För att kunna förutsäga signalstyrkan hos olika system behöver Försvarsmakten veta hur radiovågor breder ut sig i olika miljöer. Forskare vid FOI:s avdelning Telekrig har undersökt hur modeller för vågutbredning kan förbättras.

Att förstå hur radiovågors utbredning fungerar är avgörande för att kunna bedöma prestandan i kommunikationssystem, planera vilka frekvenser som ska användas och ställa rätt krav på nya system. För att göra uppskattningar av utbredningen av radiovågor på marken och i atmosfären använder Försvarsmakten och FOI radiokanalmodeller.

– Man vill kunna räkna ut upptäcktsavstånd, sambandsräckvidder och så vidare, och då måste man veta hur radiovågorna utbreder sig, säger Eric Corrigan, forskare på FOI:s avdelning Telekrig i Linköping.

Viktigt med egen kunskapsbas

Eric Corrigan har tillsammans med FOI-kollegorna Gunnar Eriksson, Maria Elenius och Aleksander Blagoiev genomfört ett projekt där de på uppdrag av Försvarsmakten undersökt radiokanalmodeller för framtida militära system. De inledde med att göra en omvärldsstudie, dels av den akademiska litteraturen men också av vilka datorprogram det finns som kan användas för att ta fram sådana modeller.

– Man hade kunnat tänka sig att köpa in detta. Men FOI har dragit slutsatsen att det är viktigt att vi förstår det här själva, att vi själva gör forskningen och utvecklar egna modeller. Särskilt här på Telekrig är det så mycket som vilar på att vi har den här förståelsen, säger Eric Corrigan.

Forskarna gjorde sedan en studie av hur skogshöjden påverkar radiovågors utbredning. När en radiovåg kommer in i skogen dämpas, bryts och reflekteras den på olika sätt av träden. Hur förloppet går till beror till stor del på hur höga träden är.

– När man ställer upp sitt radiosystem någonstans vill man räkna på räckvidden man får, och då behöver man en databas över omgivningen i form av kartdata. Terränghöjd, var det står byggnader, vilka marktyper det är, säger Eric Corrigan.

Den markdata som funnits tidigare har inte varit så specifik. I kartunderlaget som FOI använder i en del av sina nuvarande vågutbredningsmodeller används en schablonhöjd på skogen som utgår från vilken terrängtyp det är, till exempel lövskog på myr.

Testade ny laserpunktdata

De senaste åren har ny geodata blir tillgänglig, vilket ökar möjligheterna att få mer noggrann information om den faktiska omgivningen. Sedan 2018 tillhandahåller Lantmäteriet öppna geodata som baseras på flygburna laserskanningar, med en till två laserpunkter per kvadratmeter.

– I takt med att den geodatan blir tillgänglig påverkar det vilka modeller man vill använda. Vi har tittat på hur man kan ta sådana laserpunktsmoln och stoppa in i beräkningsmodellerna, säger Eric Corrigan.

Forskarna testade en så kallad parabolisk ekvationsmodell, som de använt tidigare för att beräkna radiovågors utbredning.

– Den modellen verkar vara kompatibel med den här typen av skogsmodellering, vilket betyder att vi kan gå vidare med studierna och på sikt jämföra med mätningar.

En utmaning med den nya, noggrannare geodatan är att beräkningarna blir allt mer komplexa och krävande.

– Det är ett annat forskningsspår vi hade i projektet och som vi har även fortsättningsvis – hur man gör beräkningar tillräckligt noggrant, men inte mer noga än nödvändigt så att det går tillräckligt snabbt, säger Eric Corrigan.

Mycket av den verksamhet som FOI i Linköping bedriver för att stödja Försvarsmakten vilar explicit eller implicit på kunskap om vågutbredning, påpekar han.

– Därför är det viktigt att vi har tid och resurser att tänka specifikt på de här frågorna.

BIld: Schratzl