Hệ thống công nghệ phòng thủ UAV: Các phương tiện chính và logic lựa chọn

Công nghệ phòng thủ máy bay không người lái (UAV) hiện tại đã hình thành một hệ thống đa chiều và đa cấp, chủ yếu bao gồm bốn hướng chính: phát hiện và nhận diện, đánh chặn vật lý, gây nhiễu điện tử và đánh lừa điều hướng. Các công nghệ khác nhau cần được kết hợp linh hoạt theo yêu cầu của từng tình huống để đạt được khả năng bảo vệ hiệu quả.

1. Phát hiện: "Thiên lý nhãn" của phòng thủ UAV

Tiền đề của việc phòng thủ hiệu quả là phát hiện chính xác mục tiêu. Công nghệ phát hiện nhận ra việc xác định sớm, định vị và theo dõi UAV thông qua các phương tiện cảm biến đa chiều, cung cấp sự hỗ trợ quan trọng cho các hoạt động đánh chặn sau đó. Nó chủ yếu bao gồm ba loại công nghệ sau:

1.1 Hệ thống phát hiện radar

Radar truyền thống có "điểm mù" trong việc phát hiện UAV nhỏ và tốc độ thấp. Tuy nhiên, bằng cách cải thiện độ nhạy và độ phân giải tín hiệu của radar, đồng thời tối ưu hóa xử lý dữ liệu bằng các thuật toán trí tuệ nhân tạo, hiệu quả nhận dạng UAV nhỏ có thể được tăng cường đáng kể. Hệ thống này đặc biệt phù hợp để phát hiện tầm xa ở những khu vực trống trải.

1.2 Công nghệ phát hiện tín hiệu vô tuyến

Giao tiếp vô tuyến giữa UAV và bộ điều khiển là một mục tiêu phát hiện quan trọng. Hiện tại, các công nghệ chủ đạo bao gồm phát hiện lưới TDOA (Time Difference of Arrival - Chênh lệch thời gian đến) (định vị thông qua chênh lệch thời gian giữa nhiều trạm gốc) và phát hiện AOA (Angle of Arrival - Góc tới) (định vị thông qua góc đến của tín hiệu). Các công nghệ này có thể nhanh chóng khóa vị trí và băng tần liên lạc của UAV, khiến chúng phù hợp để phát hiện chính xác trong môi trường đô thị phức tạp.

1.3 Hệ thống theo dõi quang học và hồng ngoại

Dựa vào camera độ nét cao và cảm biến hồng ngoại, hệ thống này có thể thực hiện nhận dạng trực quan và theo dõi động UAV trong các tình huống có tầm nhìn tốt. Kết hợp với các thuật toán theo dõi tự động, nó có thể ghi lại quỹ đạo bay của UAV trong thời gian thực. Ưu điểm của công nghệ này nằm ở độ chính xác nhận dạng cao, có thể giúp xác nhận kiểu máy UAV và tải trọng mang theo. Tuy nhiên, nó bị ảnh hưởng lớn bởi điều kiện thời tiết (như sương mù và mưa) và điều kiện ánh sáng.

2. Đánh chặn vật lý: "Phương tiện cứng" để tiêu diệt hoặc bắt giữ trực tiếp

Đánh chặn vật lý là một phương pháp phòng thủ đạt được việc tiêu diệt, bắt giữ hoặc buộc UAV hạ cánh bằng cách tác động trực tiếp lên thân UAV. Các giải pháp kỹ thuật khác nhau có thể được lựa chọn theo kích thước và đặc điểm bay của UAV mục tiêu, mỗi giải pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng:

2.1 Vũ khí phòng không truyền thống (Tên lửa phòng không, Pháo tự hành)

Đối với UAV lớn, giá trị cao hoặc cấp quân sự, tên lửa phòng không và pháo tự hành vẫn là phương tiện "tiêu diệt cứng" hiệu quả. Chúng có thể trực tiếp làm hỏng cấu trúc UAV và loại bỏ hoàn toàn các mối đe dọa. Tuy nhiên, những vũ khí như vậy có chi phí cực kỳ cao và yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường hoạt động, khiến chúng phù hợp hơn để đối phó với các đội UAV quy mô lớn và có mức độ đe dọa cao.

2.2 Vũ khí laser năng lượng cao

Là một trong những hướng đi cốt lõi của phòng thủ UAV trong tương lai, vũ khí laser năng lượng cao đã trở thành "kẻ thù truyền kiếp" của UAV cỡ nhỏ và vừa nhờ những ưu điểm của chúng về "độ chính xác, tốc độ và chi phí đơn lẻ thấp". Bằng cách tập trung các chùm tia laser năng lượng cao để đốt cháy thân UAV hoặc các linh kiện điện tử, chúng có thể hoàn thành việc đánh chặn trong vòng vài giây và chi phí cho mỗi lần bắn thấp hơn nhiều so với tên lửa. Tuy nhiên, vũ khí laser hiện tại bị giới hạn bởi công suất, dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết khắc nghiệt (như khói bụi và bão cát) và chi phí thiết bị tổng thể vẫn còn tương đối cao.

