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Qué es el sistema antidrones

El sistema antidrones se refiere al sistema antiaéreo que utiliza detección de espectro, detección de radar, supresión de interferencias de radio y otras tecnologías para controlar y defender la invasión ilegal de drones. Se compone principalmente de una unidad de detección y una unidad de supresión de interferencias. La unidad de detección se encarga de recoger en tiempo real las señales del dron en la zona de control del mismo. Una vez encontrado el dron de invasión ilegal, se generará inmediatamente la información de alarma y se transmitirá a la unidad de supresión de interferencias, y se enviará la señal de interferencia del dron para expulsar al dron invasor o forzar su aterrizaje.

Espero que este artículo le proporcione un conocimiento más profundo del sistema antidrones y le ayude a elegir el equipo adecuado para construir su sistema antidrones.

Contexto industrial

Con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial, la tecnología de las comunicaciones y la tecnología de la ingeniería aeronáutica, el campo de aplicación de los UAV es cada vez más amplio. Desde el uso comercial hasta las operaciones militares, los drones se han convertido en parte integrante de la sociedad moderna.

Como puede verse en la Figura 1, el mercado mundial de vehículos aéreos no tripulados muestra una tendencia ascendente continua. Esto también significa que nos enfrentaremos a los riesgos potenciales de cada vez más drones. Para reforzar la gestión de los Uavs, Estados Unidos, China, Japón y la Unión Europea han introducido sucesivamente la normativa de gestión de Uavs RID. Sin embargo, el simple modo RID puede fallar ante las actividades de vuelo no autorizadas de los Uavs. Por lo tanto, necesitamos una solución antidrones más completa. Como el radar y la optoelectrónica, y los sistemas soft kill y hard kill.

Composición del sistema

Antes de empezar nuestra descripción de un sistema anti-drones, tengo dos preguntas:

¿Cómo encontrar un dron?
¿Cómo atacar a un dron?

Esta es la cuestión central en la quech construimos nuestro sistema anti Uas.

Empezamos con la primera pregunta, "cómo encontrar un dron". En este momento, lo primero que probablemente le venga a la mente es el radar. Efectivamente, el radar también desempeña un papel importante en la detección de drones. En la detección de drones se utiliza principalmente el radar phased array. Además del radar, existen dispositivos de detección por radiofrecuencia y dispositivos de seguimiento optoelectrónicos. Cada uno de estos dispositivos puede funcionar de forma independiente o utilizarse conjuntamente para complementarse entre sí.Así pues, puede decidir cuál de estos dispositivos comprar en función de su presupuesto económico. Comprar todo es la mejor opción, y si dispone de fondos limitados, elegir un sistema de detección por radiofrecuencia será la mejor elección.

Una vez resuelto el problema de cómo detectar drones, hablemos de "cómo atacar a un dron". En primer lugar, dividimos los métodos anti-UAV en métodos soft-kill y hard-kill. En las aplicaciones cotidianas, los más comunes son los dispositivos soft-kill, como los dispositivos de interferencia de drones y los equipos de falsificación GNSS. El "hard kill" se refiere generalmente a la destrucción física, como el láser.

¿Por qué hay más gente que opta por el asesinato suave?

Debido a que el uso de la interferencia de ondas electromagnéticas suave matar el equipo es más simple, el precio es más barato, en el volumen y el peso son relativamente más apropiado.

Sin embargo, el método de muerte suave tiene algunos defectos, que pueden ser inválidos para Uavs especiales con fuerte capacidad anti-jamming. Aquí es donde entra en juego la matanza dura. Sin embargo, el soft kill puede básicamente hacer frente a la gran mayoría de Uavs en la actualidad, por lo que los equipos de soft kill juegan un papel muy importante en el anti-drone. No hay que menospreciar los equipos soft kill, los equipos soft kill del mercado actual pueden cubrir toda la banda de frecuencias de comunicación de los UAV.

Láser como el medio más poderoso para matar con fuerza, el dron no debe ignorar su existencia. Uno podría preguntarse por qué no disparar al dron sin un arma, ¿no sería mejor? Hay que saber que es muy difícil dar en el blanco con un dron de vuelo rápido manejado por un humano. El equipo láser se guía para completar la acción de apuntar al objetivo a través de los datos de la detección equipos. Las desventajas de los láseres son que son caros, complejos y tienen un alcance limitado. Dado que los dispositivos hard kill implican algunas cosas sensibles, no hablaré mucho de ello aquí. Por favor, comprenda que esta información puede no estar disponible más adelante. Si tiene alguna pregunta, envíeme un correo electrónico.

