3a. Elektromagnetische Bedrohungen - 3a.1. Gefahrenlage & Risiko Georg Neubauer, AIT nt.tuwien.ac.at
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3a. Elektromagnetische Bedrohungen 3a.1. Gefahrenlage & Risiko Georg Neubauer, AIT http://www.ait.ac.at
Inhalt
Begriffsbestimmungen
Was sind elektromagnetische Bedrohungen?
Begrifflichkeiten
Klassifizierung der Signale nach der Frequenz
Gefahrenlage
Kenntnisstand über elektromagnetische Bedrohungen (zivil/militärisch)
Beispiele elektromagnetischer Waffen
Risikoabschätzung
Wahrnehmung in der Bevölkerung
Methoden der Risikoabschätzung
Schlussfolgerungen - Perspektiven
27.04.2016 2
Was sind elektromagnetische Bedrohungen? In den vergangenen Jahren hat die Nutzung elektromagnetischer Quellen für kriminelle und terroristische Zwecke bedeutsam zugenommen - IEMI (intended electromagnetic interference) ist nicht mehr auf die militärische Domäne beschränkt. 4/27/2016 3
Begriffsbestimmungen 27.04.2016 4
Begriffsbestimmungen
Intentional electromagnetic interference (IEMI)
Absichtliche böswillige Erzeugung von elektromagnetischer Energie, die Signale in
elektrische und elektronische Systeme einkoppelt und dadurch diese stört oder
schädigt. Der Hintergrund ist terroristisch oder kriminell (nach der International
Electrotechnical Commission IEC)
High Power Electromagnetic Pulse (HPEM)
Starke elektromagnetische Felder oder Ströme und Spannungen mit Feldstärken
von über 100 V/m
Gepulste Spitzenleistungen über 1 GW im GHz Bereich (Arnesen, 2004)
High altitude electromagnetic pulse (HEMP / auch „nuclear electromagnetic
pulse NEMP“ genannt)
Elektromagnetischer Impuls durch nukleare Explosion außerhalb der Atmosphäre
(Wilson, 2008)
Non-nuclear EMP (NNEMP) = High power microwave (HPM)
Leistungsstarke Batterien oder reaktionsfreudige Chemikalien
High Intensity Radiated Fields (HIRF)
Z. B. Radiosender (Shooman, 1994) kann Flugzeuge beeinträchtigen
27.04.2016 5
What is IEMI ?
IEMI = Intentional ElectroMagnetic Interference:
‘Intentional malicious generation of electromagnetic energy
introducing noise or signals into electrical and electronic
systems, thus disrupting, confusing or damaging these
systems for terrorist or criminal Purposes’ (IEC 61000-2-13)
(Sabath 2009)
31.03.2015 6
The Threat
Various terms are used to describe facets of the manmade
threat, they include but are not limited to:
• Intentional Electromagnetic Interference (IEMI)
• High Power Electromagnetics (HPEM)
• Electromagnetic Pulse (EMP)
• High Energy Radiated Fields (HERF)
• Radio Frequency Weapons (RFW)
• Radio Frequency Directed Energy Weapons (RFDEW)
• Non Nuclear Electromagnetic Pulse (NNEMP or N2EMP)
• Radio Frequency Munitions (RFM) and E-Bomb
• High Power Microwaves (HPM)
• Ultra Wide band (UWB)
• Damped sinusoid (DS)
31.03.2015 7
Klassifizierung nach dem
Frequenzbereich (1)
Schmalbandige Störung
Sinusförmiges Signal
Mikrosekunden bis zu einigen Sekunden
Breitbandige Störung
Pulse meist zwischen 3 – 10 GHz: Ultra Wide Band (UWB)
Breitbandige Signale können Beeinflussungen auf vielen
Arbeitsfrequenzen verursachen
27.04.2016 8
Klassifizierung nach dem Frequenzbereich (2)
