تحليل تقنية التعرّف الآلي على الأهداف في رادار مكافحة الطائرات المسيّرة: المبادئ ودليل عملي

في السنوات الأخيرة، ومع ازدياد التهديد الذي تفرضه الطائرات المسيّرة الصغيرة والبطيئة والمنخفضة الارتفاع (LSS)، أصبحت الحاجة إلى أنظمة رادار مكافحة الطائرات المسيّرة أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى [1-3]. ومع ذلك، سواء في الأبحاث الأكاديمية أو في التطبيقات العملية، ما تزال المناقشات التقنية حول هذه الأنظمة تواجه عددًا من التحديات غير المحسومة. وقد ظهرت في السوق مجموعة متنوعة من أنظمة الرادار المضاد للطائرات المسيّرة، ويزعم كثير منها أداءً ممتازًا في كشف أصداء الطائرات المسيّرة، كما جرى بالفعل شراء بعض هذه الأنظمة ونشرها في مواقع حساسة. ومع ذلك، لا تزال جهات حكومية متعددة تتعامل بحذر مع فعاليتها الفعلية، وأطلقت مشاريع تحقق واختبار لتقييم مدى موثوقيتها.

في هذا السياق، تركز هذه المقالة على تطبيق تقنية التعرّف الآلي على الأهداف (ATR) في أنظمة رادار مكافحة الطائرات المسيّرة. ومن خلال مراجعة منهجية لتقنيات كشف الطائرات المسيّرة القائمة، وتحليل معمّق من منظور ATR، تستعرض المقالة التحديات الأساسية ومسارات التحسين، وذلك من زاويتين رئيسيتين: خصائص الهدف وتقنيات الكشف:

توضح أن كشف الرادار يمر بمرحلتين مستقلتين: “كشف الإشارة” و"التعرّف على الهدف"، مع التأكيد على أن التعرّف على الهدف ينبغي أن ينفصل عن الأساليب التقليدية المعتمدة على التتبع.
تشير إلى أن أنظمة رادار مكافحة الطائرات المسيّرة تستهدف أساسًا الطائرات المسيّرة LSS، والتي يُقصد بها عادة الطائرات الصغيرة التي تقل مساحة مقطعها الراداري (RCS) عن 2 م²، وتكون سرعتها التشغيلية أقل من 200 كم/ساعة، وارتفاعها التشغيلي دون 1000 متر. ووفقًا لمعايير التصنيف الحالية، فإن هذه الفئة تشمل بشكل أساسي المجموعتين 1 و2 من الطائرات المسيّرة.
تقسم أداء ATR إلى أربعة مستويات: “الكشف” و"التصنيف" و"التعرّف" و"الوصف"، كما تميّز من منظور تقني بين أسلوبي “التمييز بين المسارات” و"التعرّف عبر دوبلر الدقيق" (micro-Doppler).
تبيّن من خلال حالات عملية أن دمج تقنية ATR يمكن أن يعزز أداء النظام بصورة ملحوظة؛ ليس فقط عبر تحسين مدى كشف الطائرات المسيّرة ودقة التعرّف عليها، بل أيضًا عبر رفع مستوى الوعي الموقفي الشامل. ومن المتوقع أن تقود ATR تطور أنظمة الرادار التقليدية ثلاثية الأبعاد لمكافحة الطائرات المسيّرة إلى أنظمة رباعية الأبعاد (توفّر معلومات موضعية ثلاثية الأبعاد ومعلومة واحدة عن الخصائص)، بما يرفع فعالية الكشف على نحو شامل. وتشير هذه التطورات إلى أن أنظمة رادار مكافحة الطائرات المسيّرة ستصبح أكثر اتساعًا واعتمادية في التطبيقات العسكرية والمدنية والتجارية.

