System obrony UAV: Główne środki i logika wyboru

Obecna technologia obrony przed dronami stworzyła wielowymiarowy i wielopoziomowy system, obejmujący głównie cztery główne kierunki: wykrywanie i detekcję, fizyczne przechwytywanie, zakłócanie elektroniczne i oszustwo nawigacyjne. Różne technologie muszą być elastycznie łączone w zależności od wymagań scenariusza, aby osiągnąć skuteczną ochronę.

1. Detekcja: "Jasnowidzenie" obrony przed UAV

Warunkiem skutecznej obrony jest dokładne wykrywanie celów. Technologia detekcji realizuje wczesną identyfikację, pozycjonowanie i śledzenie UAV za pomocą wielowymiarowych środków sensorycznych, zapewniając kluczowe wsparcie dla późniejszych operacji przechwytywania. Obejmuje ona głównie następujące trzy rodzaje technologii:

1.1 System detekcji radarowej

Tradycyjne radary mają "martwe punkty" w wykrywaniu małych i wolno poruszających się UAV. Jednak poprzez poprawę czułości radaru i rozdzielczości sygnału oraz optymalizację przetwarzania danych za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji, można znacznie zwiększyć skuteczność rozpoznawania małych UAV. System ten jest szczególnie odpowiedni do wykrywania na duże odległości w otwartych przestrzeniach.

1.2 Technologia detekcji sygnałów radiowych

Komunikacja radiowa między UAV a kontrolerami jest ważnym celem detekcji. Obecnie główne technologie obejmują detekcję siatki TDOA (Time Difference of Arrival - różnica czasu przybycia) (pozycjonowanie za pomocą różnic czasu między wieloma stacjami bazowymi) i detekcję AOA (Angle of Arrival - kąt przybycia) (pozycjonowanie za pomocą kąta przybycia sygnału). Technologie te mogą szybko zablokować pozycję i pasmo częstotliwości komunikacji UAV, co sprawia, że nadają się do precyzyjnego wykrywania w złożonych środowiskach miejskich.

1.3 Optyczny i podczerwony system śledzenia

Opierając się na kamerach wysokiej rozdzielczości i czujnikach podczerwieni, system ten może wykonywać wizualną identyfikację i dynamiczne śledzenie UAV w scenariuszach o dobrej widoczności. W połączeniu z algorytmami automatycznego śledzenia, może rejestrować trajektorię lotu UAV w czasie rzeczywistym. Zaletą tej technologii jest wysoka dokładność rozpoznawania, która może pomóc w potwierdzeniu modelu UAV i przenoszonego ładunku. Jest ona jednak w dużym stopniu zależna od warunków pogodowych (takich jak mgła i deszcz) oraz warunków oświetleniowych.

2. Fizyczne przechwytywanie: "Twarde środki" do bezpośredniego zniszczenia lub przechwycenia

Fizyczne przechwytywanie to metoda obrony, która polega na zniszczeniu, przechwyceniu lub przymusowym lądowaniu UAV poprzez bezpośrednie działanie na korpus UAV. Różne rozwiązania techniczne można wybrać w zależności od rozmiaru i charakterystyki lotu docelowego UAV, z których każde ma swoje zalety i wady:

2.1 Tradycyjna broń przeciwlotnicza (pociski przeciwlotnicze, artyleria samobieżna)

W przypadku dużych, wartościowych lub wojskowych UAV, pociski przeciwlotnicze i artyleria samobieżna są nadal skutecznymi środkami "twardego zniszczenia". Mogą one bezpośrednio uszkodzić strukturę UAV i całkowicie wyeliminować zagrożenia. Jednak broń ta ma bardzo wysokie koszty i surowe wymagania dotyczące środowiska operacyjnego, co sprawia, że bardziej nadaje się do zwalczania dużych i wysokiego zagrożenia rojów UAV.

2.2 Broń laserowa o wysokiej energii

Jako jeden z głównych kierunków przyszłej obrony przed UAV, broń laserowa o wysokiej energii stała się "nemezis" małych i średnich UAV ze względu na swoje zalety "precyzji, szybkości i niskiego kosztu pojedynczego uderzenia". Skupiając wiązki laserowe o wysokiej energii, aby spalić korpus UAV lub elementy elektroniczne, mogą one zakończyć przechwytywanie w ciągu kilku sekund, a koszt za strzał jest znacznie niższy niż w przypadku pocisków. Niemniej jednak, obecna broń laserowa jest ograniczona mocą, łatwo ulega wpływom trudnych warunków pogodowych (takich jak smog i burze piaskowe), a ogólny koszt sprzętu jest nadal stosunkowo wysoki.

