حارس اقتصاد الارتفاعات المنخفضة: أنواع وتطبيقات وميزات رادارات الأمن

شهد النمو المتفجر لاقتصاد الارتفاعات المنخفضة، الذي يشمل الخدمات اللوجستية للطائرات بدون طيار، والتنقل الجوي الحضري (UAM)، والاستجابة للطوارئ، انتشارًا في السماء بفرص جديدة وتحديات أمنية كبيرة. وتشمل هذه التحديات الطائرات بدون طيار المارقة، ومخاطر الاصطدام، والأنشطة الضارة. يعد إنشاء شبكة مراقبة موثوقة على ارتفاعات منخفضة أمرًا بالغ الأهمية، ويعمل الرادار كحجر الزاوية في هذا النظام. فيما يلي الأنواع الأساسية من الرادارات المصممة لأمن الارتفاعات المنخفضة، إلى جانب تطبيقاتها وخصائصها الأساسية.

لمعالجة صعوبات الكشف التي تفرضها الأهداف "المنخفضة والبطيئة والصغيرة" (LSS)، ظهرت رادارات متخصصة كخط الدفاع الرئيسي، متجاوزة قدرات الأنظمة التقليدية.

1. رادار المصفوفة المرحلية (الكشف النشط)
   التطبيقات:
   • حماية المناطق الحضرية الحرجة:الأمن الأساسي للمباني الحكومية ومحطات الطاقة النووية ومناطق إخلاء المطارات.
   • الأمن للأحداث الكبرى:يوفر مراقبة واسعة النطاق ومستمرة للطائرات بدون طيار للأحداث الرياضية والقمم الدولية وما إلى ذلك.
   • العمود الفقري لإدارة حركة مرور نظام الطائرات بدون طيار (UTM):يعمل كمستشعر أساسي لمراقبة الطائرات بدون طيار على الطرق الرئيسية.
   الميزات الرئيسية:
   • الحزمة الرشيقة، تتبع أهداف متعددة:يتيح المسح الإلكتروني المراقبة والتتبع المتزامنين لمئات الأهداف، مما يؤدي إلى مواجهة تكتيكات أسراب الطائرات بدون طيار بشكل فعال.
   • معدل تحديث البيانات المرتفع:يلتقط مناورات الطائرات بدون طيار الديناميكية للغاية، مما يوفر تحديثات سريعة للمسار ووقت استجابة كافٍ.
   • تكامل متعدد الوظائف:قادر على أداء مهام البحث والتتبع والتعرف عليها في وقت واحد ضمن نظام واحد متكامل للغاية.
2. رادار الموجة المستمرة المعدلة التردد (FMCW) (الكشف النشط)
   التطبيقات:
   • الوعي الذاتي للطائرات بدون طيار وتجنب العوائق:مدمج في الطائرات بدون طيار للملاحة الذاتية.
   • الأمن المحيطي للبنية التحتية الحيوية:مراقبة سلسة وقريبة المدى لمنشآت مثل السجون والمحطات الفرعية.
   • تنسيق المركبات والمركبات الجوية غير المأهولة:يستخدم لتوجيه هبوط الطائرات بدون طيار واكتشاف محيط المركبات.
   الميزات الرئيسية:
   • عدم وجود منطقة عمياء للمدى، قياس دقيق للمدى والسرعة:مثالي للكشف عالي الدقة على المدى القصير، مما يؤدي إلى حل أهداف متعددة متقاربة بشكل فعال.
   • انخفاض استهلاك الطاقة، الحجم الصغير، فعالة من حيث التكلفة:مناسبة للنشر على نطاق واسع والتكامل على المنصات المتنقلة أو الطائرات بدون طيار الصغيرة.
   • دقة عالية:تحقق دقة نطاق جيدة من خلال إشارات واسعة النطاق، مما يساعد في تحديد الأهداف بالتفصيل.
3. رادار الفتحة الموزعة (الكشف النشط)
   التطبيقات:
   • المراقبة في التضاريس المعقدة والوديان الحضرية:تقضي العقد المتعددة على النقاط العمياء الناتجة عن ناطحات السحاب والجبال.
   • تغطية واسعة النطاق فعالة من حيث التكلفة:يستخدم العديد من الرادارات الصغيرة منخفضة التكلفة لتحل محل رادار واحد كبير ومكلف.
   الميزات الرئيسية:
   • تقليل النقاط العمياء:توفر المستشعرات زوايا عرض متعددة، مما يتيح الكشف ثلاثي الأبعاد التعاوني.
   • مرونة معززة:يظل النظام فعالاً جزئيًا حتى إذا تم التشويش على العقد الفردية أو تدميرها.
   • تحسين الدقة عبر دمج البيانات:يوفر دمج البيانات من عقد متعددة موقعًا أكثر دقة للهدف.
4. رادار الكشف عن الطيف (الاستماع السلبي)
   التطبيقات:
   • تحديد الطائرات بدون طيار الاستهلاكية:يكتشف ويحدد مواقع الأهداف عن طريق اعتراض إشارات الاتصال بين الطائرة بدون طيار ووحدة التحكم الخاصة بها.
   • الكشف عن التهديدات الصامتة لاسلكيًا:يكمل الرادار النشط عن طريق اكتشاف الأنظمة التي لا تنبعث منها إشارات.
   الميزات الرئيسية:
   • إخفاء عالي:باعتباره مستشعرًا سلبيًا، فهو غير قابل للكشف، وهو مثالي للمراقبة السرية.
   • تحديد طراز الطائرة بدون طيار:يمكنه تحديد العلامة التجارية والطراز المحدد للطائرة بدون طيار عن طريق تحليل بصمة الإشارة الفريدة الخاصة بها مقابل قاعدة بيانات.
   • تكلفة أقل:بشكل عام، أكثر فعالية من حيث التكلفة للنشر من الرادارات النشطة عالية الأداء.
5.                      

