Strażnik Gospodarki Niskich Wysokości: Typy, Zastosowania i Cechy Radarów Bezpieczeństwa

Gwałtowny rozwój gospodarki nisko-wysokościowej, obejmującej logistykę dronów, miejską mobilność powietrzną (UAM) i reagowanie kryzysowe, zapełnił niebo nowymi możliwościami i znacznymi wyzwaniami w zakresie bezpieczeństwa. Obejmują one nieuczciwe drony, ryzyko kolizji i działania przestępcze. Ustanowienie niezawodnej sieci nadzoru na niskich wysokościach jest nadrzędne, a radar służy jako kamień węgielny tego systemu. Oto główne typy radarów przeznaczonych do zabezpieczeń na niskich wysokościach, wraz z ich głównymi zastosowaniami i charakterystyką.

Aby sprostać trudnościom w wykrywaniu celów „niskich, wolnych i małych” (LSS), wyspecjalizowane radary stały się główną linią obrony, wykraczając poza możliwości tradycyjnych systemów.

1. Radar z anteną fazowaną (Aktywne wykrywanie)
   Zastosowania:
   • Ochrona Miejskich Obszarów Krytycznych: Podstawowe zabezpieczenia dla budynków rządowych, elektrowni jądrowych i stref odprawy lotniskowej.
   • Zabezpieczenia dla Ważnych Wydarzeń: Zapewnia szerokopasmowy, stały nadzór nad dronami podczas imprez sportowych, szczytów międzynarodowych itp.
   • Podstawa zarządzania ruchem powietrznym UAS (UTM): Działa jako główny czujnik do monitorowania dronów na głównych trasach.
   Kluczowe cechy:
   • Zwinna wiązka, śledzenie wielu celów: Skanowanie elektroniczne umożliwia jednoczesne monitorowanie i śledzenie setek celów, skutecznie przeciwdziałając taktyce roju dronów.
   • Wysoka częstotliwość odświeżania danych: Rejestruje wysoce dynamiczne manewry dronów, zapewniając szybkie aktualizacje trajektorii i wystarczający czas reakcji.
   • Integracja wielofunkcyjna: Zdolny do jednoczesnego wykonywania zadań wyszukiwania, śledzenia i identyfikacji w ramach jednego, wysoce zintegrowanego systemu.
2. Radar z modulacją częstotliwości (FMCW) (Aktywne wykrywanie)
   Zastosowania:
   • Samoświadomość dronów i unikanie przeszkód: Zintegrowany z dronami w celu autonomicznej nawigacji.
   • Zabezpieczenia obwodowe dla infrastruktury krytycznej: Bliskiego zasięgu, bezproblemowe monitorowanie obiektów takich jak więzienia i podstacje.
   • Koordynacja pojazd-UAV: Używany do naprowadzania na lądowanie dronów i wykrywania bliskości pojazdów.
   Kluczowe cechy:
   • Brak strefy martwej zasięgu, dokładny pomiar zasięgu i prędkości: Idealny do precyzyjnego wykrywania krótkiego zasięgu, skutecznie rozwiązujący problem wielu blisko siebie rozmieszczonych celów.
   • Niskie zużycie energii, kompaktowy rozmiar, opłacalność: Odpowiedni do wdrażania na dużą skalę i integracji z platformami mobilnymi lub małymi dronami.
   • Wysoka rozdzielczość: Osiąga precyzyjną rozdzielczość zasięgu dzięki sygnałom szerokopasmowym, wspomagając szczegółową identyfikację celu.
3. Radar z rozproszoną aperturą (Aktywne wykrywanie)
   Zastosowania:
   • Nadzór w złożonym terenie i kanionach miejskich: Wiele węzłów eliminuje martwe punkty spowodowane przez drapacze chmur i góry.
   • Ekonomiczny zasięg szerokiego obszaru: Wykorzystuje wiele tanich małych radarów, aby zastąpić jeden duży, drogi.
   Kluczowe cechy:
   • Zminimalizowane martwe punkty: Czujniki zapewniają wiele kątów widzenia, umożliwiając wspólne wykrywanie 3D.
   • Zwiększona odporność: System pozostaje częściowo funkcjonalny, nawet jeśli poszczególne węzły zostaną zakłócone lub zniszczone.
   • Zwiększona dokładność dzięki fuzji danych: Fuzja danych z wielu węzłów daje bardziej precyzyjną lokalizację celu.
4. Radar wykrywania widma (Pasywne nasłuchiwanie)
   Zastosowania:
   • Identyfikacja dronów konsumenckich: Wykrywa i lokalizuje cele, przechwytując sygnały komunikacyjne między dronem a jego kontrolerem.
   • Wykrywanie zagrożeń radiowych: Uzupełnia aktywny radar, wykrywając systemy, które nie emitują sygnałów.
   Kluczowe cechy:
   • Wysokie ukrycie: Jako czujnik pasywny jest niewykrywalny, idealny do monitoringu w ukryciu.
   • Identyfikacja modelu drona: Może zidentyfikować konkretną markę i model drona, analizując jego unikalny odcisk sygnału w porównaniu z bazą danych.
   • Niższy koszt: Zazwyczaj bardziej opłacalny wdrożeniu niż wysokowydajne radary aktywne.
5.                      

