"דגיג" - מערכת לסריקת הספקטרום בתחום התג"מ הטקטי (MHz 30-100)

מבוא:

היחידה האזינה לרשתות הקשר של האויב לצורך איסוף מודיעין (COMINT – Communications Intelligence) מאז הקמתה ב- 1948, ועוד לפני כן בגלגוליה הקודמים - וזו הייתה פעילותה העיקרית. 

לפני פיתוח מערכות ממוכנות דוגמת המערכת המתוארת כאן נעשתה ההאזנה לשידורי רשתות קשר אלה באמצעות מקלטי רדיו מקצועיים. מקלטים אלה חוברו לאנטנות מתאימות המכוונות לאזורים מהם צפויים להגיע השידורים. האלחוטנים האזינו לרשתות הקשר של האויב ע"י כיוון ידני של המקלט לתדרים הידועים של רשתות אלו. בנוסף להאזנה לרשתות בתדרים המוכרים - ביצעו האלחוטנים חיפוש וגילוי של רשתות קשר חדשות, או רשתות קשר מוכרות ששינו את תדרי השידור שלהן. זאת ע"י סריקה חוזרת ונשנית של ספקטרום התדרים באמצעות סיבוב ידני איטי של חוגת בורר התדר במקלט תוך האזנה לתחנות החדשות המתגלות במהלך הסריקה. מאחר והשידורים יכלו להתבצע בכל תדר - קשה היה לאתר שידורים חדשים בזמן סביר. נדרש גם הרבה מאמץ למעקב אחרי הפעילות בתדרים ידועים.

החל מסוף שנות ה- 60 של המאה ה- 20, אפשרה הטכנולוגיה מיכון הדרגתי הן של תהליכי ההאזנה לרשתות קשר אלה והן של חיפוש וגילוי פעילותן של רשתות קשר חדשות.

לקט מורשת טכני זה מתאר את המערכת הממוכנת הראשונה שפותחה ביחידה לצרכים אלה.

מערכת "דגיג":

"דגיג" הייתה מערכת ממוחשבת לסריקה ולהאזנה לתדרים בתחום ה- תג"מ הטקטי (MHz 100 – 30). תחום תדרים זה משמש בעיקר רשתות חי"ר ושריון בדרגים השונים.

זו הייתה אחת מן המערכות הראשונות שהיו מבוקרות מיני-מחשב אשר אופיינו, פותחו ונבנו במלואן בענף הפיתוח במחלקה הטכנית ביחידה 8200 בתחילת שנות ה- 70' של המאה העשרים. 

הרעיון היה לפתח מערכת סריקה במטרה לייעל את עבודת האלחוטנים ביחידה ע"י ביצוע אוטומטי של סריקת הספקטרום לצורך איתור תדרי רשתות קשר חדשות של האויב ולאיתור מחדש של רשתות קשר אלו לאחר החלפת תדריהן ע"י האויב - פעולות שבוצעו עד אז באופן ידני באמצעות סיבוב חוגת המקלטים ע"י האלחוטנים. בנוסף נועדה המערכת לנטר את הפעילות ברשתות הקשר המוכרות של האויב ולדווח עליה.

מבחינה טכנית לא הייתה המשימה קלה, בין היתר  משום שבתחום התדרים הזה יש הפרעות רבות ורעשים המקשים על הבחנה ממוכנת בין שידור אמיתי לרעש. 

מערכת "דגיג" הוצעה ואופיינה בשנת 1972 ע"י המהנדס אברהם ("סם") בר שהיה קצין במחלקה הטכנית ביחידה בענף הפיתוח בראשות מוטי דור-און ז"ל (לימים תא"ל ומפקד היחידה), במדור פיתוח בראשות סרן אדם פאיט ז"ל  (לימים אל"מ ומפקד מרכז החיבור ביחידה). 