Giri, 2004
27.04.2016 9
Gefahrenlage
Elektromagnetischer Kriminalität & Terrorismus
stellen seit einigen Jahren eine zunehmende
Bedrohung dar (z. B. Security Call 2010 der EU,
NATO Programme, …)
Erkennungsmöglichkeiten von Bedrohungen zurzeit
gering, Bewusstsein bei Infrastrukturbetreibern
oftmals nicht vorhanden
Wahres Bedrohungsbild in Österreich weitgehend
unbekannt
U.S. Army Research Lab, 2010
27.04.2016 10Zwischenfälle im zivilen Bereich I
1998: Mitglieder der kriminellen japanischen Organisation Yakuza
manipulierten einen Spielautomaten mittels hochenergetischen RF (HERF)
Generator. (Mansson 2008)
1996 verwendete ein Krimineller in St. Petersburg einen RF Generator um
ein Sicherheitssystem eines Juweliers außer Kraft zu setzen. (Mansson
2008)
Verwendung eines Jammers zur Störung des Polizeifunks während eines
Überfalls im Jahr 1996 (Mansson 2008)
11Zwischenfälle im zivilen Bereich II
Deaktivierung der Sicherheitssysteme von Limousinen mittels GSM Jammern
(Sabath 2011)
Einsatz von EM Waffe durch tschetschenische Rebellen um Sicherheitssystem
zu deaktivieren (United States Department of Homeland Security August 2003)
Deaktivierung einer Vermittlungsstelle durch einen Spannungsimpuls - 200.000
Menschen für einen Tag ohne Telefonverbindung (Siniy, Parfenov und Fortov
2006)
In Südkorea wurde 2012 die
Navigation von knapp 300 zivilen
Flügen und Schiffen durch einen
nordkoreanischen Störsender gestört
27.04.2016 12US Mikrowellen Waffentests
„Non-lethal“ Mikrowellen Waffe: Active
Denial System (ADS)
Mikrowellen bei 95 GHz
Reichweite von ca. 500 m bis 2.000 m
Eindringtiefe in die Haut ca. 0,4 mm
„Vernichtungsschmerzen“ bei Hitze von
50 – 55 C°
Keine Veröffentlichung der Tests
Einsatz 2006 im Irak geplant wurde
abgebrochen
Das Active Denial System für den militärischen
Einsatz. Foto: Air Force Research Laboratory
(AFRL)
27.04.2016 13Zwischenfälle im militärischen Bereich I
US-Marine Schiff passierte Panama Kanal ohne schiffseigenes Radar-
System abzuschalten Computersystem der Kanalzone zerstört (Leach
und Alexander 1995)
1984 stürzte Tornado Kampfflugzeug in Deutschland ab, weil es zu nahe an
einem starken VOA (Voice of America) Sender vorbeigeflogen ist (Leach
und Alexander 1995)
Acht Kurzwellen- und zwei Mittelwellenfrequenzen
Leistungsstärke zw. 100 und 300 kW
91 m hohe Sendemasten
Kampfflugzeug flog mit 800 km/h
in 230 m Höhe
27.04.2016 14Zwischenfälle im militärischen Bereich II
Großbritannien verlor während des Falkland Krieges
Zerstörer HMS Sheffield durch abgefeuerte
argentinische Exocet-Rakete. Ursache: EMI Probleme
des Verteidigungssystems mit Kommunikationssystem
Während Kommunikationsphase wurde
Verteidigungssystem abgeschaltet, in dieser Phase
wurde Exocet-Rakete abgefeuert (Clayton 2006)
Die meisten Unfälle mit UH-60 Black Hawk seit 1982, in
denen insgesamt 22 Menschen umkamen, wurden durch
zu nahes Vorbeifliegen an Radar Stationen und
Rundfunksendeanlagen ausgelöst (Giri 2008)
S-70 "Black Hawk„
27.04.2016 15Wissenschaftliche Studien:
„Applikation und Weiterleitung eines
transienten Impulses über die
Stromversorgung (Hagmann & Dickmann,
2011)”
Bundeswehr-Universität Hamburg