2.3 Broń mikrofalowa

Broń mikrofalowa emituje wiązki mikrofal o wysokiej energii, aby natychmiast zakłócić lub spalić sprzęt elektroniczny (takie jak chipy i czujniki) UAV, powodując, że rozbijają się one poza kontrolą lub tracą funkcjonalność. Główną zaletą tej technologii jest jej zdolność do "uszkadzania obszaru" - pojedynczy element sprzętu może pokryć duży obszar i może zwalczać "roje" składające się z wielu UAV w tym samym czasie. Jest ona szczególnie odpowiednia do obrony roju w kluczowych obszarach, takich jak lotniska i elektrownie jądrowe.

2.4 Przechwytywanie za pomocą siatki

W przypadku małych UAV klasy konsumenckiej latających na małych wysokościach i z małą prędkością, siatki przechwytujące są najbardziej opłacalnym i elastycznym środkiem działania. Poprzez wyrzutnie naziemne (takie jak miotacze siatek na ramieniu) lub platformy powietrzne (takie jak siatki przechwytujące montowane na UAV), szybko wyrzucają strukturę siatki, aby pokryć UAV, ograniczając jego śmigła lub korpus, aby osiągnąć nieniszczące przechwytywanie. Technologia ta ma jednak oczywiste ograniczenia: efektywna odległość przechwytywania jest niezwykle krótka (zazwyczaj tylko kilkadziesiąt metrów) i ma wysokie wymagania dotyczące dokładności celowania operatorów.

3. Technologia zakłócania elektronicznego: "Miękkie zabijanie" w celu odcięcia komunikacji

Zakłócanie elektroniczne zakłóca łącze komunikacyjne między UAV a kontrolerem, zmuszając UAV do utraty kontroli, zawisu lub uruchomienia programu "powrót do domu". Jest to obecnie najbardziej dojrzała i opłacalna technologia do radzenia sobie z małymi i średnimi UAV, a główną metodą jest zakłócanie sygnału.

Zasada działania polega na tym, że sprzęt zakłócający emituje "sygnały szumu" silniejsze niż sygnały komunikacyjne UAV, aby pokryć pasma częstotliwości kontroli UAV (takie jak pasma częstotliwości cywilnych 2,4 GHz i 5,8 GHz) i zablokować odbiór poleceń. Technologia ta jest łatwa w obsłudze, z przenośnym sprzętem (takim jak ręczne pistolety zakłócające i systemy zakłócania montowane na pojazdach), niskim kosztem użytkowania i może szybko reagować na zagrożenia ze strony małych UAV na małych wysokościach.

4. Oszustwo nawigacyjne: "Technika kamuflażu" w celu wprowadzenia w błąd tras nawigacyjnych

Oszustwo nawigacyjne zakłóca system pozycjonowania UAV poprzez fałszowanie sygnałów nawigacyjnych, powodując, że odbiega on od zaplanowanej trasy. Kluczową technologią jest spoofing sygnału GPS.

UAV polegają głównie na GPS (lub Beidou, GLONASS) do pozycjonowania i nawigacji. Sprzęt do spoofingu może emitować sfałszowane sygnały GPS o wyższej intensywności niż rzeczywiste sygnały satelitarne, aby manipulować informacjami o pozycji UAV - na przykład, nakłaniając go do błędnego osądu, że "dotarł do punktu powrotu" i automatycznie wraca do domu lub odbiega od obszaru docelowego i leci do bezpiecznej strefy.

Logika wyboru technologii obrony przed UAV

W praktycznych zastosowaniach pojedyncza technologia jest trudna do poradzenia sobie ze wszystkimi scenariuszami, a kompleksowy wybór musi być dokonany w oparciu o następujące trzy główne czynniki:

1. Opłacalność: Technologie takie jak lasery o wysokiej energii i pociski przeciwlotnicze nadają się do obrony celów o wysokiej wartości (takich jak bazy wojskowe i ważne obiekty), podczas gdy siatki przechwytujące i małe zagłuszacze sygnału są bardziej odpowiednie dla scenariuszy niskokosztowych (takich jak obszary mieszkalne i malownicze miejsca).

2. Adaptacja do środowiska: Radary i broń mikrofalowa są mniej podatne na warunki atmosferyczne i nadają się do otwartych obszarów zewnętrznych; śledzenie optyczne i siatki przechwytujące krótkiego zasięgu są bardziej odpowiednie dla środowisk zamkniętych w pomieszczeniach lub na małych wysokościach.

3. Aktualizacja i konserwacja technologii: Technologia UAV iteruje szybko (na przykład aktualizacja możliwości przeciwdziałania zakłóceniom). Sprzęt obronny musi być regularnie aktualizowany pod względem algorytmów i sprzętu, a profesjonalny personel musi być wyposażony do obsługi i konserwacji, aby uniknąć awarii sprzętu.