CC BY
53УДК 623.624.9
Система критериев для оценки эффективности способов противодействия беспилотным летательным аппаратам
1* — ^ А А А Л Л
Подстригаев А.С. , Слободян М.Г. , Можаева Е.И.
1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова, ул. Профессора Попова, 5, Санкт-Петербург, 197376, Россия 1 Брянский государственный технический университет (БГТУ), бульвар 50-лет
Октября, 7, Брянск, 241035, Россия Научно-исследовательский институт «Вектор», ул. Академика Павлова, 14а,
Санкт-Петербург, 197376, Россия *e-mail: ap0d@ya.ru **e-mail: slobmaria@yandex.ru ** *e-mail: mozhaeval 702@gmail. com
Статья поступила 23.04.2019
Аннотация
В настоящей статье представлена система критериев, позволяющая дать количественную оценку эффективности технических способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Предложенные критерии учитывают различные характеристики обнаружения и противодействия способов, фоноцелевую обстановку, последствия применения, экономические показатели и т.д. Оценку эффективности предлагается проводить с использованием весовых и оценочных коэффициентов критериев. Сделаны выводы о возможности применения разработанной системы для оценки и прогноза эффективности существующих и
перспективных способов соответственно. Также дана рекомендация по проведению дальнейшего сравнения.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, борьба с беспилотными летательными аппаратами, противодействие беспилотным летательным аппаратам, оценка эффективности противодействия беспилотным летательным аппаратам.
В связи с возросшей частотой противоправного применения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) [1 - 6] развиваются различные подходы к противодействию. Известно множество технических способов противодействия БЛА, таких как физический захват (например, сетью); лазерное поражение; подавление (а при высокой мощности - поражение) средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ); обнаружение с последующей передачей координат БЛА и его оператора правоохранительным службам и пр. [7 - 11]. При этом очевидны принципиальные различия в физической реализации способов, тактике их применения и результирующем эффекте, зависящем к тому же от условий противодействия. В связи с этим сравнение эффективности способов напрямую затруднено.
В работах [12 - 17] представлены различные подходы к сравнению эффективности способов противодействия БЛА. Общим недостатком этих подходов является неполнота оценки, а, кроме того, во многих случаях отсутствуют количественные показатели. Так, алгоритм оценки эффективности комплексных мер
противодействия [12] учитывает только ряд тактических и технических характеристик БЛА, без учета внешних воздействующих факторов и фоноцелевой обстановки. Сравнительный анализ способов противодействия БЛА в работе [13] основан на качественной, но не количественной оценке. В работах [14 - 16] выполнен только аналитический обзор особенностей способов без их сравнения между собой.
Поскольку для сравнения эффективности способов противодействия БЛА, очевидно, требуется их количественная оценка, в настоящей работе предложена система критериев для выполнения такой оценки.
Каждый критерий оценивается по 10-балльной шкале. Для повышения достоверности оценки значения критериев, при необходимости, нормируются к максимальному из рассматриваемых. Таким образом, оценочный коэффициент критерия определяется по формуле:
R = 10 AiZ max, (1)
где i = 1, m - порядковый номер критерия (m - количество критериев), Zj -
численное значение оцениваемого критерия для рассматриваемого способа
противодействия, Zi max - наибольше значение оцениваемого критерия среди всех
рассматриваемых способов противодействия.
Кроме того, критерии могут иметь свои подкритерии, а те, в свою очередь, свои и т.д. Для учета важности вклада в общую оценку эффективности всем подкритериям в зависимости от требований к способам назначаются весовые коэффициенты.
Таким образом, выражение, определяющее количественную оценку
эффективности способа противодействия БЛА, можно записать в следующем виде:
Ж = , (2)
где Щ, ЯI - весовой и оценочный коэффициенты /-го критерия.
При этом для каждого оценочного коэффициента при наличии подкритериев можно записать аналогичное выражение:
Я = ЪЩЩ, (3)
где у = 1, п - порядковый номер подкритерия /-го критерия (п - количество подкритериев /-го критерия).
Для подкритериев следующего уровня - соответственно,
Ягу =ТЖфЩк, (4)
где к = 1, р - порядковый номер подкритерия второго уровня вложенности (р -количество подкритериев у-го подкритерия). И далее - по аналогии.