Verwendung handelsüblicher Impulsquellen
Elektroschocker und Taser
• Mobil, klein, nicht leicht zu detektieren
• Spitzenwert 10 kV bei 170 MHz
Test-Netzwerk mit PC und handelsüblichen
Kabeln (0,75 bis 2,5 mm² Querschnitt)
Ausgelöste Fehler abhängig von Dauer und Anzahl
der Impulse:
Resets
Grafikkarten-Ausfall
Hagmann & Dickmann, EMC-Kongress,
Zerstörung der Dioden der Schaltnetzteile York, 2011
27.04.2016 16Wissenschaftliche Studien: Bäckström (Linköping) I
HPM-Tests eines Autos im schwedischen Verteidigungsforschungs-Institut
22 Versuche mit einem 1993 produziertem Auto
Ausgestattet mit ABS, Airbag, Diebstahlsicherung,
Getestet mit laufendem Motor und abgestelltem Motor
Pulslänge zwischen 5 und 0,5 µs
Frequenzen und Spitzenpulsleistungen
1,3 GHz (L-Band)…..25 MW 30 kV/m
2,86 GHz (S-Band)…20 MW 34 kV/m
5,71 GHz (C-Band)….5 MW 17 kV/m
9,3 GHz (X-Band)……1 MW 11 kV/m
15 GHz (Ku-Band)…0,25 MW 6 kV/m
RCV=Remote Control Van, MGS=Microwave Generating
System, PGS=Power Generating System (Diesel-
Generator) Bäckström, 1999
27.04.2016 17High Power Microwaves (HPM) Detection System
Adami et al. vom Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische
Trendanalysen entwickelten Prototypen zur Detektion
Identifikation von Bedrohungssignalen
Stationärer und mobiler Einsatz
Gepulste Signale zwischen 30 – 3000 MHz mit 0,1 bis 10 µs
Adami, 2011
27.04.2016 18Magnetron
Vakuum-Laufzeitröhre
Elektromagnetische Strahlung im
Mikrowellenbereich (ca. 0,3 bis 300 GHz)
Hoher Wirkungsgrad (bis zu 80 %)
Preiswert
Dauerbetrieb einige kW
Impulsbetrieb von MW bis Terawattbereich
Walzenförmige Glühkatode im Zentrum
Zylinderförmiger Anodenblock
Magnetron eines Mikrowellenherdes im Quer- und
Längsschnitt, Kühlrippen sind entfernt (Wikipedia, 2011)
27.04.2016 19Telefonblocker (Jammer) CJ 4000
Verschiedene Geräte im Internet bestellbar
GPS
GSM
WLAN
Video-Übertragung (Überwachung)
Allgemeine Kenndaten:
1,5 - 2,7 W
Bis 2 h Akkubetrieb oder Netzbetrieb
Reichweite 20 m bis 30 m
Dauerbetrieb möglich (interner Ventilator)
Kosten von 50 bis 200 €
Telefonblocker CJ 4000
(www.thejammerworld.com)
27.04.2016 20Beispiel Telefonblocker (Jammer) CJ 4000
Frequenzen (Europa)
840-960 MHz
1805-1880 MHz
1920-1990 MHZ
2110-2170 MHz
27.04.2016 21Eureka Aerospace's EMP Auto-Stopper
Amerikanische R&D Firma
US Army und Verteidigungsministerium
Mikrowellen und RF Technik
High-Power Electromagnetic System (HPEMS)
Entwickelt von Dr. James Tatoian
• Professor in Berkeley
Stört Mikroprozessoren bis zu 200 m Dr. James Tatoian (Eureka Aerospace)
Antennenlänge: 1,2 m
Video: http://youtu.be/oT5EJYY_6HQ
Im FP7 Projekt Aeroceptor werden zurzeit UAV
mit HPM Systemen zum Stoppen nicht
kooperativer Fahrzeuge entwickelt
27.04.2016 22Klassifikation von Bedrohungen
Low-Tech Systeme
Modified
Einfach zu erhalten und microwave
konstruieren oven (Giri,
2004)
Kosten < 2.000 $
HPM-
Medium-Tech Systeme Generator
Erfahrener Ingenieur erforderlich (Wahl,
2005)
Kosten ungefähr bei 10.000-
100.000 $
High-Tech Systeme
Erfahrenes techn. Personal High Power
Hochtechnische Komponenten UWB System
IRA II (Prather
Anpassung nach Ziel et al., 2004)