1 نظرة عامة على تهديدات الطائرات المسيّرة

يمكن تصنيف تهديدات الطائرات المسيّرة عمومًا إلى تهديدات تستهدف المرافق المدنية وأخرى تستهدف الأهداف العسكرية. وتركز السيناريوهات المدنية على الضبط والإدارة، بينما تنصب التطبيقات العسكرية أكثر على إجراءات المواجهة؛ إلا أن كلا الجانبين يعتمدان على تقنيات كشف للطائرات المسيّرة تتسم بالكفاءة والدقة والآنِيّة.

1.1 التهديدات في المجال المدني

في المجال المدني، أصبحت حالات التوغّل غير المصرح به للطائرات المسيّرة التي تعطل عمل المطارات المدنية تهديدًا نموذجيًا ومتكررًا. فعلى سبيل المثال، في 19 ديسمبر 2018، أُغلق مطار لندن غاتويك في المملكة المتحدة بالكامل بسبب رصد طائرات مسيّرة بالقرب منه، ما أثر في أكثر من 140,000 مسافر، وأدى إلى إلغاء أكثر من ألف رحلة، وتوقف عمليات المطار لمدة 36 ساعة [4]. وقد أبرزت هذه الحادثة الحاجة الملحة إلى أن تعزز المطارات حول العالم استراتيجياتها الأمنية لمواجهة مخاطر الطائرات المسيّرة.

استجابةً لذلك، اتخذت الحكومة البريطانية عدة إجراءات، منها إنشاء منطقة حظر طيران بنصف قطر 5 كيلومترات حول المطارات (الشكل 1)، وإدخال أنظمة مكافحة الطائرات المسيّرة (C-UAS) مثل “Drone Dome” الإسرائيلية. ومع ذلك، شهد المطار حادثة تعطيل أخرى بطائرة مسيّرة في عام 2019، ما يشير إلى أن الأنظمة القائمة لا تزال غير موثوقة بالكامل. وقد تعود الأسباب إلى قدرة المشغلين على التهرب من الكشف، أو إلى تعطيل منسق من عدة مشغلين، أو إلى سيناريوهات معقدة أخرى.

الشكل 1: مخطط لمنطقة حظر الطيران حول المطارات في المملكة المتحدة (مصدر الصورة: CAADroneCode)

إخلاء مسؤولية: حقوق نشر هذه المقالة تعود إلى المؤلف/المؤلفين. وهي مخصصة للتبادل الأكاديمي فقط ولا تمثل رأي أي جهة. للاستفسارات المتعلقة بالمحتوى أو النزاعات الخاصة بحقوق النشر، يُرجى التواصل معنا.

üîç الكلمات المفتاحية:

رادار مكافحة الطائرات المسيّرة، تقنية ATR، الطائرات المسيّرة LSS، التعرّف على أهداف الرادار، كشف الطائرات المسيّرة، رادار رباعي الأبعاد، أنظمة C-UAS

قراءة إضافية

فيما يلي موارد موثوقة مرتبطة بموضوع هذه المقالة، موصى بها لمزيد من القراءة والرجوع:

Drone Defense Hub — يقدّم تحديثات حول تقنيات أنظمة مكافحة الطائرات المسيّرة عالميًا، وتحليلات السياسات، ودراسات الحالات، مع تغطية التطبيقات المدنية والعسكرية. https://www.dronedefensehub.com
Radar Systems Laboratory, University of Michigan — يركز على أبحاث التعرّف على أهداف الرادار (ATR) وتقنيات معالجة الإشارات، وينشر العديد من الأوراق الأكاديمية والتقارير التقنية حول كشف الأهداف LSS. https://radar.engin.umich.edu
The Official Journal of the IEEE Aerospace and Electronic Systems Society — يعرض أبحاثًا متقدمة حول موضوعات مثل الرادار رباعي الأبعاد، وكشف الطائرات المسيّرة، وتصنيفها، مع التركيز على الابتكار النظري والتكامل العملي للأنظمة. https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=7