Los dispositivos mencionados pueden reunirse para formar un sistema anti-UAV completo que realice la tarea de encontrar y luego contrarrestar los Uav. Esta es la respuesta a las dos preguntas que he mencionado antes. Presentaré el contenido específico de los dispositivos a partir de estos dos aspectos. Presentaré el contenido específico de los equipos a partir de estos dos aspectos, uno es el sistema de detección, y el otro es el sistema de contraataque.

Sistema de detección

Detección RF

¿Qué es la RF detección:

Los detectores de radiofrecuencia utilizan técnicas de detección del espectro para captar las señales de los vehículos aéreos no tripulados. La tecnología de detección de espectro es una tecnología para identificar, medir y localizar señales de radio mediante el análisis de la distribución y las características de las señales en el dominio de la frecuencia. En los equipos de detección de espectro de UAV, la tecnología de detección de espectro se utiliza principalmente para monitorizar y analizar la señal de radio aérea en tiempo real, a fin de obtener los parámetros clave, como la frecuencia, el ancho de banda y la potencia de la señal.al.

En advantges de RF detección:

Detección pasiva, no transmiten señales activamente
Las ondas de radio viajan lo suficientemente lejos como para cubrir una gran área
Puede realizar el posicionamiento de alta precisión del UAV
El coste de la detección por radio es muy bajo en comparación con el radar, la optoelectrónica, la acústica y otras tecnologías de detección de vehículos aéreos no tripulados.

La disaVentajas de RF detección:

El cifrado de la señal es difícil de descifrar
Vulnerable a las interferencias electromagnéticas
El FPV es difícil de localizar

Detección por radar

¿Qué es la radar phased array:

El radar phased-array es un radar de barrido electrónico controlado por fase. Su capacidad de conversión rápida y precisa del haz permite al radar completar la exploración de todo el espacio en 1 minuto. El llamado radar phased array es un radar compuesto por un gran número de elementos de radiación idénticos. Cada elemento de radiación es controlado independientemente por el controlador de onda y el desfasador en fase y amplitud, lo que permite obtener un patrón de radiación y una dirección del haz precisos y predecibles.

El radar anti-Uas detecta principalmente objetivos "bajos y pequeños lentos", a menudo utilizando las bandas X y Ku, y sintetiza la doble polarización totalmente coherente, el procesamiento inteligente de datos de radar, la fusión de datos de múltiples fuentes y otras tecnologías, que pueden realizar la detección todo tiempo, activa, multiobjetivo y fina de "objetivos bajos y pequeños lentos" + objetivos "micrometeorológicos de baja altitud".

La aVentajas de rdetección de adar:

Rápida velocidad de exploración, haz flexible y controlable
Largo alcance de detección
La capacidad de detección de objetivos es grande, y se pueden vigilar y seguir cientos de objetivos simultáneamente en el espacio aéreo.
Gran capacidad antiinterferente
Gran capacidad de adaptación a entornos complejos
Alta fiabilidad

La disaVentajas de rdetección de adar:

Coste elevado
El equipamiento es complejo
Hay puntos ciegos a corta distancia
El alcance de exploración del haz es limitado

Sistema de seguimiento óptico por electrones (EOTS)

Qué es el sistema de seguimiento óptico de electrones:

Los equipos optoelectrónicos de identificación y seguimiento combinan la tecnología de imágenes de luz visible e infrarrojos, recogen la información óptica del objetivo a través del sistema óptico y la convierten en señales eléctricas para su procesamiento y análisis, a fin de realizar la identificación y el seguimiento rápidos y precisos del objetivo.

La aVentajas de sistema de seguimiento óptico de electrones:

Cámara de alta definición y precisión
Gran capacidad de reconocimiento de objetos
Transmisión de imágenes en tiempo real
Seguimiento automático de objetivos

La disaVentajas de sistema de seguimiento óptico de electrones:

Afectados por el medio ambiente
Sofisticación técnica
Fuerte dependencia del hardware
Las cámaras ópticas son más caras

Sistema de contador

Tras detectar el dron mediante el sistema de detección, es necesario resolver el problema de cómo defender el dron. Las formas de defender a los UAV suelen dividirse en dos categorías principales: muerte suave y muerte dura. El soft kill se consigue principalmente mediante tecnología electrónica, mientras que el hard kill utiliza la destrucción física. En la actualidad, la más común es la tecnología de muerte suave, porque es más rentable y menos difícil de implementar. La tecnología soft kill aplica la tecnología de ondas electromagnéticas para interferir con la señal de control remoto y la señal de transmisión de vídeo del UAV mediante la transmisión de la misma señal de frecuencia. Esta tecnología se utilizó por primera vez en dispositivos de interferencia de drones, y luego se convirtió en dispositivos de suplantación de identidad de drones. A continuación, veamos los dispositivos de señuelo para drones.

