Per saperne di più

Che cos'è il sistema anti drone

Il sistema anti drone si riferisce al sistema anti-Uav che utilizza il rilevamento dello spettro, il rilevamento radar, la soppressione delle interferenze radio e altre tecnologie per controllare e difendere l'invasione illegale di droni. È composto principalmente da un'unità di rilevamento e da un'unità di soppressione delle interferenze. L'unità di rilevamento è responsabile della raccolta in tempo reale dei segnali del drone nell'area di controllo del drone. Una volta individuato il drone in invasione illegale, le informazioni di allarme saranno generate immediatamente e trasmesse all'unità di soppressione delle interferenze, e il segnale di interferenza del drone sarà inviato per guidare il drone invasore o forzare l'atterraggio.

Spero che questo articolo vi fornisca una comprensione più approfondita del sistema anti-drone e di come scegliere l'attrezzatura appropriata per costruire il vostro sistema anti-drone.

Il contesto dell'industria

Con il rapido sviluppo dell'intelligenza artificiale, della tecnologia delle comunicazioni e dell'ingegneria aeronautica, il campo di applicazione degli Uav è sempre più ampio. Dall'uso commerciale alle operazioni militari, i droni sono diventati parte integrante della società moderna.

Come si può vedere dalla Figura 1, il mercato globale degli UAV mostra una continua tendenza all'aumento. Ciò significa anche che dovremo affrontare i potenziali rischi di un numero sempre maggiore di droni. Per rafforzare la gestione degli Uav, Stati Uniti, Cina, Giappone e Unione Europea hanno introdotto in successione le norme di gestione degli Uav RID. Tuttavia, la semplice modalità RID può fallire di fronte alle attività di volo non autorizzate degli UAV. Pertanto, è necessaria una soluzione anti drone più completa. Come il radar e l'optoelettronica, i sistemi soft kill e i sistemi hard kill.

Composizione del sistema

Prima di iniziare la descrizione di un sistema anti-drone, ho due domande da porre:

Come trovare un drone?
Come attaccare un drone?

Questa è la questione centrale in cuich costruiamo il nostro sistema anti Uas.

Partiamo dalla prima domanda: "come trovare un drone". In questo momento, la prima cosa che probabilmente viene in mente è il radar. In effetti, anche il radar svolge un ruolo importante nel rilevamento dei droni. Per il rilevamento dei droni si utilizza principalmente il radar phased array. Oltre al radar, esistono dispositivi di rilevamento a radiofrequenza e dispositivi di tracciamento optoelettronici. Ognuno di questi dispositivi può funzionare in modo indipendente o essere utilizzato insieme per completarsi a vicenda. L'acquisto di tutti i dispositivi è la scelta migliore, mentre se i fondi a disposizione sono limitati, la scelta migliore è quella di un sistema di rilevamento RF.

Dopo aver risolto il problema di come rilevare i droni, parliamo di "come attaccare un drone". In primo luogo, dividiamo i metodi anti-UAV in metodi soft-kill e hard-kill. Nelle applicazioni quotidiane, i più comuni sono i dispositivi soft-kill, come i dispositivi di disturbo dei droni e le apparecchiature di spoofing GNSS. L'hard-kill si riferisce generalmente alla distruzione fisica, come il laser.

Perché più persone scelgono l'omicidio morbido?

Poiché l'uso di apparecchiature per l'uccisione morbida da interferenze di onde elettromagnetiche è più semplice, il prezzo è più economico, il volume e il peso sono relativamente più appropriati.

Tuttavia, il metodo di uccisione soft ha alcuni difetti, che potrebbero essere non validi per gli Uav speciali con una forte capacità anti-jamming. È qui che entra in gioco l'hard kill. Tuttavia, il soft kill è in grado di affrontare la stragrande maggioranza degli Uav al momento, quindi le apparecchiature soft kill giocano un ruolo molto importante nell'anti-drone. Non guardate dall'alto in basso le apparecchiature soft kill, quelle attualmente in commercio sono in grado di coprire tutte le bande di frequenza di comunicazione degli UAV.