למימוש המערכת נבחרו מקלטי האזנה סטנדרטיים שהיו אז בשימוש ביחידה (מקלטים מדגם CEI-205-2, תמונת מקלט מסוג זה מופיעה בעמוד הקודם מימין). למקלטים אלה הייתה אפשרות סריקה הן מהפנל הקדמי והן מרחוק ע"י שינוי במתח דרך מחבר בפנל האחורי. כן הייתה במקלט יציאה המאפשרת לקרוא מרחוק את עוצמת האות הנקלט. במערכת היו שני מקלטים כאלה – האחד לסריקה והשני להאזנה.

לשליטה במערכת נבחר מיני-מחשב מסוג HP2100 עם אורך מילה 16 ביט וזיכרון של K4 שבהמשך הפרויקט הוגדל ל- K16. זיכרון המחשב בימים ההם (שנות ה- 70') היה בנוי מאלפי טבעות מגנטיות קטנות – טבעת לכל ביט - על כרטיסים של כ- 20X20  ס"מ ומחיר כרטיס זיכרון כזה היה אלפי דולרים).

במסגרת הפרויקט תוכנן ופותח בקר שליטה על המקלט שכלל מעגל לפיקוד על הסריקה ולהמרת מתח עוצמת האות מהמקלט לתצורה ספרתית לצורך תצוגת הספקטרום על מסך גרפי. מעגלי הבקר היו מבוססים על ערכת הרכיבים של אינטל 4004 - המיקרו-מחשב הראשון בעולם, שהיה באורך מילה של 4 ביט. מעגל הבקר הזה היה המעגל הראשון שפותח ביחידה שבו נעשה שימוש במיקרו-מחשב.

התוכנה במחשב המערכת HP2100)) נכתבה בשפת אסמבלר – שפה הקרובה מאד ל"שפת המכונה" של המחשב. זאת מאחר ובאותה תקופה טרם היו מהדרים (קומפיילרים) שאפשרו כתיבת תכנת "זמן אמת" (Real-Time) בשפת מחשב עילית. התכנה הייתה אמורה, בין היתר, לסנן הפרעות ולעצור רק על שידורים אמיתיים בתדרים חדשים לא ידועים. המערכת "למדה" את ספקטרום התדרים הנסרק והציגה בצורה גרפית מצטברת את הפעילות בספקטרום על המסך.

במערכת היו שני מודי פעילות עיקריים: 1. התרעה על תדר פעיל שאינו מוכר ע"י עצירת הסריקה, 2. אפשרות מיידית להאזנה לשידור או  בחירה לעלות על תדר חשוד שנראה בתצוגה.

מאפייני מערכת "דגיג":  

1. תחום התדרים: המערכת נועדה לאפשר כיסוי של תחום התדרים מ- 30 ועד 300 מגהרץ, עקב מגבלת סוג המקלט שנבחר לא ניתן היה לכסות את כל התחום בו זמנית, אלא לכסות תת-תחומים בהתאם למודול "ראש הסריקה" הנתקע במקלטי הסריקה וההאזנה. מקלט הסריקה ומקלט ההאזנה במערכת אפשרו החלפת מודולים בהתאם לתחום התדרים הרצוי: 30-60 MHz, 20-40 MHz ו- 40-80 MHz. מעשית הופעלה המערכת בעיקר לכסוי תת התחום 30-60 MHz (התג"מ הטקטי ה"קלאסי").

2. רגישות הגילוי: המערכת תוכננה לגלות בהסתברות של 99% כל סיגנל אשר משכו עולה על שניה אחת ואשר עולה בעוצמתו ב- 10 ד"ב על עוצמת הרעש הממוצעת בתחום. המערכת אמורה הייתה להתעלם בסבירות של 99% מכל סיגנל שמשכו פחות מ- 30 מילישניות. (התנאי האחרון נועד לחסן את המערכת בפני גילוי שווא של רעש מעשה ידי אדם והפרעות מכ"מ).