Bloqueador de drones

Qué es el inhibidor de drones:

Utilizando tecnología de ondas electromagnéticas de alta frecuencia, la onda electromagnética se transmite en la misma banda de frecuencia que la banda de comunicación del UAV, lo que interfiere con la recepción de instrucciones del mando a distancia por parte del UAV, provocando que éste no pueda analizar normalmente las instrucciones y señales de vídeo del mando a distancia, perdiendo así el control y regresando o aterrizando según el procedimiento preestablecido.

Normalmente, clasificamos los jammers en varias categorías según su estructura, a saber, jammers fijos, jammers de mochila y jammers de mano. A continuación he enumerado algunas imágenes que corresponden a cada uno de estos tipos.

Tienes que decidir qué estructura del dispositivo de interferencia elegir en función de tu caso de uso específico.

La aVentajas de drone jammer:

El precio es barato. Rendimiento de alto coste
Puede cubrir múltiples bandas de frecuencia de comunicación
Bloqueo simultáneo de varios objetivos

La disaVentajas de drone jammer:

La distancia de interferencia es limitada
Alta potencia de los equipos
No se causan daños directos al dron, que sólo puede verse obligado a regresar a su punto de partida o a aterrizar en un lugar seguro.

Drone Spoofer

Qué es el drone spoofer:

Al enviar señales GPS engañosas, el dron no puede obtener información precisa sobre su posición, lo que provoca un desplazamiento de su posicionamiento o la pérdida de su capacidad de navegación.

En el mercado existen principalmente equipos de suplantación estacionarios y equipos de suplantación portátiles. No hay mucha diferencia en la estructura del dispositivo de suplantación GNSS, lo que nos debe preocupar es que cubre las señales de varios sistemas de posicionamiento por satélite. Conocemos la corriente principal de los cuatro principales sistemas de posicionamiento global: GPS, Beidou, Galileo, Glonass. En general, necesitamos señales de los cuatro sistemas. Dado que los Uav comunes tienen al menos dos localizadores GNSS, muchos de los Uav de DJI, por ejemplo, pueden tener tres o incluso cuatro localizadores. Así que para ser infalibles, lo mejor es que nuestro dispositivo de suplantación cubra los 4 GNSS principales.

La aVentajas de drone spoofer:

Bajo consumo del dispositivo
Puede afectar directamente al vuelo del dron e incluso hacer que se estrelle.
La cobertura es mayor que la del bloqueador

La disaVentajas de drone spoofer:

El precio es relativamente más caro que jammer
Incapaz de hacer frente a drones sin capacidades GNSS
Afecta a la funcionalidad GNSS de todos los dispositivos de la zona

Cómo elegir un bloqueador

En la actualidad, hay muchos inhibidores diferentes en el mercado. Sin embargo, según la estructura del equipo, se puede dividir en tres categorías, respectivamente, bloqueador fijo, bloqueador de mochila y bloqueador de mano. Es necesario elegir el tipo adecuado para los diferentes casos de uso. El interferente estacionario se utiliza para la instalación en exteriores, para establecer un área de defensa de la estación, se puede utilizar durante mucho tiempo. Sin embargo, los interferentes de mochila y los interferentes de mano se suelen utilizar cuando se realizan tareas temporales y no se pueden utilizar durante mucho tiempo, y el tiempo de trabajo está limitado por la duración de la batería. Además, desde la antena del dispositivo de interferencia se puede dividir en interferencia omnidireccional e interferencia direccional. Bajo un diseño específico, interferencia direccional también puede lograr 360 ° interferencia omnidireccional. Lo que hay que saber es que la distancia de interferencia direccional será mejor que la distancia de interferencia omnidireccional. La ventaja de la interferencia omnidireccional es que la señal se transmite a 360°. Lo anterior analiza principalmente las características relacionadas del interferente desde el punto de vista de la estructura, y luego presentaré algunas prestaciones clave del interferente desde el punto de vista técnico.

