ED Sistemlerinde Kalman Filtre Kullanarak Tehdit zlemede Yeni Bir Yaklam A New Approach to Threat Tracking on ESM Systems by Using Kalman Filters M. Bahadr Çelebi 1 , Ali Kara 1,2 , Berk Akar 1 , Ahmet Tümay 1 , Kvanç Dinçer 1 1. G222 Birimi TÜBTAK - UEKAE 2. Elektrik ve Elektronik Mühendislii Bölümü Atlm Üniversitesi Özetçe Kalman filtreler (KF) özyineli kestiriciler olup, pek çok uygulama alanna sahiplerdir. Bu makalede KF kullanmnn tehdit (emiter) izleme amacyla bir grup ayrk olayl ilev üzerine kullanlmasndan bahsedilmektedir. Sistem ve zamanlama gürültülü birden fazla tehdide ait karmak (ham) darbe dizisi üzerinden tek bir tehdide ait olan darbe dizisini izlenmesi amaçlanmaktadr. KF’nin çalabilmesi için gerekli parametreler, izleme algoritmasndan önce çalan kimliklendirme algoritmasndan alnmaktadr. Gelitirilen KF, gürültüye ve kayp darbeler ile izlenen tehditten gelen darbeler arasndaki büyük zaman boluklarna kar da uyumludur. Algoritma, tehdide ait kimliklendirme aamasnda tespit edilen frekans (TF), darbe genilii (DG), geli açs (GA), tarama örüntüsü (TO) gibi ayrc parametreleri de içerdii için salam ve verimli bir yap salamaktadr. Abstract Kalman filtering (KF) is a form of recursive estimator, which has been widely applied to different applications. This paper discusses a new approach, based on a discrete event process, for tracking of threats (emitters). Pulses of a particular threat from received mixed (raw) pulse sequences of multiple threats corrupted by timing jitter and measurement noises are aimed to be tracked. Required parameters to initiate KF are taken from identification algorithm which begins before KF algorithm. Hereby, KF runs on mixed pulse train. The algorithm based on KF is adaptive to both the noise and missing pulses together with large time gaps between pulses of the threat. The algorithm is robust and efficient due to the fact that it includes various distinctive parameters of the threat such as frequency (TF), pulse width (DG), angle of arrival (GA) and scan patterns (TO). 1. Giri Kritik deniz ve hava platformlarnda platformu koruma maksadyla skça kullanlan Elektronik Destek (ED) sistemleri; tehdit unsuru oluturabilecek radarlar ve gemi, helikopter, uçak gibi üzerinde radar konulu olan emiterleri tanmlayabilmek amacyla ortamdaki elektromanyetik yayn dinleyen geni bantl pasif alclardr. Bir ED sistemi, anteni vastasyla temel olarak darbelerden oluan bir elektromanyetik yayn, saysal iaret ileme kartlar/algoritmalar yardmyla emiterleri tanmlamakta kullanlan detayl parametrelere indirger. Sonrasnda ortamdaki tehditleri belirleyebilmek için parametrelere indirgenen darbeler bir tanmlama algoritmasna sokulurlar. Tanmlama algoritmas, gelen darbeleri birbirlerine benzerliklerine göre gruplar ve ikincil düzey parametreleri belirlemek amac ile tekrar analiz eder. Tehdide ait bu parametreler, bir tehdit veritaban ile karlatrlarak tehdit kimliklendirilir ve sistem operatörüne gösterilir. Tanmlama algoritmasnda KF’ler gruplanan darbeler üzerinde yaplan darbe tekrarlama aral (DTA) kestirimine ait hatann azaltlmas amacyla kullanlmaktadr [1]. Bu bildiride KF’nin izleme amaçl bir nokta ilemi olarak, ayrk olayl sinyaller üzerine uygulamas sunulmutur. Çalmada birden fazla tehdide ait ham darbe dizisi içerisinden KF kullanm ile bir tehdide ait darbeler izlenerek DTA deeri kestirilmitir. Tanmlama algoritmasndaki youn ilemleri azaltmak ve ortamdaki tehditleri belirleyebilmek amac ile tehdit says kadar KF’den oluan bir KF bankas oluturulmutur. Özetle, izlenmek istenen tehdide ait gelen darbenin geli zaman (GZ) kestirilmi ve gelen darbeler arasnda bir tampon bölge oluturularak hangi darbenin tehdide ait olduu bulunmutur. KF ölçüm güncelleme denklemleriyle ise DTA kestirimi yaplmtr. Böylelikle izlenen tehdide ait darbeler baka bir ileme sokulmadan ED sistemince ayrtrlp izlenebilmitir. KF’ler tarafndan izlenen darbeler dnda kalan artk darbeler ise tekrar tanmlama algoritmasna alnarak ortamdaki yeni tehditler belirlenmektedir. Bu amaçla öncelikle KF formülasyonundan ve sonrasnda ilgili denklemlerin ED alclarnda DTA ölçümlerinin düzeltilebilmesine yönelik uygulamasndan ksaca bahsedilmektedir. Ardndan darbe izleme srasnda meydana gelebilecek olan kayp darbeler, DTA’da bir atlama ve seirme, harmoniklerin olmas gibi kstlara kar algoritmann nasl gelitirildiinden bahsedilmekte ve literatürdeki çalmalar tartlmaktadr. Karmak bir darbe dizisi içerisinden istenen bir darbe dizisinin izlenmesi srasnda karlalan kstlar sunulmaktadr. Kstlarn çözümü sonrasnda ham dizi içerisinden istenen diziyi takip edebilmesiyle yeni bir yaklam sunan KF uygulamasndan bahsedilmektedir. KF uygulamasnn, tanmlama algoritmasna nasl bir geri besleme yaptna deinilmektedir. 978-1-4244-4436-6/09/$25.00 ©2009 IEEE 173