SOTATEKNIIKAN KANDIDAATIN, MAISTERIN, ESIUPSEERIKURSSIN JA YLEISESIKUNTAUPSEERIN OPINNÄYTETYÖT

Artikkelissa käsitellään sotatekniikan kandidaatintutkielmia, maisterin pro graduja, esiupseerikurssin (EUK) tutkielmia ja yleisesikuntaupseerin (YEK) diplomitöitä sekä niissä käytettyjä tutkimusmenetelmiä. Lisäksi esitellään tekniikan opetussuunnitelmia siltä osin kuin ne liittyvät sotatekniikan tutkimuskoulutukseen. Tavoitteena on esittää sellaiset tekniset tutkimusmenetelmät, jotka soveltuvat käytettäviksi sotateknisissä tutkielmissa ja diplomitöissä. Aiheesta on vuonna 2003 julkaistu Tiede ja Ase -julkaisussa artikkeli [1], jossa käsiteltiin vuosina 1995–2003 valmistuneiden upseerien tekniikan opetusta ja tutkimustöissä käyttämiä menetelmiä. Tämä artikkeli käsittelee vuosina 2006–2011 valmistuneiden upseerien tutkimustöitä (67 kandidaatintutkielmaa, 62 maisterin pro gradua, 54 EUK:n tutkielmaa ja 15 YEK:n diplomityötä)

Direct digital synthesizers : theory, design and applications

Traditional designs of high bandwidth frequency synthesizers employ the use of a phase-locked-loop (PLL). A direct digital synthesizer (DDS) provides many significant advantages over the PLL approaches. Fast settling time, sub-Hertz frequency resolution, continuous-phase switching response and low phase noise are features easily obtainable in the DDS systems. Although the principle of the DDS has been known for many years, the DDS did not play a dominant role in wideband frequency generation until recent years. Earlier DDSs were limited to produce narrow bands of closely spaced frequencies, due to limitations of digital logic and D/A-converter technologies. Recent advantages in integrated circuit (IC) technologies have brought about remarkable progress in this area. By programming the DDS, adaptive channel bandwidths, modulation formats, frequency hopping and data rates are easily achieved. This is an important step towards a "software-radio" which can be used in various systems. The DDS could be applied in the modulator or demodulator in the communication systems. The applications of DDS are restricted to the modulator in the base station. The aim of this research was to find an optimal front-end for a transmitter by focusing on the circuit implementations of the DDS, but the research also includes the interface to baseband circuitry and system level design aspects of digital communication systems. The theoretical analysis gives an overview of the functioning of DDS, especially with respect to noise and spurs. Different spur reduction techniques are studied in detail. Four ICs, which were the circuit implementations of the DDS, were designed. One programmable logic device implementation of the CORDIC based quadrature amplitude modulation (QAM) modulator was designed with a separate D/A converter IC. For the realization of these designs some new building blocks, e.g. a new tunable error feedback structure and a novel and more cost-effective digital power ramp generator, were developed.reviewe

KRIITTISEN INFRASTRUKTUURIN TILANNEKUVAJÄRJESTELMÄ

Moderni yhteiskunta on lähes täysin riippuvainen useiden palveluiden, kuten sähkön, veden ja tietoliikenteen, keskeytyksettömästä tarjonnasta. Yhteiskunnalle kriittisiä palveluita tuottavia toimialoja kutsutaan yhdessä kriittiseksi infrastruktuuriksi ja niiden turvaaminen on keskeistä elinolojen ylläpitämiseksi. Kriittisen infrastruktuurin turvaamisessa nopea häiriötilanteista palautuminen on erityisen tärkeää, jotta palvelukatkosten vaikutukset kyetään pitämään mahdollisimman pieninä. Nopea ja tehokas reagointi kokonaistilanteen korjaamiseksi vaatii yhteistä tilannekuvaa, jota eri toimijat voivat hyödyntää oman toimintansa ohjaamisessa ja koordinoitujen päätösten tekemisessä. Kriittinen infrastruktuuri sisältää monia riippuvuussuhteita, jonka vuoksi tilannetietoisuuden aikaansaaminen päätöksentekijöille on välttämätöntä nykytilan ja tulevaisuuden ymmärtämiseks

