В последние годы, по мере роста угрозы со стороны малых, низколетящих и медленно летящих БПЛА (LSS), потребность в радиолокационных системах противодействия беспилотникам становится все более острой [1-3]. Однако как в академических исследованиях, так и в прикладных проектах технические дискуссии вокруг таких систем по-прежнему сталкиваются с множеством нерешенных вопросов. На рынке появилось немало радаров против БПЛА, многие из которых заявляют о высокой эффективности обнаружения отражений от дронов, а отдельные решения уже закуплены и развернуты на объектах критической инфраструктуры. Тем не менее ряд государственных ведомств по-прежнему осторожно оценивает их реальную результативность и инициирует проекты по проверке надежности.
На этом фоне данная статья посвящена применению технологии Automatic Target Recognition (ATR) в системах радарного обнаружения БПЛА. На основе систематического обзора существующих технологий обнаружения беспилотников и подробного анализа через призму ATR статья рассматривает ключевые проблемы и направления оптимизации, главным образом с двух сторон: характеристик цели и технологий обнаружения:
- Поясняется, что радиолокационное обнаружение включает два независимых этапа: «обнаружение сигнала» и «распознавание цели», при этом распознавание цели не должно ограничиваться традиционными методами, основанными только на сопровождении.
- Указывается, что радары против БПЛА в первую очередь ориентированы на LSS-дроны, то есть на малые летательные аппараты с эффективной площадью рассеяния (RCS) менее 2 м², скоростью полета ниже 200 км/ч и рабочей высотой ниже 1000 метров. Согласно действующим классификационным стандартам, это в основном БПЛА групп 1 и 2.
- ATR-производительность разделяется на четыре уровня: «обнаружение», «классификация», «идентификация» и «описание», а также с технической точки зрения проводится различие между методами «дискриминации по траектории» и «распознавания по микродоплеровским признакам».
- На практических примерах показывается, что интеграция ATR может существенно повысить эффективность системы: не только увеличить дальность обнаружения БПЛА и точность распознавания, но и заметно улучшить общую ситуационную осведомленность. Ожидается, что технология ATR будет стимулировать эволюцию традиционных 3D-радаров против БПЛА в 4D-системы (предоставляющие трехмерную координатную информацию и одномерную информацию об атрибутах), комплексно повышая эффективность обнаружения. Это указывает на то, что радары против БПЛА получат более широкое и надежное применение в военной, гражданской и коммерческой сферах.
1 Обзор угроз со стороны БПЛА
Угрозы со стороны беспилотников в целом можно разделить на атаки против гражданских объектов и против военных целей. В гражданских сценариях акцент делается на контроле и управлении, тогда как в военных — на противодействии; однако и в том, и в другом случае необходимы эффективные, точные и работающие в реальном времени технологии обнаружения БПЛА.
1.1 Угрозы в гражданской сфере
В гражданской сфере типичной угрозой стали несанкционированные проникновения БПЛА, нарушающие работу гражданских аэропортов; подобные инциденты происходят регулярно. Например, 19 декабря 2018 года аэропорт Лондон Гатвик в Великобритании был полностью закрыт из-за сообщений о дронах поблизости: это затронуло более 140 000 пассажиров, привело к отмене свыше тысячи рейсов и остановке работы аэропорта на 36 часов [4]. Этот инцидент показал, насколько остро аэропортам по всему миру необходимо усиливать меры безопасности для снижения рисков, связанных с БПЛА.
В ответ правительство Великобритании приняло ряд мер, включая создание 5-километровой бесполетной зоны вокруг аэропортов (рис. 1) и внедрение систем противодействия БПЛА (C-UAS), таких как израильская «Drone Dome». Однако в 2019 году аэропорт снова столкнулся с нарушением работы из-за дронов, что свидетельствует: существующие системы пока еще нельзя назвать полностью надежными. Причины могут включать уклонение операторов от обнаружения, скоординированные помехи со стороны нескольких операторов и другие сложные сценарии.
Рисунок 1: Схема бесполетной зоны вокруг аэропортов Великобритании (Источник изображения: CAADroneCode)
Отказ от ответственности: авторские права на эту статью принадлежат автору(ам). Материал предназначен только для академического обмена и не отражает мнение какой-либо организации. По вопросам, связанным с содержанием или авторскими правами, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Ключевые слова:
радар против БПЛА, ATR, LSS-дроны, распознавание радиолокационных целей, обнаружение БПЛА, 4D-радар, системы C-UAS
Дополнительные материалы
Ниже приведены авторитетные ресурсы по теме статьи, рекомендованные для дальнейшего изучения и справки:
-
Drone Defense Hub — публикует новости о глобальных технологиях противодействия беспилотным авиационным системам (C-UAS), анализ политики и разборы практических кейсов, охватывая как гражданские, так и военные сценарии. https://www.dronedefensehub.com
-
Radar Systems Laboratory, University of Michigan — специализируется на исследованиях в области распознавания радиолокационных целей (ATR) и технологий обработки сигналов, публикует множество научных статей и технических отчетов по обнаружению LSS-целей. https://radar.engin.umich.edu
-
The Official Journal of the IEEE Aerospace and Electronic Systems Society — публикует передовые исследования по темам 4D-радаров, обнаружения и классификации БПЛА, уделяя особое внимание теоретическим инновациям и практической интеграции систем. https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=7