Kosten > 100.000 $
4/27/2016 23Wissenschaftliche Studien: Bäckström (Linköping)
Quelle Distanz [m]
15 50 500
HPM Van Permanenter Störung* Störung*
P = 10 MW Schaden
HPM Koffer** Störung* Störung* Kein Effekt
P = 100 kW
HPM Van Störung* Kein Effekt Kein Effekt
SE = 30 dB
HPM Koffer Kein Effekt Kein Effekt Kein Effekt
SE = 30 dB
SE = Schirmungs-Effektivität
* = permanenter Funktionsausfall möglich
** = Verletzungen von Personen im Umkreis möglich
27.04.2016 24Risikoabschätzung
Nichtexperten: Umfrage der Tarrance Group unter der GEN Y
Likely to Occur (N 160) Not likely to occur (N=197)
We rely too much on We have the ability to detect
technology (46, 29 %) and defend against it with
strong homeland security (79,
40 %)
Enemies of America would do Too difficult to be executed (32,
anything to hurt us (42, 26 %) 16 %)
Our security in this area is faulty No country with this type of
and underdeveloped (37, 23 %) capability would risk starting a
war with the US (26, 13%)
Refused / other (35, 22 %) Too complicated for terrorists
(21, 11 %)
Refused / other (39, 20 %)
4/27/2016 25Risikoabschätzung Vergleich mit Grenzwerten 4/27/2016 26
Risikoabschätzung
Risikomaße – Beispiel Risikoprioritätszahl
RPN = O ⋅ S ⋅ D Occurrence, Severity, Detection
1 - endgültig gefährdete Komponenten
von für den Einsatz nicht
mobiles Analogfunkgerät
fix montiertes Blaulicht
eingebaute Elektronik
eingebaute Elektronik
sicherheitskritisches
nicht sicherheitskrit.
von für den Einsatz
Spezialausrüstung
Spezialausrüstung
TETRA-Funkgerät
mobiles Blaulicht
mobiles TETRA-
eingebautes
Steuergerät
Steuergerät
Funkgerät
benötigter
benötigter
Mittelwert
EM-
Bedrohungen
Jamming 50 40 40 40 40 20 20 20 20 32
Taser 5 8 12 4 4 2 2 2 2 5
ESD-Pistole 5 4 4 4 4 1 1 2 2 3
HPM 80 96 128 96 96 24 24 64 64 75
UWB 80 96 128 96 96 24 24 48 48 71
LEMP 5 8 12 8 8 2 2 4 4 6
Security Attacke 15 12 12 12 12 3 3 6 6 9
Mittelwert 34 38 48 37 37 11 11 21 21 29
4/27/2016 27Diskussion
Experten aus dem BM.I und dem BMLVS stellen fest, dass ein vorsorglicher
Umgang mit elektromagnetischen Bedrohungen sehr empfehlenswert ist, da
elektromagnetische Waffen verschiedene Grundprozesse der Wirtschaft und
Gesellschaft wie Energieversorgung, Kommunikation und Transport massiv
beeinträchtigen können
Der Masterplan „Österreichisches Programm zum Schutz Kritischer
Infrastruktur (APCIP)“ dient dem Schutz nationaler kritischer Infrastrukturen.
Zu den möglichen Bedrohungen zählen auch IEMI.
Die Europäische Kommission hat die Bedeutung des Themas IEMI durch
die Förderung des FP7 Projektes HIPOW betont.
In einem Bericht für den US Kongress wird auf die wachsende Bedrohung
durch IEMI hingewiesen.
CRS Report for Congress, High Altitude Electromagnetic
Pulse (HEMP) and High Power Microwave (HPM)
Devices: Threat Assessment, Order Code RL 32544, July
27.04.2016 2008 28Schlussfolgerungen
HPEM – Waffen können große Schäden verursachen
Folgewirkungen für Menschen nur bedingt geklärt
HPEM – Attacken in kleinerem Rahmen können kostengünstig durchgeführt
werden
Anleitungen und Bezugsquellen sind im Internet zu finden
Detektion notwendig um Angriffe erkennen zu können!