Essendo il laser il mezzo più potente per uccidere duramente, il drone non deve ignorare la sua esistenza. Ci si potrebbe chiedere perché non sparare al drone senza pistola, non sarebbe meglio? Bisogna sapere che è molto difficile colpire un bersaglio con un drone volante veloce manovrato da un umano. L'apparecchiatura laser è guidata per completare l'azione di puntamento del bersaglio attraverso i dati del rilevamento attrezzature. Gli svantaggi dei laser sono che sono costosi, complessi e hanno un raggio d'azione limitato. Dal momento che i dispositivi hard kill coinvolgono alcuni aspetti sensibili, non ne parlerò molto in questa sede. Vi prego di comprendere che queste informazioni potrebbero non essere disponibili in seguito. Se avete domande, inviatemi un'e-mail.

I dispositivi di cui sopra possono essere riuniti per formare un sistema anti-UAV completo per realizzare il compito di trovare e poi contrastare gli UAV. Questa è la risposta alle due domande che ho menzionato in precedenza. Introdurrò il contenuto specifico dei dispositivi da questi due aspetti. Introdurrò il contenuto specifico dell'equipaggiamento da questi due aspetti, uno è il sistema di rilevamento e l'altro è il sistema di contrasto.

Sistema di rilevamento

Rilevamento RF

Che cosa è RF rilevazione:

I rilevatori RF utilizzano tecniche di rilevamento dello spettro per acquisire i segnali UAV. La tecnologia di rilevamento dello spettro è una tecnologia per identificare, misurare e localizzare i segnali radio analizzando la distribuzione e le caratteristiche dei segnali nel dominio della frequenza. Nelle apparecchiature di rilevamento dello spettro UAV, la tecnologia di rilevamento dello spettro viene utilizzata principalmente per monitorare e analizzare il segnale radio aereo in tempo reale, in modo da ottenere i parametri chiave come frequenza, larghezza di banda e potenza del segnale.al.

Il advantges di RF rilevamento:

Rilevamento passivo, non trasmette attivamente i segnali
Le onde radio viaggiano a una distanza tale da coprire una vasta area
Può realizzare il posizionamento ad alta precisione dell'UAV.
Il costo del rilevamento radio è molto basso rispetto a quello dei radar, dell'optoelettronica, dell'acustica e di altre tecnologie di rilevamento degli UAV.

Il disavantaggi di RF rilevamento:

La crittografia del segnale è difficile da decifrare
Vulnerabile alle interferenze elettromagnetiche
L'FPV è difficile da localizzare

Rilevamento radar

Che cosa è radar phased array:

Il radar ad array di fase è un radar ad array a scansione elettronica a controllo di fase. La sua capacità di conversione rapida e precisa del fascio consente al radar di completare la scansione dell'intero spazio entro 1 minuto. Il cosiddetto radar phased array è un array radar composto da un gran numero di elementi di radiazione identici. Ogni elemento di radiazione è controllato in modo indipendente dal controllore d'onda e dal variatore di fase in fase e ampiezza, in modo da ottenere un modello di radiazione e una direzione del fascio accurati e prevedibili.

Il radar anti-Uas rileva principalmente bersagli "bassi e piccoli lenti", spesso utilizzando le bande X e Ku, e sintetizza la doppia polarizzazione completamente coerente, l'elaborazione intelligente dei dati radar, la fusione di dati multi-sorgente e altre tecnologie, in grado di realizzare un rilevamento all-weather, attivo, multi-target e fine di "obiettivi bassi e piccoli lenti" + obiettivi "micro-meteorologici a bassa quota".