بغض النظر عن النوع، تشترك رادارات أمن الارتفاعات المنخفضة الاحترافية في سمات تكنولوجية مشتركة للتغلب على التحديات الأساسية:

• كشف متفوق لأهداف LSSيستخدم نطاقات عالية التردد (مثل Ku و Ka و W-band) وخوارزميات معالجة الإشارات المتقدمة لاستخراج إشارات الطائرات بدون طيار الخافتة من التشويش الحضري القوي.
• التصنيف والتعرف الدقيقيوظف تحليل توقيع ميكرو دوبلر للتمييز بين الطائرات بدون طيار والطيور وتحديد أنواع الطائرات بدون طيار (مثل الطائرات رباعية المروحيات، والسداسية) عن طريق تحليل التعديلات الدورية في عائد الرادار الناتجة عن شفرات الدوار.
• دمج أجهزة الاستشعار المتعددة نادرًا ما يعمل الرادار بمفرده. إنه يعمل عادةً كـ مركز استشعار، متكامل مع أنظمة كهروضوئية/أشعة تحت الحمراء (EO/IR) و مستشعرات الترددات اللاسلكية. يؤدي هذا إلى إنشاء دورة فعالة "اكتشاف الرادار، تأكيد EO/IR" للتحقق والأدلة الجنائية.
• دقة عالية ومقاومة للتشويش مصمم للعمل بشكل موثوق في البيئات الحضرية المعقدة مع مقاومة قوية لتداخل التشويش، والاستفادة من تشكيل الحزمة التكيفية وتقنيات التصفية الذكية.

لا يعتمد تأمين اقتصاد الارتفاعات المنخفضة على نوع رادار واحد، ولكنه يتطلب شبكة مستشعرات طبقية وتعاونية:

• طبقة واسعة النطاق: شبكة مراقبة أساسية تتكون من رادارات المصفوفة المرحلية و شبكات الرادار الموزعة للإنذار المبكر والوعي الظرفي.
• طبقة المنطقة الحرجة: نشر رادارات FMCW عالية الأداء و أنظمة الكشف عن الطيف في المواقع الرئيسية مثل المطارات والبنية التحتية الحيوية للمراقبة السلسة وعالية الدقة.
• طبقة النظام الأساسي: رادارات FMCW مدمجة في الطائرات بدون طيار نفسها لتجنب العوائق بشكل مستقل، ومنع الاصطدامات في المصدر.

من خلال الجمع بذكاء بين أنواع مختلفة من الرادارات مع أجهزة استشعار أخرى، يمكننا نسج شبكة أمان غير مرئية وذكية وموثوقة لاقتصاد الارتفاعات المنخفضة المزدهر، مما يضمن تحقيق إمكاناته الاجتماعية والاقتصادية الهائلة بشكل آمن ومستدام.