Технологии безопасности низкоорбитального пространства: анализ текущего состояния и будущих тенденций систем противодействия беспилотным летательным аппаратам

С широким распространением дронов в гражданских и коммерческих сферах «низкие, медленные и малые» цели (низко летящие, медлительные и малогабаритные летательные аппараты) стали одной из основных угроз в современных системах безопасности. Технологии противодействия дронам, как ключевой способ борьбы с такими угрозами, постепенно становятся одной из основных технологий обеспечения национальной безопасности, безопасности общественных мест и критической инфраструктуры.

В данной статье систематически обзорывается текущее состояние развития, ключевые технические принципы и будущие тенденции технологий противодействия дронам с целью предоставления отправной точки для дальнейших исследований и практических применений в данной области.

(Изображение взято из интернета. В случае нарушения авторских прав просьба связаться с нами для удаления.)

1. Что такое технологии противодействия дронам?

Технологии противодействия дронам, часто называемые системами борьбы с дронами или C-UAS (системами противодействия беспилотным летательным аппаратам), представляют собой системы или оборудование, которые обнаруживают, идентифицируют, блокируют, вводят в заблуждение или контролируют дроны с использованием законных и безопасных методов.

Современные системы противодействия дронам обычно используют многоуровневую архитектуру защиты, интегрируя в себя множество функциональных модулей, таких как обнаружение, идентификация, слежение и нейтрализация. Эти системы могут обеспечивать 360-градусную защиту в различных погодных условиях, при этом типичная дальность обнаружения составляет более 2 километров.

2. Применение радиолокационной технологии обнаружения в системах противодействия дронам

Радиолокационная технология является одним из основных методов обнаружения целей. Ее принцип основан на передаче и отражении электромагнитных волн: система излучает электромагнитные волны определенной частоты, и когда луч встречает цель, такую как дрон, часть сигнала отражается. Прием и анализ этих эх позволяют системе точно определить ключевую информацию о цели, такую как расстояние, азимут, высота и скорость, и предоставить данные для последующего перехвата.

В настоящее время основные типы радиолокационных станций противодействия дронам включают:

• Импульсно-доплеровские радиолокаторы
• Радиолокаторы с непрерывным сигналом
• Радиолокаторы с частотно-модулированным непрерывным сигналом (FMCW)

Поскольку радарный поперечный размер (RCS) коммерческих дронов обычно аналогичен размеру птиц, высокоразрешающий радиолокатор в сочетании с алгоритмами искусственного интеллекта и машинного обучения может эффективно идентифицировать и отличать дроны от других летательных объектов, значительно повысив точность распознавания и надежность системы.

3. Фазовый антенный массив: механическое сканирование по азимуту + электронное сканирование по углу места

Фазированный антенный массив с механическим сканированием по азимуту и электронным сканированием по углу места представляет собой трехмерное устройство обнаружения высокой производительности и надежности, которое используется в основном для обнаружения и определения местоположения низко летящих летательных аппаратов. Этот тип радиолокатора сочетает механическое сканирование по азимуту с электронным сканированием по углу места для обеспечения реального времени слежения и прогнозирования траектории целей, что делает его широко применимым в чувствительных местах, таких как тюрьмы, аэропорты и военные базы.

Основные характеристики:

• Многомерное точное обнаружение: Поддерживает измерения расстояния, азимута, высоты и скорости низко и сверхнизко летящих целей;
• Высокая точность позиционирования: Может обнаруживать малогабаритные, медленно двигающиеся цели с низкой частотой ложных срабатываний;
• Работа в любую погоду: Поддерживает беспилотную работу, исключая электромагнитное излучение и его влияние на персонал;
• Дальность обнаружения: Некоторые модели могут обнаруживать цели на расстоянии более 25 километров;
• Высокая адаптивность: Легкая конструкция позволяет быструю установку и гибкую настройку.

4. Классификация ключевых технологий систем противодействия дронам

1. «Мягкие» методы борьбы

«Мягкие» методы борьбы заключаются в нарушении или контроле дронов с использованием нефизических методов, в первую очередь, радиочастотного блокирования и навигационного обмана.

