نگهبان اقتصاد ارتفاع پایین: انواع، کاربردها و ویژگی‌های رادارهای امنیتی

رشد انفجاری اقتصاد ارتفاع پایین، که شامل تدارکات پهپادی، تحرک هوایی شهری (UAM) و پاسخ اضطراری می‌شود، آسمان‌ها را با فرصت‌های جدید و چالش‌های امنیتی قابل توجهی پر کرده است. این موارد شامل پهپادهای سرکش، خطرات برخورد و فعالیت‌های مخرب است. ایجاد یک شبکه نظارتی قابل اعتماد در ارتفاع پایین بسیار مهم است و رادار به عنوان سنگ بنای این سیستم عمل می‌کند. در اینجا انواع اصلی رادارهای طراحی شده برای امنیت ارتفاع پایین، همراه با کاربردها و ویژگی‌های اصلی آن‌ها آورده شده است.

برای مقابله با مشکلات تشخیص ناشی از اهداف «پایین، آهسته و کوچک» (LSS)، رادارهای تخصصی به عنوان خط اصلی دفاع ظاهر شده‌اند و از قابلیت‌های سیستم‌های سنتی فراتر رفته‌اند.

1. رادار آرایه فازی (تشخیص فعال)
   کاربردها:
   • حفاظت از مناطق حیاتی شهری: امنیت اصلی برای ساختمان‌های دولتی، نیروگاه‌های هسته‌ای و مناطق ترخیص فرودگاه.
   • امنیت برای رویدادهای بزرگ: نظارت مداوم پهپادی در منطقه وسیع برای رویدادهای ورزشی، نشست‌های بین‌المللی و غیره را فراهم می‌کند.
   • ستون فقرات برای مدیریت ترافیک UAS (UTM): به عنوان یک حسگر اصلی برای نظارت بر پهپادها در مسیرهای اصلی عمل می‌کند.
   ویژگی‌های کلیدی:
   • پرتو چابک، ردیابی چند هدفه: اسکن الکترونیکی امکان نظارت و ردیابی همزمان صدها هدف را فراهم می‌کند و به طور موثر با تاکتیک‌های دسته جمعی پهپاد مقابله می‌کند.
   • نرخ تازه‌سازی داده بالا: مانورهای بسیار پویا پهپادها را ثبت می‌کند و به‌روزرسانی‌های سریع مسیر و زمان پاسخ کافی را ارائه می‌دهد.
   • ادغام چند منظوره: قادر به انجام وظایف جستجو، ردیابی و شناسایی به طور همزمان در یک سیستم واحد و بسیار یکپارچه.
2. رادار موج پیوسته مدوله‌شده فرکانسی (FMCW) (تشخیص فعال)
   کاربردها:
   • خودآگاهی پهپاد و اجتناب از موانع: در پهپادها برای ناوبری خودکار ادغام شده است.
   • امنیت محیطی برای زیرساخت‌های حیاتی: نظارت بی‌وقفه و نزدیک‌برد برای تأسیساتی مانند زندان‌ها و پست‌های فرعی.
   • هماهنگی وسایل نقلیه-UAV: برای هدایت فرود پهپاد و تشخیص مجاورت وسایل نقلیه استفاده می‌شود.
   ویژگی‌های کلیدی:
   • بدون منطقه کور برد، اندازه‌گیری دقیق برد و سرعت: ایده‌آل برای تشخیص کوتاه‌برد با دقت بالا، که به طور موثر چندین هدف نزدیک به هم را حل می‌کند.
   • مصرف کم انرژی، اندازه جمع و جور، مقرون به صرفه: مناسب برای استقرار در مقیاس بزرگ و ادغام در پلتفرم‌های سیار یا پهپادهای کوچک.
   • وضوح بالا: از طریق سیگنال‌های پهن‌باند، وضوح برد دقیقی را به دست می‌آورد و به شناسایی دقیق هدف کمک می‌کند.
3. رادار دیافراگم توزیع‌شده (تشخیص فعال)
   کاربردها:
   • نظارت در زمین‌های پیچیده و دره‌های شهری: چندین گره نقاط کور ناشی از آسمان‌خراش‌ها و کوه‌ها را از بین می‌برند.
   • پوشش منطقه‌ای گسترده مقرون به صرفه: از چندین رادار کوچک و کم‌هزینه برای جایگزینی یک رادار بزرگ و گران‌قیمت استفاده می‌کند.
   ویژگی‌های کلیدی:
   • به حداقل رساندن نقاط کور: حسگرها چندین زاویه دید را ارائه می‌دهند و امکان تشخیص سه‌بعدی مشترک را فراهم می‌کنند.
   • افزایش انعطاف‌پذیری: حتی اگر گره‌های جداگانه مسدود یا تخریب شوند، سیستم تا حدی عملکردی باقی می‌ماند.
   • بهبود دقت از طریق ادغام داده‌ها: ادغام داده‌ها از چندین گره، مکان هدف دقیق‌تری را به دست می‌دهد.
4. رادار تشخیص طیف (شنود غیرفعال)
   کاربردها:
   • شناسایی پهپادهای مصرف‌کننده: اهداف را با رهگیری سیگنال‌های ارتباطی بین پهپاد و کنترل‌کننده آن شناسایی و مکان‌یابی می‌کند.
   • تشخیص تهدیدات بی‌صدا: رادار فعال را با تشخیص سیستم‌هایی که سیگنال منتشر نمی‌کنند، تکمیل می‌کند.
   ویژگی‌های کلیدی:
   • پنهان‌کاری بالا: به عنوان یک حسگر غیرفعال، غیرقابل تشخیص است، ایده‌آل برای نظارت مخفیانه.
   • شناسایی مدل پهپاد: می‌تواند با تجزیه و تحلیل اثر انگشت سیگنال منحصربه‌فرد آن در برابر یک پایگاه داده، برند و مدل خاص یک پهپاد را شناسایی کند.
   • هزینه کمتر: به طور کلی استقرار آن نسبت به رادارهای فعال با کارایی بالا مقرون به صرفه‌تر است.
5.                      