3. קביעת תדרים: המערכת קבעה אוטומטית בדיוק של 5 קה"ץ את התדר של כל תחנה חדשה שתתגלה. 

4. זיהוי תחנות: שידורים שנתגלו ע"י המערכת נותבו אוטומטית לעמדת המפעיל לצורך זיהויים. המערכת הבדילה בין שידורים ידועים שכבר זוהו לבין שידורים חדשים שטרם זוהו והעבירה רק את החדשים לזיהוי. הפרמטר לאבחנה בין הידועים לחדשים היה תדר השידור.

5. מעקב אחרי תחנות ידועות: המערכת עקבה אחרי מצבן של כל התחנות הידועות ואפשרה להציג את מצב פעילותן.

6. שליטה והפעלה: המערכת נועדה למפעיל בודד. המפעיל שלט במערכת באמצעות מסוף נתונים. בנוסף הוצגה לו תצוגה גרפית של הספקטרום על מסך מסוף הנתונים ועל צג ספקטרלי נפרד. כן הוצגו תדרי מקלטי המערכת - והייתה למפעיל אפשרות האזנה לתדרים אלה. מסוף הנתונים הציג בנוסף את שם המפעיל, התאריך, השעה, גבולות תחום הסריקה, מצב פעילותן של תחנות נבחרות וזיהוין ואת טבלת כל התחנות הידועות.

7. האזנה: המערכת ניתבה באופן אוטומטי כל שידור חדש אשר התגלה לאזניות המפעיל. בנוסף, אפשרה המערכת למפעיל להאזין לכל תחנה ידועה.

למערכת "דגיג" לא נכתב מעולם צורך מבצעי והיא הייתה כולה פרי יוזמתו ותכנונו של המהנדס אברהם ("סם") בר מהמחלקה הטכנית.

פיתוח חומרת המערכת וכן כתיבת התכנה נעשו ע"י סם בר עצמו - ובהמשך ע"י המהנדס טוביה פלדמן שצורף אליו. פיתוח המערכת נמשך 4 שנים (1972- 1976). צוות הפיתוח כלל את שני המהנדסים האלה בלבד ונעזר לשבועות ספורים במתכנת שהושאל מממר"מ לצורך סיוע בתכנות ובטכנאי איציק נוסצקי לבניית המעגלים.

לפיתוח המערכת לא נקבעה מראש תכנית עבודה ולא תוכנן או הוקצה תקציב מסודר. הרכיבים הוזמנו בהתאם לצורך וקצב ההתקדמות הוכתב בעיקר ע"י מגבלת כוח האדם. את קידום המערכת למרות תנאים אלה  יש לזקוף בין היתר לתמיכה הרבה בפרויקט של שני המפקדים - ראש המדור אדם פאיט וראש הענף מוטי דור-און.

מאחר ולא היו מערכות קודמות מסוג זה שפותחו ביחידה - נאלצו המפתחים ללמוד את רוב הנושאים לרבות כתיבת התכנה תוך כדי העבודה. המעגלים האלקטרוניים במערכת האבטיפוס חווטו ביד בשיטת "wire-wrap" שהייתה מקובלת באותם ימים לחיבור רכיבים בלא צורך בהלחמות או במעגלים מודפסים. התכנה נכתבה בשפת אסמבלר הקרובה ל"שפת המכונה" של המחשב - שהייתה אז שפת המחשב היחידה האפשרית לפיתוח מערכות "זמן אמת". כתיבת התכנה נעשתה ע"י הצוות חסר הניסיון בכתיבת תכנה באופן אינטואיטיבי - ללא שימוש בכללים, בסטנדרטים ובעזרי הפיתוח המקובלים כיום. דבר זה האריך במידה ניכרת את משך הפיתוח ביחס למקובל כיום וגם לא הקל על תחזוקת המערכות בהמשך הדרך.