Kriittisen infrastruktuurin tilannetietoisuus

Tutkimuksen päätavoitteena oli luoda lähtökohta kriittisen infrastruktuurin laaja-alaiseen toimivuuden arviointiin ja tilannetietoisuuden muodostamiseen erityisesti sähkö- ja tietoliikenneverkkojen osalta. Tarkastelussa huomioitiin sekä yksittäisen infrastruktuurijärjestelmän operaattorin tilannetietoisuusvaatimukset että laaja-alaisempi usean infrastruktuurisektorin kattava, pelastustoimen tarkoituksiin soveltuva kokonaiskuva. Tutkimus sähkönjakelu- ja tietoliikenneverkoista sekä pelastustoimesta suurhäiriötilanteessa pohjautui sekä haastattelutietoon että kirjallisuusselvitykseen tietoliikenne- ja sähkönjakeluverkkojen teknologioiden, käytön ja palvelujen kehityksestä. Teemahaastatteluilla kerättiin tietoa eri toimijoiden menettelytavoista suurhäiriön hallinnassa sekä teknisistä ratkaisuista verkkojen korjauksissa ja hallinnassa. Samalla selvitettiin toimijoiden välisiä kytkentöjä suurhäiriötilanteissa sekä kerättiin arvioita vuoteen 2030 mennessä tapahtuvista muutoksista. Tutkimuksen toisessa vaiheessa kehitettiin simulointimallit sähkönjakelu- ja tietoliikenneverkoista sekä nykytilanteessa että vuonna 2030. Simulointien perusteella säävarma sähköverkko ja akkuvarmistus parantavat koko infrastruktuurin toimintavarmuutta. Taajamien ulkopuolella säävarma sähköverkko parantaa kuitenkin asukkaiden sähkönsaannin varmuutta tehokkaammin kuin matkaviestinverkkojen sähkönsyöttöä. Sähkönjakelun uusina uhkina esille nousevat kyberhyökkäykset ja muut laajat laiteviat, koska sähköverkkojen verkkoautomaation ja etäohjauksen määrä kasvaa. Haastattelu- ja simulointitulosten lisäksi raportissa esitellään myös tilannekuvavaatimuksia ja suosituksia infrastruktuurin kestävyyden parantamiseksi

Localization Services for Online Common Operational Picture and Situation Awareness

Many operations, be they military, police, rescue, or other field operations, require localization services and online situation awareness to make them effective. Questions such as how many people are inside a building and their locations are essential. In this paper, an online localization and situation awareness system is presented, called Mobile Urban Situation Awareness System (MUSAS), for gathering and maintaining localization information, to form a common operational picture. The MUSAS provides multiple localization services, as well as visualization of other sensor data, in a common frame of reference. The information and common operational picture of the system is conveyed to all parties involved in the operation, the field team, and people in the command post. In this paper, a general system architecture for enabling localization based situation awareness is designed and the MUSAS system solution is presented. The developed subsystem components and forming of the common operational picture are summarized, and the future potential of the system for various scenarios is discussed. In the demonstration, the MUSAS is deployed to an unknown building, in an ad hoc fashion, to provide situation awareness in an urban indoor military operation.Peer reviewe

Katsaus tekoälyyn : tekoäly ja sen sovellutukset

Postgraduate seminar series with a title artificial intelligence and logic held at the Department of Military Technology of the National Defence University in 2020 and 2021. This book is a collection of some of talks that were presented in the seminar. The papers address ethics in autonomous military technology, algorithmic thinking, application of fuzzy logic in the Armed Forces, logic and skill, use of artificial intelligence technologies in information and psychological warfare, cyber security risks of artificial intelligence applications and algorithms, information acquisition strategies and artificial intelligence to support learning. This set of papers tries to give some insight to current issues of the artificial intelligence and logic. Seminars at the Department of Military Technology have a tradition to make publication based on the presentations, but only as an internal publication of the Finnish Defence Forces and in such a way has not hindered publication of the papers e.g. in international conferences. Publication of these papers in peer reviewed conferences has indeed been always the goal of the seminar, since it teaches writing conference level papers. We still hope that an internal publication in the department series is useful to the Finnish Defence Forces by offering an easy access to these papers

Sun outage calculator for geostationary orbit satellites

Sun outages in satellite communication occur when the sun, a powerful broadband microwave noise source, passes directly behind the satellite (when viewed from Earth), causing the receiver with the beam directed towards the satellite to pick up the satellite signal and the noise from the sun. A new type of calculator was developed to accurately determine the occurrence of such phenomena for any chosen geostationary satellite and receiver location combination. The calculator outputs the degradation experienced by the satellite signal, enabling the receiver to take suitable countermeasures. The results from the calculator program were compared with measurement results and agreed to a good degree. Several different open-source calculation tools exist for sun outages. However, these tools are either built from incorrect assumptions or lack of a useful function, leading to inaccurate predictions for strength and beginning/ending time of the outages. The program described in this work has more inputs, such as the solar fl ux, with which the sun’s activity can be considered when calculating outage duration and receiver noise temperature. Regression analysis was used to develop a linear model to estimate daily solar fl ux at a frequency of interest from the day’s solar fl ux 2800 MHz observations (F10.7)