L'avantaggi di rrilevamento adar:

Rapida velocità di scansione, fascio flessibile e controllabile
Campo di rilevamento lungo
La capacità di bersaglio è grande e centinaia di bersagli possono essere monitorati e seguiti simultaneamente nello spazio aereo.
Forte capacità anti-interferenza
Forte capacità di adattamento a un ambiente complesso
Alta affidabilità

Il disavantaggi di rrilevamento adar:

Costo elevato
L'attrezzatura è complessa
Ci sono punti ciechi a distanza ravvicinata
Il campo di scansione del fascio è limitato

Sistema di tracciamento ottico elettronico (EOTS)

Che cos'è il sistema di tracciamento ottico elettronico:

Le apparecchiature optoelettroniche per l'identificazione e il tracciamento combinano la luce visibile e la tecnologia di imaging a infrarossi, raccolgono le informazioni ottiche del bersaglio attraverso il sistema ottico e le convertono in segnali elettrici per l'elaborazione e l'analisi, in modo da realizzare un'identificazione e un tracciamento rapidi e accurati del bersaglio.

L'avantaggi di sistema di tracciamento ottico elettronico:

Telecamera ad alta definizione, alta precisione
Forte capacità di riconoscimento degli oggetti
Trasmissione di immagini in tempo reale
Tracciamento automatico del bersaglio

Il disavantaggi di sistema di tracciamento ottico elettronico:

Interessato dall'ambiente
Sofisticatezza tecnica
Forte dipendenza dall'hardware
Le telecamere ottiche sono più costose

Sistema di contatori

Dopo aver individuato il drone attraverso il sistema di rilevamento, è necessario risolvere il problema di come difendere il drone. Le modalità di difesa degli Uav sono solitamente suddivise in due categorie principali: soft kill e hard kill. La soft kill si ottiene principalmente attraverso la tecnologia elettronica, mentre la hard kill utilizza la distruzione fisica. Attualmente, la più diffusa è la tecnologia soft-kill, perché è più conveniente e meno difficile da implementare. La tecnologia soft kill applica la tecnologia delle onde elettromagnetiche per interferire con il segnale di controllo remoto e il segnale di trasmissione video dell'UAV trasmettendo lo stesso segnale di frequenza. La tecnologia è stata utilizzata per la prima volta nei dispositivi di disturbo dei droni e poi si è sviluppata nei dispositivi di spoofing dei droni. Il mercato è inondato di dispositivi di disturbo dei droni e discutiamo innanzitutto di questo. Poi analizziamo i dispositivi di inganno per droni.

Disturbatore di droni

Che cos'è il drone jammer:

Utilizzando la tecnologia delle onde elettromagnetiche ad alta frequenza, l'onda elettromagnetica viene trasmessa nella stessa banda di frequenza della banda di comunicazione dell'UAV, che interferisce con la ricezione delle istruzioni del telecomando da parte dell'UAV, impedendo all'UAV di analizzare normalmente le istruzioni e i segnali video del telecomando, perdendo così il controllo e rientrando o atterrando secondo la procedura prestabilita.

In genere, i disturbatori vengono classificati in diverse categorie in base alla loro struttura: i disturbatori fissi, i disturbatori a zaino e i disturbatori portatili. Di seguito sono elencate alcune immagini che corrispondono a ciascuno di questi tipi.

È necessario decidere quale struttura del dispositivo di interferenza scegliere in base al proprio caso d'uso specifico.

L'avantaggi di jammer per droni:

Il prezzo è economico. Prestazioni ad alto costo
Può coprire più bande di frequenza di comunicazione
Disturbo di più bersagli contemporaneamente

Il disavantaggi di jammer per droni:

La distanza di interferenza è limitata
Elevata potenza dell'apparecchiatura
Non vengono causati danni diretti al drone, che può solo essere costretto a tornare al punto di partenza o ad atterrare in sicurezza sul posto.

Drone Spoofer

Che cos'è il drone spoofer:

Inviando segnali GPS fuorvianti, il drone non può ottenere con precisione le informazioni sulla posizione, con conseguente sfasamento del posizionamento o perdita della capacità di navigazione.