Niezależnie od typu, profesjonalne radary zabezpieczeń na niskich wysokościach mają wspólne cechy technologiczne, aby pokonać główne wyzwania:

• Doskonałe wykrywanie celów LSS Wykorzystuje pasma wysokiej częstotliwości (np. Ku, Ka, W-band) i zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnału w celu wydobycia słabych sygnałów dronów z silnego miejskiego zakłócenia.
• Dokładna klasyfikacja i identyfikacja Wykorzystuje Analiza sygnatury mikro-Dopplera do rozróżnienia dronów od ptaków i identyfikacji typów dronów (np. quadcopter, hexacopter) poprzez analizę okresowych modulacji w sygnale radarowym spowodowanych przez łopaty wirnika.
• Fuzja wielu czujników Radar rzadko działa sam. Zazwyczaj działa jako centrum sensoryczne, zintegrowane z systemami elektrooptycznymi/podczerwonymi (EO/IR) i czujnikami RF. Tworzy to wydajny cykl „wykrywanie radarowe, potwierdzenie EO/IR” w celu weryfikacji i dowodów kryminalistycznych.
• Wysoka rozdzielczość i odporność na zakłócenia Zaprojektowany do niezawodnego działania w złożonych środowiskach miejskich z dużą odpornością na zakłócenia, wykorzystując adaptacyjne formowanie wiązki i inteligentne techniki filtrowania.

Zabezpieczenie gospodarki nisko-wysokościowej nie opiera się na jednym typie radaru, ale wymaga warstwowej, współpracującej sieci czujników:

• Warstwa szerokiego obszaru: Sieć nadzoru szkieletowego utworzona przez Radary z anteną fazowaną i Rozproszone sieci radarowe dla wczesnego ostrzegania i orientacji w sytuacji.
• Warstwa strefy krytycznej: Wdrożenie wysokowydajnych radarów FMCW i Systemów wykrywania widma w kluczowych miejscach, takich jak lotniska i infrastruktura krytyczna, w celu bezproblemowego, precyzyjnego monitoringu.
• Warstwa platformy: Radary FMCW zintegrowane z samymi dronami w celu autonomicznego unikania przeszkód, zapobiegania kolizjom u źródła.

Dzięki inteligentnemu połączeniu różnych typów radarów z innymi czujnikami możemy utkać niewidzialną, inteligentną i niezawodną sieć bezpieczeństwa dla rozwijającej się gospodarki nisko-wysokościowej, zapewniając, że jej ogromny potencjał społeczno-ekonomiczny zostanie zrealizowany w sposób bezpieczny i zrównoważony.