Разработанные критерии оценки эффективности способов противодействия БЛА приведены в таблице 1. Под указанными максимальными и минимальными значениями характеристик предполагаются их максимальные и минимальные нормированные значения.
Таблица 1
Критерии оценки эффективности способов противодействия БЛА
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
1. Характеристики противодействия:
. Эффективная дальность действия. . Время реакции. 1.1: 0 - дальность до 100 м; 10 - максимальная дальность. 1.2: 0 - максимальное значение; 10 - минимальное значение.
Электромагнитная совместимость (ЭМС) (нарушение штатной работы радиоэлектронных средств (РЭС))
- 0 - нарушение штатной работы большого количества РЭС на большой дальности; 5 - нарушение штатной работы нескольких РЭС на дальности до 100 м; 10 - штатное функционирование РЭС не нарушается.
3. Возможность непреднамеренного нанесения вреда жизни и здоровью человека
- 0 - высокая вероятность нанесения вреда; 10 - безопасно.
4. Возможность непреднамеренного повреждения других летательных аппаратов (гражданская авиация) и наземных объектов
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
0 - высокая вероятность нанесения
- вреда;
10 - безопасно.
5. Степень автоматизации работы:
5.1. Необходимое количество 5.1:
операторов для противодействия БЛА 5.1.1:
в количестве: 0 - требуется оператор;
1.1. 1 шт. 2 - автоматизация работы в одном из
1.2. от 2 до 10 шт. режимов;
1.3. от 11 до 100 шт. 4 - автоматизация в режиме
5.2. Качество (потенциально сопровождения и нейтрализации;
достижимое или возможность) 6 - автоматизация в режиме
распознавания и классификации обнаружения и сопровождения;
целей. 8 - автоматизация во всех режимах
под контролем оператора;
10 - автоматическая работа.
5.1.2, 5.1.3:
0 - количество операторов равно
количеству целевых БЛА;
2- автоматизация работы в одном из
режимов, количество целевых БЛА
более чем в 2 раза превышает
количество операторов;
4 - автоматизация в режиме
сопровождения и нейтрализации,
количество целевых БЛА более чем в
2 раза превышает количество
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
операторов;
6 - автоматизация в режиме
обнаружения и сопровождения,
количество целевых БЛА более чем в
2 раза превышает количество
операторов;
8 - автоматизация отсутствует
требуется один оператор;
9 - автоматизация во всех режимах
под контролем оператора
10 -автоматическая работа.
5.2:
0 - цели распознает только оператор
в зоне прямой видимости;
2 - цели распознает оператор,
обнаружение выполняется до
вхождения цели в зону прямой
видимости;
4 - частичная автоматизация
распознавания на средней
(нормированной) дальности и
классификации (в том числе при
постобработке);
6 - частичная автоматизация
распознавания на большой
(нормированной) дальности и
классификации (в том числе при
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
постобработке);
8 - глубокая автоматизация
распознавания на большой дальности
и классификации (в том числе при
постобработке);
10 - автоматическое распознавание и
классификация (в т.ч. потенциально
достижимое).
6. Универсальность использования:
6.1. Диапазон внешних 6.1:
воздействующих факторов, при 6.1.1 - 6.1.3:
которых обеспечивается устойчивая 0 - минимальное значение;
работа: 10 - максимальное значение.
1.1. Ветер 6.1.4:
1.2. Температура 0 - отсутствие селекции на сложном
1.3. Влажность фоне;
1.4. Сложная фоноцелевая 5 - способность различать мини БЛА
обстановка [18, 19] на сложном фоне;
6.2. Возможность использования для 10 - способность различать микро
противодействия беспилотным БЛА [18, 19] на сложном фоне.
аппаратам другого вида базирования 6.2:
(наземного, морского). 0 - невозможно;
5 - со средней по технической
сложности и стоимости доработкой;
10 - возможно без доработки.
7. Характеристики обнаружения:
7.1. Дальность обнаружения. 7.1 - 7.3:
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
7.2. Угол обзора по азимуту. 7.3. Обзор по углу места. 7.4. Длительность перехода из одного крайнего углового положения в другое. 0 - минимальное значение; 10 - максимальное значение. 7.4: 0 - максимальное значение; 10 - минимальное значение.