Z.B. Detektor von Fraunhofer INT
Maßnahmen für den Schutz kritischer Infrastrukturen vor IEMI sind
erforderlich!!
27.04.2016 29„Die E-Bombe … ist einfach zu bauen, hat dramatische
Wirkungen, gewährleistet die Anonymität des Angreifers
und ist in der Anwendung relativ billig – sich im höchst
aufgeladenen, turbulenten geopolitischen Klima unserer
Zeit einen EMP – Angriff auszumalen ist also nicht
schwer.“
Von John Casti, Der plötzliche Kollaps von allem (X-Events,
the Collapse of Everything), 2012, ISBN 978-3-492-05549-9
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
27.04.2016 303a.2. Exemplarly Investigation
Investigation of the Vulnerability of Electronic Document Readers to High Power
Electromagnetic signals
Collaboration between EU projects
FastPass
• FastPass established and demonstrated a harmonized,
modular approach for Automated Border Control (ABC) gates -
this encompasses risk analysis against multiple threats
HIPOW
• Develop a holistic regime for protection of critical
infrastructures such as transport against threats from
electromagnetic radiation
• Educing Critical infrastructures vulnerabilities regarding EMP/HPM threats
27/04/2016 31ABC Gate at an Airport
• Scheme of an Automated Border Control System
• The red dotted line marks the attacked equipment
27.04.2016 32Test systems - ABC gates
ABC Gates as used on the airport of Sofia and Vienna, the red
27.04.2016 dotted lines highlight the electronic document readers 33MOTIVATION TO USE IEMI SOURCES TO ATTACK ABC SYSTEMS Criminals want to blackmail providers of critical infrastructures and/or governmental institutions Attackers want to bypass security zones by disturbing border control systems Terrorists want to immobilize the critical infrastructure airport Curiosity, some individuals in the society want to create chaos and so they see distortion of electronic components at an airport as a challenge 27/04/2016 34
Test campaign at Fraunhofer INT Test objects: Document readers from two different manufacturers Frequency Range and Signals: • 150 MHz – 3.4 GHz, High Power Microwave Pulses • CW and pulsed signals at the RFID operating frequency Test Setup: TEM waveguide with electronic document reader 27/04/2016 35
Results
• Multiple disturbances, but no destruction of the electronic passport readers
were observed in our tests
• Many disturbances made a manual reset of the devices necessary – need for
skilled staff in order to re-establish routine procedures
• Highest sensitivity of both
devices was found
below 1 GHz
• In particular below 1 GHz
disturbances can be induced
by using small handheld IEMI
sources – such systems can
be easily hidden and do not
require high qualified users
27/04/2016 36Results: Type of disturbances
• Interference: passport readers re-establish routine
operation without external intervention
• Upset: external intervention is required in order to
re-establish routine operation
Correct readout Failed readout
Errors Effect during exposure
Interference • No picture, distorted picture
(no reset • No Machine Readable Zone (MRZ)
required) • RFID could not be read out
Upset (Reset • USB disconnect
necessary) • Software error (crash)
27/04/2016 37Conclusion
The campaign has shown that it is possible to disturb electronic passport readers with
both pulsed and CW signals at various frequencies.
Consequences of manipulated document readers on the ABC system?
loss of time, chaos on the airport, reduction of security at control point
The results will be used in the risk analysis of FastPass and as input for HIPOW
Measures to protect critical infrastructures against IEMI are required
We have only looked in a part of the whole system!
