Страж экономики малых высот: типы, применение и характеристики радаров безопасности

Взрывной рост экономики малых высот, охватывающей логистику дронов, городскую аэромобильность (UAM) и реагирование на чрезвычайные ситуации, наполнил небо новыми возможностями и серьезными проблемами безопасности. К ним относятся несанкционированные дроны, риски столкновений и злонамеренные действия. Создание надежной сети наблюдения на малых высотах имеет первостепенное значение, и радар служит краеугольным камнем этой системы. Вот основные типы радаров, предназначенных для обеспечения безопасности на малых высотах, а также их основные области применения и характеристики.

Чтобы решить проблемы обнаружения, создаваемые «низкими, медленными и малыми» (LSS) целями, специализированные радары стали основной линией защиты, выходя за рамки возможностей традиционных систем.

1. Радар с фазированной решеткой (активное обнаружение)
   Приложения:
   • Защита критических городских районов: Основная безопасность для правительственных зданий, атомных электростанций и зон очистки аэропортов.
   • Безопасность крупных мероприятий: Обеспечивает широкополосное, постоянное наблюдение за дронами для спортивных мероприятий, международных саммитов и т. д.
   • Основа для управления воздушным движением БПЛА (UTM): Действует как основной датчик для мониторинга дронов на основных маршрутах.
   Основные характеристики:
   • Гибкий луч, отслеживание нескольких целей: Электронное сканирование позволяет одновременно контролировать и отслеживать сотни целей, эффективно противодействуя тактике роя дронов.
   • Высокая частота обновления данных: Фиксирует высокодинамичные маневры дронов, обеспечивая быстрое обновление траектории и достаточное время отклика.
   • Многофункциональная интеграция: Способен выполнять задачи поиска, отслеживания и идентификации одновременно в рамках единой, высокоинтегрированной системы.
2. Радар с частотной модуляцией непрерывной волны (FMCW) (активное обнаружение)
   Приложения:
   • Самосознание дронов и предотвращение столкновений: Интегрирован в дроны для автономной навигации.
   • Периметровая безопасность критической инфраструктуры: Ближний радиус действия, бесшовный мониторинг объектов, таких как тюрьмы и подстанции.
   • Координация транспортных средств и БПЛА: Используется для наведения на посадку дронов и обнаружения близости транспортных средств.
   Основные характеристики:
   • Отсутствие слепой зоны по дальности, точное измерение дальности и скорости: Идеально подходит для высокоточного обнаружения на малых расстояниях, эффективно разрешая несколько близко расположенных целей.
   • Низкое энергопотребление, компактный размер, экономичность: Подходит для крупномасштабного развертывания и интеграции на мобильных платформах или небольших дронах.
   • Высокое разрешение: Обеспечивает точное разрешение по дальности с помощью широкополосных сигналов, помогая в детальной идентификации целей.
3. Радар с распределенной апертурой (активное обнаружение)
   Приложения:
   • Наблюдение в сложной местности и городских каньонах: Несколько узлов устраняют слепые зоны, вызванные небоскребами и горами.
   • Экономичное покрытие большой площади: Использует несколько недорогих небольших радаров для замены одного большого, дорогого.
   Основные характеристики:
   • Минимизация слепых зон: Датчики обеспечивают несколько углов обзора, обеспечивая совместное 3D-обнаружение.
   • Повышенная устойчивость: Система остается частично работоспособной, даже если отдельные узлы заглушены или уничтожены.
   • Повышенная точность за счет слияния данных: Слияние данных с нескольких узлов дает более точное местоположение цели.
4. Радар обнаружения спектра (пассивное прослушивание)
   Приложения:
   • Идентификация потребительских дронов: Обнаруживает и определяет местоположение целей путем перехвата сигналов связи между дроном и его контроллером.
   • Обнаружение радиомолчащих угроз: Дополняет активный радар, обнаруживая системы, которые не излучают сигналы.
   Основные характеристики:
   • Высокая скрытность: Как пассивный датчик, он незаметен, идеально подходит для скрытого мониторинга.
   • Идентификация модели дрона: Может идентифицировать конкретную марку и модель дрона, анализируя его уникальный сигнатурный отпечаток по базе данных.
   • Более низкая стоимость: Как правило, более экономичен в развертывании, чем высокопроизводительные активные радары.
5.                      

Независимо от типа, профессиональные радары безопасности на малых высотах имеют общие технологические особенности для преодоления основных проблем:

• Превосходное обнаружение целей LSS Использует высокочастотные диапазоны (например, Ku, Ka, W-диапазон) и передовые алгоритмы обработки сигналов для извлечения слабых сигналов дронов из сильных городских помех.
• Точная классификация и идентификация Использует анализ микро-допплеровской сигнатуры для различения дронов от птиц и идентификации типов дронов (например, квадрокоптер, гексакоптер) путем анализа периодических модуляций в радиолокационном отражении, вызванных лопастями ротора.
• Слияние нескольких датчиков Радар редко работает в одиночку. Обычно он действует как сенсорный центр, интегрированный с электрооптическими/инфракрасными (EO/IR) системами и радиочастотными датчиками. Это создает эффективный цикл «обнаружение радаром, подтверждение EO/IR» для проверки и судебно-медицинской экспертизы.
• Высокое разрешение и устойчивость к помехам Разработан для надежной работы в сложных городских условиях с высокой устойчивостью к помехам, используя адаптивное формирование луча и методы интеллектуальной фильтрации.

Обеспечение безопасности экономики малых высот не зависит от одного типа радара, а требует многоуровневой, совместной сети датчиков:

• Широкополосный слой: Базовая сеть наблюдения, сформированная радарами с фазированной решеткой и распределенными радиолокационными сетями для раннего предупреждения и ситуационной осведомленности.
• Слой критической зоны: Развертывание высокопроизводительных радаров FMCW и систем обнаружения спектра на ключевых объектах, таких как аэропорты и критическая инфраструктура, для бесшовного, высокоточного мониторинга.
• Слой платформы: Радары FMCW интегрированы в сами дроны для автономного предотвращения столкновений, предотвращая столкновения у источника.

Интеллектуально объединяя различные типы радаров с другими датчиками, мы можем сплести невидимую, интеллектуальную и надежную систему безопасности для развивающейся экономики малых высот, обеспечивая безопасную и устойчивую реализацию ее огромного социально-экономического потенциала.