8. Качество распознавания целевых БЛА:
8.1. Селекция на фоне птиц. 8.2. Минимальные габаритные размеры (эффективная площадь рассеивания - ЭПР) БЛА, который может быть распознан в автоматическом / автоматизированном режиме. 8.3. Распознавание типа БЛА (микро, мини, сверхлегкий, легкий, средний и т.д.) 8.4. Другие распознаваемые критерии 8.1: 0 - отсутствие возможности распознавания; 10 - распознавание целевого БЛА с минимальной ЭПР на максимальной дальности (нормированной к максимально достижимой для рассматриваемых способов) на фоне. 8.2: 0 - отсутствие возможности распознавания; 10 - распознавание всех типов, начиная с наименьшего (для рассматриваемых способов).
9. Снижение эффективности выполнения целевой задачи БЛА при самозащите от средств противодействия с помощью следующих способов:
9.1. Выполнения маневров. 9.2. РЭП. 9.3. Посадка БЛА в месте потери канала управления. 9.4. Возврат БЛА на исходную 0 - гарантированное выполнение целевой задачи; 10 - способ самозащиты неэффективен.
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
позицию. 9.5. Продолжение движения БЛА по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы. 9.6. Продолжение движения БЛА по инерциальным датчикам/карте местности.
10. Объем аппаратуры для противодействия БЛА в количестве:
10.1. до 3 шт. 10.2. от 4 до 10 шт. 10.3. от 11 до 100 шт. 10.1: 0 - объем аппаратуры пропорционален количеству целевых БЛА; 10 - требуется одно изделие. 10.2, 10.3: 0 - объем аппаратуры пропорционален количеству целевых БЛА; 5 - количество изделий равно или меньше половины целевых БЛА; 10 - требуется одно изделие.
11. Затраты на содержание и обслуживание
- 0 - требуются техническое обслуживание, охрана, очистка, энергетические и прочие затраты на содержание; 4 - требуются энергетическое обеспечение и один из видов затрат;
Критерии оценки
Подкритерии оценки Шкала оценки
6 - требуются только энергетические затраты; 10 - затраты или обслуживание не требуются.
По результатам оценки эффективности способов противодействия БЛА целесообразно дальнейшее сравнение способов по критерию «эффективность-стоимость».
Разработанная система критериев представляет собой гибкий инструмент, который позволяет:
- количественно оценивать различные реализации существующих способов противодействия БЛА;
- основываясь на количественной оценке, выполнять сравнение между собой различных реализаций одного или нескольких способов противодействия БЛА;
- выявлять наиболее эффективные способы противодействия для конкретных условий применения;
- прогнозировать эффективность перспективных способов противодействия.
Основное преимущество представленной системы критериев относительно
прочих подходов к сравнению [12 - 17] состоит в том, что с ее помощью можно получить количественную оценку способов противодействия БЛА. Количественную оценку эффективности противодействия БЛА также можно получить с помощью способа, изложенного в работе [20], однако, он разработан только для сравнения
средств РЭБ. Все вышеперечисленные возможности разработанной системы достигнуты благодаря тому, что в критериях учтены не только характеристики противодействия, как в работе [12], но и условия фоноцелевой обстановки, которые в немалой степени влияют на эффективность того или иного способа.
Библиографический список
1. Подстригаев А.С., Сидорцов И.А. Обзор способов противоправного применения коммерческих беспилотных летательных аппаратов // XXXV Международная научно-практическая конференция «Молодой исследователь: вызовы и перспективы»: сборник трудов (Москва, 12-22 июня 2017). -М.: Интернаука, 2017. Т. 10(35). С. 367 - 374.
2. Смирнов А.В. Противодействие беспилотным летательным аппаратам в уголовно-исправительной системе // Материалы Международной научной конференции адъюнктов, аспирантов, курсантов и студентов «Проблемы и перспективы развития уголовно-исполнительной системы России на современном этапе» (Самара, 25 апреля 2017). - Самара: Самарский юридический институт ФСИН России. С. 144 -147.