מערכת האבטיפוס הראשונה יצאה לניסויים בבסיס "מישר" בצפון ובהמשך בבסיס "שנער" (אום-חשיבה) בסיני ב- 1975, בהובלתו של טוביה פלדמן. הניסויים הללו הסתיימו בהצלחה רבה, עד כדי כך שהמפעילים הראשיים בשני הבסיסים לא רצו להיפרד מהמערכת: 

בעת ההרצה בשטח, עוד לפני סיום הפיתוח, נתקבל משוב רב מן המפעילים בשני האתרים. משוב זה היה חשוב גם בגלל מאפיינים נבדלים של הספקטרום בשני האתרים, בעיקר בכמות וסוגי הרעש ושידורי ההפרעות בספקטרום. עם סיום ההרצה יושמו התובנות במערכת. האלחוטן הראשי בבסיס "מישר" שהתלהב מהמערכת עבד עליה עם טוביה במשך חודש שלם והיה התורם העיקרי להערות. התלהבותו והערותיו תרמו להתקנת מערכת זו באופן קבוע בבסיס "מישר".

תהליך עדכוני התכנה בשטח היה מסורבל: תיקוני התכנה בהתאם למשוב מהמפעילים בוצעו במחשב המעבדתי במרכז הטכני במפקדה. כל תיקון כזה הצריך הכנת סט חדש של כרטיסים מנוקבים, הרצה ובדיקה במחשב המעבדתי, ניקוב של התכנה המעודכנת על גליל סרט נייר, שליחתו ברכב לשטח וטעינת התכנה מסרט הנייר למחשב בשטח באמצעות קורא סרטי נייר מנוקבים. כל סבב כזה נמשך כיומיים.

כדי לקצר את התהליך – מספר טוביה: "למדתי לבצע תיקוני תוכנה ע"י הזנה ישירה של פקודות בשפת מכונה לתוך זיכרון המחשב באמצעות שורת המפסקים והנוריות שבפנל הקדמי של המחשב. בעזרת המפסקים בפנל הקדמי ניתן היה להקיש כתובת של כל תא בזיכרון ולראות את תכנו בשורת הנוריות וכן לשתול בתא זה פקודת מכונה של HP. הייתי שותל בתא שכלל פקודה בעייתית קפיצה למקום פנוי בזיכרון ושם הייתי שותל patch - סט פקודות לפתרון הבעיה כאשר הפקודה האחרונה הייתה קפיצה בחזרה למקום שבה התגלתה הבעיה - כך שיכולנו לקצר דרמטית את סבבי ה- "debugging. 

השם "דגיג" נקבע למערכת ע"י טוביה פלדמן כשהייתה כבר בשלב הניסויים. למעשה אפיינו סם בר וטוביה פלדמן בתחילת הדרך "מערכת על" לסריקה והקלטות שאמורה הייתה לאפשר עיבוד כמות גדולה מאד של פעילות בספקטרום ע"י כמות קטנה של אלחוטנים וזאת גם בדיעבד, ב-off line  - בנוסף לפעילות ב- online. למערכת הגדולה הזו קרא טוביה "לווייתן". "דגיג" אמורה הייתה להיות מרכיב אחד מתוך אותה "מערכת על" גדולה - שמעולם לא מומשה בפועל.

לאור הצלחה הניסויים בבסיסי היחידה הוזמן ציוד להרכבת מספר מערכות "דגיג". הרכבתן הסתיימה קרוב לשחרורו של טוביה פלדמן מצה"ל ב- 1976.

במהלך הפיתוח לא חסרו גם אנקדוטות. מספר טוביה: כשעמדתי להשתחרר, ממש בדקה ה- 90, הביאו לי מחליף "ירוק" ללא ניסיון שהיה אמור ללמוד בעיקר את התוכנה (16K באסמבלר). הכנתי עותק של התוכנה ולקחתי אותו הביתה בניגוד לנהלים - לכל מקרה שלא יהיה. אחרי חודשיים התקשרו אליי מהמדור בבהילות והודיעו לי שהמערכת הפסיקה לעבוד ולא ניתן לשחזר את הגרסה שעבדה כי אין תיעוד לתיקונים שניסו לעשות (המקור לא נשמר). חזרתי והסברתי לבחור שצריך לשמר גרסאות ותיעוד השינויים ונתתי לו את הגרסה השמורה אצלי וכך ניצלה המערכת.

