisk kommunikation är tänkbar i sammanhanget, speciellt om större avstånd till närmsta ”brevlåda” är önskvärd. Ett nätverk av akustiska länkar skulle trådlöst kunna läsa informationen vidare.

Från FOA-tidningen nr 2-2000 - www.foi.se/framsyn