27/04/2016 38Vulnerability of Critical Infrastructures to IEMI Threats Bettina Jager, Alexander Preinerstorfer, Georg Neubauer AIT Austrian Institute of Technology Department Digital Safety and Security Information Management Alexander.Preinerstorfer@ait.ac.at
Outline
Introduction
Critical Infrastructures in Todays Societies
Threats to Critical Infrastructures in Europe
Motivation of Criminals
Protection of Critical Infrastructure in Europe
Critical Infrastructures in the European Context – HIPOW
Main Results
Discussion and Outlook
31.03.2015 40Critical Infrastructures in Todays Societies EPCIP “Critical infrastructures are assets or systems which are essential for the maintenance of vital societal functions. The damage to a critical infrastructure, its destruction or disruption by natural disasters, terrorism, criminal activity or malicious behaviour, may have a significant negative impact for the security of the EU and the well-being of its citizens.” European Critical Infrastructure “European Critical Infrastructure (ECI) means critical infrastructure located in Member States the destruction or disruption of which would have a significant impact on at least two Member States.” 31.03.2015 41
Sectors of Critical Infrastructures
No. CI Sectors Europe (EPCIP) CI Sectors Austria (APCIP)
1. Energy (oil & gas production,…) ENERGY (49)
2. Health (hospitals,…) Health (23)
3. Financial (banking,…) Financial (20)
4. ICT (telecommunications,…) ICT (46)
5. Transport (airports, traffic control system) Transport (13)
6. Water (dams, storage, …) Water (5)
7. Research Institutions Research (1)
8. Food Constitutional facilities (35)
9. Space 192 Critical Infrastructures
10. Nuclear Industry in Austria
According to the
11. Chemical Industry Austrian Ministry
of Interior
31.03.2015 42Threats to Critical Infrastructure in Europe
Vulnerability of Critical Infrastructure
Vulnerability of systems due to their interconnectedness
Complex systems to meet the requirements of highly industrialised
societies are highly connected
Various hazards are threatening Critical Infrastructure
Natural hazards (floods, eartquakes, etc.)
Human induces hazards (Accidental / Intentional)
31.03.2015 43MOTIVATION TO USE IEMI SOURCES TO ATTACK
CRITICAL INFRASTRUCTURES
Criminals want to blackmail providers of critical infrastructures
and/or governmental institutions
Attackers want to bypass security zones
Terrorists want to immobilize critical infrastructures
Electromagnetic radiation is invisible, sources can be easily
hidden in a truck or van!!
27/04/2016 44Documented IEMI Attacks
In multiple European cities (e.g. Berlin, Vienna) criminals used
RF- Jammers to disable the security system of limousines
Criminals and/or terrorists attacked communication and security
systems (IT Networks, police stations, banking networks,
communication centrals, …)
Intended disturbances of the GPS signal of about 300 civil flights by a
north Korean transmitter use of alternative navigation systems
MOST OF THE INCIDENTS ARE CLASSIFIED!!!
27/04/2016 45Cascading effects due to an IEMI Attack
IEMI Attack
Local distortion of
subsystem
Failure of System
Consequence on Consequence on
other infrastructures infrastructure
Consequences on population, industry, state
SCADA SYSTEM
Supervisory Control and Data Aquisition
31.03.2015 SAFE Conference 2015 46Protection of Critical Infrastructure in Europe
Increasing use of electronics in critical systems
Increasing availability of sources which have been
designed or can be adapted for IEMI use
The European reply to IEMI
FP7 Projects are funded under Security Call
HIPOW – STRUCTURES – SECRET
31.03.2015 47The main results from HIPOW Advise to Policy Makers Practical guidelines Input to standards Web-site and database Detector system
Discussion and Outlook
Our technical infrastructure relies heavily on electrical and electronic
systems vulnerable to Intentional EMI. This may invite terrorists or
criminals to intentionally damage systems of critical importance.
2 approaches for mitigation to IEMI threats
Physical hardening (shielding, filtering, …)
Organisational measures (procedures, preparedness, distance, detectors, access
restriction)
HIPOW conducted a detailed threat analysis and risk assessment of
the occurrence of IEMI events
Preliminary guidelines will be improved in cooperation with CI
operators
31.03.2015 49Impact of pulsed EMF on Humans caused by a Remote Piloted Aerial System Alexander Preinerstorfer1, Stefan Cecil2, Georg Neubauer1, Franco Fresolone1 & Daniel Prost3 1 AIT AUSTRIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2 SEIBERSDORF LABORATORIES 3 ONERA
Outline
Introduction
EU FP7 Project Aeroceptor
What is IEMI ?