3. Ryan J. Wallace, Jon M. Loffi. Examining Unmanned Aerial System Threats & Defenses: A Conceptual Analysis // International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace, 2015, vol. 2, issue 4. DOI: 10.15394/ijaaa.2015.1084.
4. Быков А.И. Риски, вызванные массовым использованием беспилотных летательных аппаратов, для уголовно-исполнительной системы // Вестник института: преступление, наказание, исправление. 2018. № 2 (42). С. 66 - 70.
5. Ананенков А.Е., Марин Д.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. К вопросу о наблюдении малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75662
6. Лосева С.Н. Противодействие использованию беспилотных летательных аппаратов над территориями учреждений ФСИН России // Сборник материалов выставки средств обеспечения безопасности государства «Интерполитех - 2017». -М.: Изд-во Московский университет Министерства внутренних дел Российской Федерации им. В.Я. Кикотя, 2017, С. 108 - 109.
7. Слободян М.Г., Можаева Е.И., Подстригаев А.С. Способы и средства противодействия беспилотным летательным аппаратам // Современные проблемы радиоэлектроники: сборник научных трудов. - Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2018. С 46 - 50.
8. Семенец В.О., Трухин М.П. Способы противодействия беспилотным летательным аппаратам // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018. Т. 10. № 3. С. 4 - 12.
9. Теодорович Н.Н., Строганова С.М., Абрамов П.С. Способы обнаружения и борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами // Интернет-журнал «Науковедение». 2017. Т. 9. № 1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/13TVN117.pdf
10. Cang Liang, Ning Cao, Xiaokai Lu, Youjie Ye. UAV Detection Using Continuous Wave Radar // 2018 IEEE International Conference on Information Communication and Signal Processing (ICICSP), 28-30 Sept. 2018, Singapore. D01:10.1109/ICICSP.2018.8549736
11. Sineglazov V.M. Complex structure of UAVs detection and identification // Electronics and Control Systems, 2015, no. 3 (45), С. 28 - 32.
12. Igor Korobiichuk, Yuriy Danik, Oleksyj Samchyshyn The estimation algorithm of operative capabilities of complex countermeasures to resist UAVs // Simulation: Transactions of the Society for Modeling and Simulation Innternational, 7 August 2018, vol. 95, pp. 569 - 573. DOI: 10.1177/0037549718791264.
13. Ергунов В.О., Ильин В.О., Некрасов М.И., Сосунов В.Г. Анализ способов противодействия беспилотным летательным аппаратам для обеспечения безопасности защищаемых объектов // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2018. № 1-2 (115-116). С. 51 -58.
14. Todd Humphreys. Statement on the security threat posed by unmanned aerial systems and possible countermeasures, Radionavigation Laboratory, The University of Texas at Austin, 2015, URL: https://radionavlab.ae.utexas.edu/images/stories/files/papers/statement-humphreys-20150318.pdf
15. Теодорович H.H., Строганова С.М., Абрамов П.С. Способы обнаружения и борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами // Интернет-
журнал «Науковедение». 2017. Т. 9. № 1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/13TVN117.pdf
16. Dinesh Sathyamoorthy. A review of security threats of unmanned aerial vehicles and mitigation steps // ResearchGate, 2015, available at: https://www.researchgate.net/publication/282443666 A Review of Security Threats of
Unmanned Aerial Vehicles and Mitigation Steps
17. Кузнецов В.Е., Волков Ю.А. Анализ методов противодействия малоразмерным беспилотным летательным аппаратам // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 12. С. 81 - 87.
18. Корченко А.Г., Ильяш О.С. Обобщенная классификация беспилотных летательных аппаратов // Збiрник наукових праць Харювського нащонального ушверситету Повггряних Сил. 2012. № 4(33). С. 27 - 36.
19. Каримов А.Х. Цели и задачи, решаемые беспилотными авиационными комплексами нового поколения // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=26767
20. Nickolay L. Georgiev, Venstislav I. Pehlivanski, Ognyan G. Todorov. Indicators on the Effectiveness of Radio-Electronic Counteraction against Unmanned Aerial Vehicles // NDT Days, 2018, vol. 1, issue.1, pp. 126 - 131.