Aquí hay dos parámetros clave:

Frecuencia(Se refiere al rango de frecuencias de la señal interferente emitida por el dispositivo)
Potencia(Se refiere a la potencia de la señal interferente transmitida por el dispositivo)

La frecuencia de funcionamiento del dispositivo viene determinada por la frecuencia de comunicación del dron. Hay dos enlaces para la comunicación de los UAV, uno es el enlace de señal de control remoto y el otro es el enlace de señal de transmisión de vídeo. Estas dos bandas de señal son los objetivos finales de los dispositivos de interferencia. Frecuencias comunes de comunicación de UAV: 868M, 915M, 1,5G, 2,4G, 5,2G, 5,8G. Para hacer frente a los dispositivos de interferencia, algunos VANT utilizan bandas de señal muy poco frecuentes, como 1,2G y 3,3G. Estas frecuencias son las que deben utilizar los dispositivos de interferencia.

Veamos ahora otro parámetro: la potencia. La potencia de la señal suele estar relacionada con otra prestación importante, que es la distancia de interferencia. Obviamente, cuanto mayor sea la potencia, más lejos viajará la señal. En la actualidad, los valores comunes de potencia como 10W, 20W, 50W, 100W. 20W se utiliza comúnmente en armas de interferencia, 50W y 100W se utilizan comúnmente en equipos de interferencia estacionarios. En la práctica puede ser diferente, pero es algo habitual. Debido a que los grandes requisitos de potencia para la fuente de alimentación será mayor, sin duda traerá más volumen y peso más pesado. Por lo tanto, si se quiere más alcance de interferencia, se necesita más potencia de señal. Además, se obtienen diferentes rangos de interferencia utilizando antenas omnidireccionales y direccionales.

En general, la ganancia de señal de las antenas direccionales está entre 10 y 16db, mientras que la ganancia de las antenas omnidireccionales está entre 2 y 6db. Pero el alcance del ángulo del haz de las antenas direccionales es limitado y puede ser inferior a 90°. Sin embargo, la radiación de señal de la antena omnidireccional es de 360° en la dirección horizontal. Es más un compromiso de rendimiento, distancia por ángulo. Desde el punto de vista energético, sigue la conservación de la energía. Por supuesto, podemos utilizar la tecnología para enviar señales direccionales en una dirección de 360°.

Haz de antena omnidireccional

Haz de antena direccional

Analizando los dos parámetros clave anteriores, creo que podemos entender claramente qué tipo de inhibidor necesitamos. Por ejemplo, supongamos que detectamos un dron DJI no autorizado a menos de 500 metros y queremos interrumpirlo temporalmente. Podemos comprobar fácilmente que la frecuencia de comunicación de los UAV DJI es de 2,4G y 5,8G, y en algunas zonas también se utiliza 5,2G. El posicionamiento GPS suele ser de 1,5G. La pistola de interferencia utiliza un modo de interferencia direccional, y por lo general 20W de potencia de señal de alta frecuencia puede interferir eficazmente a una distancia de 500 a 1000 metros. Por lo tanto, todo lo que necesitas es una pistola de interferencia que contenga 1,5G,2,4G,5,2G,5,8G, y 20W de potencia de señal para un solo canal. Es posible que los drones DJI de tu zona no utilicen la frecuencia 5.2G. También puedes deshacerte de él, así ahorrarás algo de dinero. Este es el ejemplo más sencillo, pero la realidad es que es mucho más complicado, por lo que la mayoría de la gente opta por cubrir tantas bandas como sea posible.

Es importante saber que la distancia de interferencia descrita por muchos vendedores suele ser la distancia límite determinada por el entorno ideal. Sin embargo, en la realidad, la distancia de interferencia implica muchos factores, como el entorno natural, el entorno electromagnético, la dirección del fuselaje del UAV, la ruta de transmisión de la señal desde el mando a distancia al UAV, etc. Veamos el gráfico de la distancia entre la señal del dispositivo y el dron y la distancia entre el mando a distancia y el dron para comprender mejor el concepto de distancia de interferencia.

En el punto Q, la intensidad de la señal del dron y la del dispositivo son iguales, cuando el dispositivo se encuentra a 1000 metros del dron. A una distancia inferior a 1000 metros de D, la intensidad de la señal del dispositivo es superior a la del dron, es decir, la señal del dron se suprime en esta zona. Cuando D empieza a aumentar, la señal del dispositivo se debilita, mientras que la distancia entre el dron y el mando a distancia se acorta, y la intensidad de la señal del UAV es mayor. En este punto, la señal del dron no puede ser suprimida y el dron no puede ser interferido. Si el punto de partida del dron está más lejos, la posición del punto Q se desplazará hacia la derecha, lo que significa que la distancia de interferencia del dispositivo aumentará. Por tanto, normalmente la distancia de interferencia dada es un rango o un valor extremo.

Entendiendo lo anterior, creo que ha podido elegir un dispositivo de interferencia adecuado.

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