Effects of electromagnetic Fields on Humans
Scenario
Simulations
Results
Discussion and Outlook
51Project Objectives & System Concept
Increasing the capability of law enforcement authorities to remotely, safely and externally, control and
stop non‐cooperative vehicles in both land and sea scenarios, by means of RPAS (UAV)
52Effects of electromagnetic Fields on Humans
Exposure Assessment:
• Health related limits given in international standards*
Tissue Heating and microwave hearing effect in this frequency region possible if
limits are exceeded
• Numerical Simulations with SEMCAD X (FDTD algorithm)
Specific Absorption Rate, SAR (W/kg) is the most relevant factor
Bystander (Population) Driver of the non-cooperative vehicle
*International Standards:
ICNIRP 1998, IEEE C 95.1, NATO STANAG 2345
7Scenario
• Exposure Scenario: The payload emits High Power Electromagnetic (HPEM)
signals onto a car and a bystander
54Simulations with SEMCAD X - Exposure of Bystander
Exposure of a bystander
Human body model, SEMCAD X
9Simulations with SEMCAD X - Exposure of Bystander
Exposure of a bystander + parabolic antenna
The parabolic antenna was used for calculations
with SEMCAD X. The antenna on the RPAS is a Electrical field distribution
slotted antenna array.
10Simulations with SEMCAD X - Exposure of Bystander
Electrical field and SAR distribution at two different frequencies by plane wave exposure
11Simulations - Exposure of a driver of a non-cooperative vehicle
CAD model of a car with a human model
from the virtual family inside
+ parabolic antenna
12Simulations - Exposure of a driver of a non-cooperative vehicle
Electrical field distribution
13Results E-FieldRMS 10g-Max SAR
Maximum allowed
Exposure direction Mean SAR (W/kg) EQ Mean EQ Local exposure time within
(10 m distance) (W/kg)
related configuration
0° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 1,23 18,90 15 9
23 s
30° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 1,19 18,94 15 9
24 s
60° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 0,95 20,16 12 10
30 s
Top 28,3 kV/m 0,41 15,72 5 8 46 s
0° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 1,15 24,21 14 12
25 s
30° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 1,11 23,78 14 12
26 s
60° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 0,87 18,38 11 9
33 s
0° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 0,86 23,36 11 12
31 s
30° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 0,84 19,15 10 10
34 s
60° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 0,66 14,43 8 7
44 s
0° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 0,63 20,56 8 10
35 s
30° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 0,61 17,71 8 9
41 s
60° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 0,52 11,77 6 6
55 s
Plan wave exposure from several directions, 6 minute exposure for a bystander
60Results
Exposure direction
E-FieldRMS
(10m distance)
Mean SAR
(W/kg)
10g-Max SAR
(W/kg)
EQ EQ
Maximum allowed
exposure time within
Mean Local related configuration
0° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 0,18 9,50 2 5 76 s
30° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 0,48 14,11 6 7 51 s
60° vertical_0° horizontal 28,3 kV/m 0,64 13,58 8 7 45 s
Top 28,3 kV/m 0,57 25,76 7 13 28 s
0° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 0,19 14,10 2 7 51 s
30° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 0,50 12,40 6 6 58 s
60° vertical_30° horizontal 28,3 kV/m 0,74 25,39 9 13 28 s
0° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 0,19 6,03 2 3 119 s
30° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 0,64 11,59 8 6 45 s
60° vertical_60° horizontal 28,3 kV/m 1,16 20,91 14 10 25 s
0° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 0,23 5,13 3 3 126 s
30° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 0,93 47,82 12 24 15 s
60° vertical_90° horizontal 28,3 kV/m 1,12 34,46 14 17 21 s
Plan wave exposure from several directions, 6 minute exposure for a
non-cooperative vehicle driver
61Discussion and Outlook
Numerical simulations were performed for bystanders and persons
sitting in a car
Simulations were done using plane wave exposure
Analysis showed that Specific Absorption Rate (SAR) limits could be
exceeded by the source
Recommendations for lowering human exposure:
Exposure of humans could be reduced by lowering:
• The exposure time
• Increasing distance between the Remote Piloted Aerial System (RPAS)
• Reducing the repetition rate of the pulse emitter
• Reducing pulse width or reducing duty cycle
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27.04.2016 64Sie können auch lesen
