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What is the anti drone system

Anti drone system refers to the anti-Uavs system that uses spectrum detection, radar detection, radio interference suppression and other technologies to control and defend illegal invasion of drone. It is mainly composed of detection detection unit and interference suppression unit. The detection unit is responsible for real-time collection of the drone signals in the control area of the drone. Once the illegal invasion drone is found, the alarm information will be generated immediately and transmitted to the interference suppression unit, and the interference signal of the drone will be sent to drive the invading drone or force landing.

I hope this article will give you a deeper understanding of the anti-drone system and how to choose the appropriate equipment to build your anti-drone system.

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 suplantación 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. Since hard kill devices involve some sensitive stuff, I won’t discuss it much here. Please understand that this information may not be available later. If you have any questions, please email me.

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:

RF detectors use spectrum detection techniques to acquire UAV signals. The spectrum sensing technology is a technology to identify, measure and locate radio signals by analyzing the distribution and characteristics of signals in the frequency domain. In the UAV spectrum detection equipment, the spectrum detection technology is mainly used to monitor and analyze the air radio signal in real time, so as to obtain the key parameters such as frequency, bandwidth and power of the signal.

The 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:

Phased-array radar is phase-controlled electronically scanned array radar. Its ability of fast and precise beam conversion enables the radar to complete the scanning of the whole space within 1 minute. The so-called phased array radar is a radar array composed of a large number of identical radiation elements. Each radiation element is independently controlled by the wave controller and phase shifter in phase and amplitude, which can obtain accurate and predictable radiation pattern and beam direction.

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

After detecting the drone through the detection system, it is necessary to solve the problem of how to defend the drone. The ways to defend Uavs are usually divided into two main categories, namely soft kill and hard kill. Soft kill is mainly achieved through electronic technology, while hard kill uses physical destruction. At present, the most common is soft-kill technology, because it is better cost performance and less difficult to implement. Soft kill technology applies electromagnetic wave technology to interfere with the remote control signal and video transmission signal of UAV by transmitting the same frequency signal. The technology was first used in drone jamming devices, and then spawned into drone spoofing devices.The market is flooded with drone jamming devices, and let’s discuss this one first. Then, let’s look at drone decoy devices.

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.

You need to decide which structure of the interference device to choose according to your specific use case.

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 infalible, 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

How to Choose a Jammer

Currently, there are many different jammers on the market. However, according to the structure of the equipment, it can be divided into three categories, respectively, stationary jammer, backpack jammer, and handheld jammer. You need to choose the right type for different use cases. Stationary jammer used for installation in outdoor use, to establish a station defense area, can be used for a long time. However, backpack jammers and handheld jammers are usually used when performing temporary tasks and cannot be used for a long time, and the working time is limited by the battery life. In addition, from the antenna of the interference device can be divided into omnidirectional interference and directional interference. Under a specific design, directional jamming can also achieve 360° omnidirectional jamming. What you need to know is that the directional jamming distance will be better than the omnidirectional jamming distance. The advantage of omnidirectional jamming is that the signal is transmitted at 360°. The above mainly analyzes the related characteristics of the jammer from the structure, and then I will introduce some key performances of the jammer from the technical point of view.

There are two key parameters here:

Frequency(It refers to the frequency range of the interfering signal emitted by the device)
Power(It refers to the power of the interfering signal transmitted by the device)

The operating frequency of the device is determined by the communication frequency of the drone. There are two links for UAV communication, one is the remote control signal link, and the other is the video transmission signal link. These two signal bands are the ultimate targets of jamming devices. Common UAV communication frequencies: 868M, 915M, 1.5G, 2.4G, 5.2G, 5.8G. To cope with interfering devices, some FPV use very rare signal bands, such as 1.2G and 3.3G. These frequencies are the frequencies that jamming devices need to use.

Now let’s look at anther parameter – Power. Signal power is often related to our other important performance, which is the jamming distance. Obviously, the larger the power, the farther the signal travels. At present, common power values such as 10W, 20W, 50W, 100W. 20W is commonly used in jamming guns, 50W and 100W are commonly used in stationary jamming equipment. It might be different in practice, but it’s a common occurrence. Because the large power requirements for the power supply will be higher, will undoubtedly bring more volume and heavier weight. So, if you want more interference range, you need more signal power. In addition, different interference ranges are obtained by using omnidirectional and directional antennas.

In general, the signal gain of directional antennas is between 10 and 16db, while the gain of omnidirectional antennas is between 2 and 6db. But the beam Angle range of directional antennas is limited and may be less than 90°. However, the signal radiation of omnidirectional antenna is 360° in the horizontal direction. It’s more of a performance tradeoff, distance for Angle. From the energy point of view, it follows the conservation of energy. Of course, we can use technology to send directional signals in a 360° direction.

Omni-directional antenna beam

Directional antenna beam

By analyzing the above 2 key parameters, I think we can clearly understand what kind of jammer we need. For example, say you spot an unauthorized DJI drone within 500 meters and want to temporarily disrupt it. We can easily check that the communication frequency of DJI UAV is 2.4G and 5.8G, and 5.2G is also used in some areas. GPS positioning is often 1.5G. The jamming gun uses a directional jamming mode, and usually 20W of high-frequency signal power can effectively interfere to a distance of 500 to 1000 meters. So, all you need is a jamming gun containing 1.5G,2.4G,5.2G,5.8G, and 20W signal power for a single channel. It’s possible that the DJI drones in your area are not using the 5.2G frequency. You can also get rid of it, so you can save some money. This is the simplest example, but the reality is that it’s much more complicated, so most people choose to cover as much bands as possible.

It is important to know that the interference distance described by many sellers is usually the limit distance determined by the ideal environment. However, in reality, the interference distance involves many factors, such as the natural environment, the electromagnetic environment, the fuselage direction of the UAV, the signal transmission route from the remote control to the UAV, and so on. Let’s look at the plot of the distance between the device signal and the drone and the distance between the remote control and the drone to understand the concept of interference distance more clearly.

At point Q, the strength of the drone signal and the device signal are equal, when the device is 1000 meters away from the drone. Within a distance of less than 1000 meters from D, the signal strength of the device is higher than that of the drone, that is, the signal of the drone is suppressed in this area. When D starts to increase, the device signal becomes weaker, while the distance between the drone and the remote control becomes closer, and the signal strength of the UAV is stronger. At this point, the drone signal cannot be suppressed and the drone cannot be interfered. If the departure point of the drone is farther away, the Q point position will move to the right, meaning that the device interference distance will increase. So usually the interference distance given is either a range or an extreme value.

By understanding the above, I believe you have been able to choose a suitable jamming device.

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