Il mercato è costituito principalmente da apparecchiature di spoofing fisse e portatili. Non c'è molta differenza nella struttura del dispositivo di spoofing GNSS, quello di cui dobbiamo preoccuparci è che copre i segnali di diversi sistemi di posizionamento satellitare. Conosciamo il mainstream dei quattro principali sistemi di posizionamento globale: GPS, Beidou, Galileo e Glonass. In generale, abbiamo bisogno dei segnali di tutti e quattro i sistemi. Poiché i comuni Uav hanno almeno due localizzatori GNSS, molti Uav di DJI, ad esempio, possono avere tre o addirittura quattro localizzatori. Quindi, per essere a prova di errore, è meglio che il nostro dispositivo di spoofing copra tutti e quattro i principali GNSS.

L'avantaggi di drone spoofer:

Basso consumo energetico del dispositivo
Può influire direttamente sul volo del drone e persino causarne la caduta.
La copertura è maggiore di quella del disturbatore

Il disavantaggi di drone spoofer:

Il prezzo è relativamente più costoso del jammer
Impossibile gestire un drone senza capacità GNSS
Influenza la funzionalità GNSS di tutti i dispositivi presenti nell'area.

Come scegliere un jammer

Attualmente, sul mercato esistono molti jammer diversi. Tuttavia, in base alla struttura dell'apparecchiatura, possono essere suddivisi in tre categorie: jammer fissi, jammer a zaino e jammer portatili. È necessario scegliere il tipo giusto per i diversi casi d'uso. I jammer fissi sono utilizzati per l'installazione all'aperto, per stabilire un'area di difesa della stazione, e possono essere utilizzati per molto tempo. Tuttavia, i jammer a zaino e i jammer palmari sono solitamente utilizzati per svolgere compiti temporanei e non possono essere utilizzati per lungo tempo, e il tempo di lavoro è limitato dalla durata della batteria. Inoltre, l'antenna del dispositivo di interferenza può essere suddivisa in interferenza omnidirezionale e interferenza direzionale. In base a un progetto specifico, il disturbo direzionale può anche raggiungere un disturbo omnidirezionale a 360°. È necessario sapere che la distanza di disturbo direzionale sarà migliore di quella omnidirezionale. Il vantaggio del disturbo omnidirezionale è che il segnale viene trasmesso a 360°. Quanto detto sopra analizza principalmente le caratteristiche del jammer dal punto di vista della struttura, per poi introdurre alcune prestazioni chiave del jammer dal punto di vista tecnico.

I parametri chiave sono due:

Frequenza (si riferisce alla gamma di frequenza del segnale di interferenza emesso dal dispositivo)
Potenza (si riferisce alla potenza del segnale di interferenza trasmesso dal dispositivo)

La frequenza operativa del dispositivo è determinata dalla frequenza di comunicazione del drone. Esistono due collegamenti per la comunicazione UAV: uno è il collegamento del segnale di controllo remoto e l'altro è il collegamento del segnale di trasmissione video. Queste due bande di segnale sono gli obiettivi principali dei dispositivi di disturbo. Frequenze di comunicazione UAV comuni: 868M, 915M, 1.5G, 2.4G, 5.2G, 5.8G. Per far fronte alle interferenze, alcuni FPV utilizzano bande di segnale molto rare, come 1.2G e 3.3G. Queste frequenze sono quelle che i dispositivi di disturbo devono utilizzare.