صرف نظر از نوع، رادارهای امنیتی حرفه‌ای ارتفاع پایین دارای ویژگی‌های فناوری مشترکی هستند تا بر چالش‌های اصلی غلبه کنند:

• تشخیص هدف LSS برتر از باندهای فرکانس بالا (به عنوان مثال، Ku، Ka، W-band) و الگوریتم‌های پردازش سیگنال پیشرفته برای استخراج سیگنال‌های ضعیف پهپاد از شلوغی شهری قوی استفاده می‌کند.
• طبقه‌بندی و شناسایی دقیق از تجزیه و تحلیل امضای میکرو-داپلر برای تمایز پهپادها از پرندگان و شناسایی انواع پهپادها (به عنوان مثال، کوادکوپتر، هگزاکوپتر) با تجزیه و تحلیل مدولاسیون‌های دوره‌ای در بازگشت رادار ناشی از تیغه‌های روتور استفاده می‌کند.
• ادغام چند حسگری رادار به ندرت به تنهایی کار می‌کند. معمولاً به عنوان مرکز حسی عمل می‌کند که با سیستم‌های الکترو-نوری/فروسرخ (EO/IR) و حسگرهای RF ادغام شده است. این یک چرخه کارآمد «تشخیص رادار، تأیید EO/IR» را برای تأیید و شواهد قانونی ایجاد می‌کند.
• وضوح بالا و مقاومت در برابر شلوغی برای عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های شهری پیچیده با مقاومت قوی در برابر تداخل شلوغی، با استفاده از تکنیک‌های شکل‌دهی پرتو تطبیقی و فیلتر هوشمند طراحی شده است.

حفاظت از اقتصاد ارتفاع پایین به یک نوع رادار واحد متکی نیست، بلکه به یک شبکه حسگر لایه‌ای و مشارکتی نیاز دارد:

• لایه منطقه وسیع: یک شبکه نظارتی ستون فقرات که توسط رادارهای آرایه فازی و شبکه‌های راداری توزیع‌شده برای هشدار اولیه و آگاهی از موقعیت تشکیل شده است.
• لایه منطقه بحرانی: استقرار رادارهای FMCW با کارایی بالا و سیستم‌های تشخیص طیف در سایت‌های کلیدی مانند فرودگاه‌ها و زیرساخت‌های حیاتی برای نظارت بی‌وقفه و با دقت بالا.
• لایه پلتفرم: رادارهای FMCW ادغام شده در خود پهپادها برای اجتناب از موانع خودکار، جلوگیری از برخورد در منبع.

با ترکیب هوشمندانه انواع مختلف رادار با سایر حسگرها، می‌توانیم یک شبکه ایمنی نامرئی، هوشمند و قابل اعتماد برای اقتصاد در حال ظهور ارتفاع پایین ایجاد کنیم و اطمینان حاصل کنیم که پتانسیل عظیم اجتماعی-اقتصادی آن به طور ایمن و پایدار محقق می‌شود.