2.3 Vũ khí vi sóng

Vũ khí vi sóng phát ra các chùm vi sóng năng lượng cao để ngay lập tức gây nhiễu hoặc đốt cháy các thiết bị điện tử (như chip và cảm biến) của UAV, khiến chúng bị rơi khỏi tầm kiểm soát hoặc mất chức năng. Ưu điểm cốt lõi của công nghệ này là khả năng "gây sát thương diện rộng" - một thiết bị duy nhất có thể bao phủ một khu vực rộng lớn và có thể đối phó với "bầy đàn" gồm nhiều UAV cùng một lúc. Nó đặc biệt phù hợp để phòng thủ theo bầy đàn ở các khu vực trọng yếu như sân bay và nhà máy điện hạt nhân.

2.4 Đánh chặn bằng lưới bắt

Đối với UAV cấp tiêu dùng nhỏ bay ở độ cao và tốc độ thấp, lưới bắt là phương tiện hoạt động hiệu quả về chi phí và linh hoạt nhất. Thông qua các bệ phóng mặt đất (như súng lưới đeo vai) hoặc các nền tảng trên không (như lưới bắt gắn trên UAV), chúng nhanh chóng ném một cấu trúc lưới để bao phủ UAV, hạn chế cánh quạt hoặc thân máy để đạt được việc bắt giữ không phá hủy. Tuy nhiên, công nghệ này có những hạn chế rõ ràng: khoảng cách đánh chặn hiệu quả cực kỳ ngắn (thường chỉ vài chục mét) và nó có yêu cầu cao về độ chính xác nhắm mục tiêu của người vận hành.

3. Công nghệ gây nhiễu điện tử: "Tiêu diệt mềm" để cắt đứt liên lạc

Gây nhiễu điện tử làm gián đoạn liên kết liên lạc giữa UAV và bộ điều khiển, buộc UAV mất kiểm soát, lơ lửng hoặc kích hoạt chương trình "trở về nhà". Hiện tại, đây là công nghệ trưởng thành và hiệu quả về chi phí nhất để đối phó với UAV cỡ nhỏ và vừa, với phương pháp cốt lõi là gây nhiễu tín hiệu.

Nguyên tắc là thiết bị gây nhiễu phát ra "tín hiệu nhiễu" mạnh hơn tín hiệu liên lạc của UAV để bao phủ các băng tần tần số điều khiển của UAV (chẳng hạn như băng tần dân sự 2.4GHz và 5.8GHz) và chặn việc tiếp nhận lệnh của nó. Công nghệ này dễ vận hành, với các thiết bị di động (như súng gây nhiễu cầm tay và hệ thống gây nhiễu gắn trên xe), chi phí sử dụng thấp và có thể nhanh chóng phản ứng với các mối đe dọa từ UAV nhỏ ở độ cao thấp.

4. Đánh lừa điều hướng: "Kỹ thuật ngụy trang" để đánh lừa các tuyến đường điều hướng

Đánh lừa điều hướng can thiệp vào hệ thống định vị của UAV bằng cách giả mạo tín hiệu điều hướng, khiến nó lệch khỏi tuyến đường đã định. Công nghệ cốt lõi là giả mạo tín hiệu GPS.

UAV chủ yếu dựa vào GPS (hoặc Beidou, GLONASS) để định vị và điều hướng. Thiết bị giả mạo có thể phát ra các tín hiệu GPS giả mạo với cường độ cao hơn tín hiệu vệ tinh thực để giả mạo thông tin vị trí của UAV - ví dụ, khiến nó nhầm lẫn rằng nó "đã đến điểm quay lại" và tự động trở về nhà, hoặc lệch khỏi khu vực mục tiêu và bay đến một khu vực an toàn.

Logic lựa chọn công nghệ phòng thủ UAV

Trong các ứng dụng thực tế, một công nghệ duy nhất khó có thể đối phó với tất cả các tình huống và cần phải lựa chọn toàn diện dựa trên ba yếu tố chính sau:

1. Hiệu quả về chi phí: Các công nghệ như laser năng lượng cao và tên lửa phòng không phù hợp để bảo vệ các mục tiêu có giá trị cao (như căn cứ quân sự và địa điểm quan trọng), trong khi lưới bắt và máy gây nhiễu tín hiệu nhỏ phù hợp hơn cho các tình huống chi phí thấp (như khu dân cư và danh lam thắng cảnh).

2. Khả năng thích ứng với môi trường: Radar và vũ khí vi sóng ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết và phù hợp với các khu vực mở ngoài trời; theo dõi quang học và lưới bắt tầm ngắn phù hợp hơn với môi trường kín trong nhà hoặc ở độ cao thấp.

3. Cập nhật và bảo trì công nghệ: Công nghệ UAV lặp đi lặp lại nhanh chóng (chẳng hạn như nâng cấp khả năng chống nhiễu). Thiết bị phòng thủ cần được cập nhật thường xuyên về thuật toán và phần cứng, đồng thời cần có nhân viên chuyên nghiệp để vận hành và bảo trì để tránh thiết bị bị lỗi.