Esaminiamo ora un altro parametro: la potenza. La potenza del segnale è spesso correlata ad un'altra importante prestazione, ovvero la distanza di disturbo. Ovviamente, maggiore è la potenza, maggiore è la distanza percorsa dal segnale. Attualmente, i valori di potenza più comuni sono 10W, 20W, 50W, 100W. 20W è comunemente utilizzato nelle pistole di disturbo, 50W e 100W sono comunemente utilizzati nelle apparecchiature di disturbo fisse. Nella pratica potrebbe essere diverso, ma è un caso comune. Poiché la grande potenza richiesta per l'alimentatore sarà più alta, porterà senza dubbio un volume maggiore e un peso più elevato. Quindi, se si desidera una maggiore portata di interferenza, è necessaria una maggiore potenza di segnale. Inoltre, le diverse portate di interferenza si ottengono utilizzando antenne omnidirezionali e direzionali.

In generale, il guadagno del segnale delle antenne direzionali è compreso tra 10 e 16 db, mentre quello delle antenne omnidirezionali è compreso tra 2 e 6 db. Tuttavia, il raggio d'azione delle antenne direzionali è limitato e può essere inferiore a 90°. Tuttavia, la radiazione del segnale dell'antenna omnidirezionale è di 360° in direzione orizzontale. Si tratta più che altro di un compromesso di prestazioni, distanza per angolo. Dal punto di vista energetico, segue la conservazione dell'energia. Naturalmente, possiamo utilizzare la tecnologia per inviare segnali direzionali a 360°.

Fascio d'antenna omnidirezionale

Fascio d'antenna direzionale

Analizzando i due parametri chiave di cui sopra, credo che si possa capire chiaramente di quale tipo di jammer abbiamo bisogno. Ad esempio, supponiamo di individuare un drone DJI non autorizzato nel raggio di 500 metri e di volerlo disturbare temporaneamente. Possiamo facilmente verificare che la frequenza di comunicazione dell'UAV DJI è 2.4G e 5.8G, e in alcune aree viene utilizzata anche la 5.2G. Il posizionamento GPS è spesso 1,5G. La pistola di disturbo utilizza una modalità di disturbo direzionale e di solito 20W di potenza del segnale ad alta frequenza possono interferire efficacemente a una distanza di 500-1000 metri. Quindi, tutto ciò che serve è una pistola di disturbo contenente 1.5G, 2.4G, 5.2G, 5.8G e una potenza di segnale di 20W per un singolo canale. È possibile che i droni DJI nella vostra zona non utilizzino la frequenza 5.2G. È anche possibile liberarsene, per risparmiare un po' di denaro. Questo è l'esempio più semplice, ma la realtà è molto più complicata, quindi la maggior parte delle persone sceglie di coprire il maggior numero di bande possibile.

È importante sapere che la distanza di interferenza descritta da molti venditori è solitamente la distanza limite determinata da un ambiente ideale. Tuttavia, in realtà, la distanza di interferenza coinvolge molti fattori, come l'ambiente naturale, l'ambiente elettromagnetico, la direzione della fusoliera dell'UAV, il percorso di trasmissione del segnale dal telecomando all'UAV e così via. Osserviamo il grafico della distanza tra il segnale del dispositivo e il drone e la distanza tra il telecomando e il drone per comprendere meglio il concetto di distanza di interferenza.

Nel punto Q, la potenza del segnale del drone e del segnale del dispositivo sono uguali, quando il dispositivo si trova a 1000 metri di distanza dal drone. A una distanza inferiore a 1000 metri da D, la potenza del segnale del dispositivo è superiore a quella del drone, ovvero il segnale del drone viene soppresso in quest'area. Quando D inizia ad aumentare, il segnale del dispositivo diventa più debole, mentre la distanza tra il drone e il telecomando si avvicina e la potenza del segnale dell'UAV è più forte. A questo punto, il segnale del drone non può essere soppresso e il drone non può essere interferito. Se il punto di partenza del drone è più lontano, la posizione del punto Q si sposta a destra, il che significa che la distanza di interferenza del dispositivo aumenta. Di solito, quindi, la distanza di interferenza indicata è un intervallo o un valore estremo.

In base alla comprensione di quanto sopra, credo che siate stati in grado di scegliere un dispositivo di disturbo adatto.

Indice dei contenuti