מערכת "דגיג" מבצעית ראשונה הותקנה בשנת 1976 בבסיס "נינווה" (תל-אביטל) ברמת הגולן וזכתה להצלחה רבה. שלמה תירוש ז"ל, ממ"ר צפון דאז (לימים אל"מ, ק. אג"מ 8200 ומפקד היחידה הטכנולוגית של חיל המודיעין), כתב, זמן קצר לאחר התקנתה, כי המערכת ייעלה את תהליך סריקת התדרים ואיתור הרשתות בתחום התג"מ פי שלושה ביחס לסריקה הידנית. 

עם הצלחת המערכת הראשונה הוחלט לייצר מערכות "דגיג" נוספות עבור הבסיסים "מישר" בצפון, "שנער" (אום-חשיבה בסיני), "נינווה" ברמת הגולן ו-"עוז" (בחרמון).

כן נבנתה מערכת מעבדתית במחלקה הטכנית לצורך תחזוקת המערכות המבצעיות.

במהלך השנים הוכנסו שיפורים רבים במערכות "דגיג" שלא היו באפיון המקורי. זאת בהתאם לדרישות מהמפעילים בשטח.

לדוגמה:

• אפשרות לדלג על תדרים ספציפיים וכן על תחומי תדרים לא רלוונטיים או שבהם היו קיימים רעשים והפרעות RFI (הפרעות בתדר רדיו ממשדרים קבועים ואנטנות בסביבה).

• הוספת אפשרות לסריקה בתת-תחומים בתדר, שעבור כל אחד מהם ניתן להגדיר תדר גבול תחתון, תדר גבול עליון וכן ערך סף גילוי הספציפי לאותו תחום.

• הוספת "מוד צייד" - בו נסרק במהירות תחום תדרים צר כדי לעלות במהירות על שידורים קצרים באותו תחום.

• הוספת אנטנה - בשנת 1979 התעורר צורך מבצעי להפעיל את המערכת בבסיס "נינווה" בו זמנית גם מול סוריה וגם מול בקעת הלבנון. בהתאם תוכננה והוספה למערכת יכולת פיקוד ובחירה בין אנטנות ושולבו בה תוספות חומרה ותכנה מתאימות – כך שניתן יהיה לקלוט לסירוגין משתי אנטנות נפרדות משתי הזירות. 

מערכות "דגיג" פעלו בבסיסי היחידה במשך 12 שנים (1976-1988) ותוחזקו במרכז הטכני. מערכות "דגיג" הושבתו בסוף שנת 1988 עקב התיישנות הציוד והפסקת יצור חלקי החילוף למערכות אלה.

מערכת "דגיג" הייתה המערכת הממוחשבת הראשונה ביחידה בה נטבעו המונחים "תדרים חדשים", "תדרים מוכרים", "ביקורי בית" (בדיקת הפעילות בתחנות ידועות) ועוד – מונחים ששימשו בהמשך הדרך במערכות סריקת ספקטרום וביון תקשורת (COMINT) ממוחשבות נוספות, גם לתחומי תדר אחרים - שפותחו עבור היחידה במרכז הטכני ובחברות בחו"ל.

למרות חדשנותה פורצת הדרך לא הוגשה מעולם מערכת "דגיג" כמועמדת לפרס כלשהו. גם צילומים של המערכות הללו לא שרדו.

נערך ע"י סא"ל (מיל.) גבי אילן.

סייע בהכנה: רס"ן (מיל.) טוביה פלדמן