Технологии блокирования

Радиочастотное блокирование является наиболее распространенным методом борьбы, которое заключается в передаче мощных сигналов на той же частоте, что и сигнал связи дрона, чтобы прервать его связь с пультом управления. Чтобы противостоять технологии переключения частот дронов, современное оборудование для блокирования обычно сочетает динамическое блокирование частот с широкополосными стратегиями блокирования.

Например, «Система противодействия дронам «Совушка»», разработанная компанией Wuhan Lakeda, использует радиолокационные и спектральные технологии для двойного обнаружения на расстоянии от 2 до 3,5 километров. На расстоянии до 1 километра она сочетает методы обмана и блокирования, обеспечивая высокоточное направленное блокирование с максимальной дальностью блокирования до 5 километров.

Системы обмана

Эти системы передают ложные GPS- или ГЛОНАСС-сигналы навигации, заставляя дроны ошибочно определить свое положение и отклониться от маршрута или приземлиться в безопасной зоне.

«Система направленного противодействия дронам «Хайдунцзинь»» компании Lakeda интегрирует в себя множество технологий, таких как электрооптика, радиолокация, блокирование и навигационный обман, чтобы создать комплексную систему защиты. Она использует двойной подход «навигационный обман + радиочастотное блокирование», обеспечивая эффективную комплементарность в зонах охраны и ядре охраняемой территории, заставляя дроны возвращаться, зависать на месте или приземляться.

Эта система также обеспечивает трехуровневую связанную систему обнаружения радиолокации, спектрального анализа и электрооптики, сочетая активные и пассивные методы обнаружения для эффективного мониторинга и слежения за целями на расстоянии до 5 километров.

2. «Жесткие» методы борьбы

«Жесткие» методы борьбы заключаются в прямом уничтожении или перехвате дронов с использованием физических методов, в первую очередь:

• Лазерные системы
• Кинетические ракеты-перехватчики
• Высокомощные СВЧ-оружия (HPM)
• Физические сетки для перехвата

5. Вызовы и направления будущего развития

Несмотря на значительные успехи в области технологий противодействия дронам, системы по-прежнему сталкиваются с множеством вызовов, таких как развитие искусственного интеллекта, постоянное улучшение характеристик дронов, ограничения законодательства и требования безопасности, а также адаптация к сложным электромагнитным условиям.

Будущее развитие систем противодействия дронам будет характеризоваться следующими тенденциями:

• Интеллектуализация и автоматизация: Внедрение искусственного интеллекта и алгоритмов машинного обучения для повышения скорости и точности реакции системы;
• Многофункциональность и интеграция: Сочетание различных методов борьбы для гибкого противодействия разным типам угроз, создаваемым дронами;
• Портативность и скрытность: Разработка легкого, легко устанавливаемого оборудования, подходящего для временных задач безопасности и городской среды;
• Технологическое слияние и инновации: Глубокая интеграция радиолокационных систем с направленными энергетическими орудиями, спектральным анализом и анализом больших данных для создания более комплексной системы безопасности низкоорбитального пространства.

6. Заключение

В условиях быстрых изменений технологий дронов и растущего спроса на безопасность новые поколения радиолокационных систем, представленные сериями XW/SR226 компании Lakeda, способствуют модернизации систем противодействия дронам с помощью «технологических инноваций + адаптации к сценарию». От защиты воздушного пространства аэропортов до мониторинга государственной границы, высокоточное радиолокационное обнаружение стало ключевой технологией для создания национальной системы безопасности низкоорбитального пространства. В будущем системы противодействия дронам будут более тесно интегрироваться с ИИ и платформами умных городов, обеспечивая надежную защиту как государственных, так и гражданских интересов.

Дополнительные источники

• Международная гражданская авиационная организация (МКАО) — Дроны и безопасность воздушного пространства: Узнать о глобальных нормативно-правовых основах эксплуатации дронов и политике безопасности воздушного пространства.
• Федеральное авиационное управление США (FAA) — Системы противодействия беспилотным летательным аппаратам (C-UAS): Получить доступ к официально опубликованным руководствам по технологиям противодействия дронам и мерам контроля воздушного пространства.
• Журнал полевых роботов — Исследования дронов и методов борьбы с ними: Прочитать последние научные статьи для глубокого понимания технологического развития и передовых исследований в области систем противодействия дронам.