CC BY
2УДК 62
Будкин Н.Д.
студент
Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск, Россия)
СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ
Аннотация: в статье представлен анализ развития методов обнаружения БпЛА, наиболее актуальные и часто используемые на данный момент способы детекции дронов, а также рассмотрены перспективы дальнейшего развития средств обнаружения малых БпЛА.
Ключевые слова: БПЛА, дрон, обнаружение, детекция, приемник, перспективы.
«Война — двигатель прогресса, именно там востребованы новшества, двигающие научные знания и научные изыскания», — так говорил российский и советский ученый Владимир Вернадский. Война, как ни что другое, уносит бесценные человеческие жизни. Именно для сохранения жизней летчиков и были задуманы беспилотные аппараты. Работы по созданию беспилотных систем начались еще в далеком 1898 году, когда Никола Тесла представил миру свой корабль, управляемый посредством радиоволн. До создания БпЛА привычного нам вида прошло много времени, при этом первые БпЛА были в большинстве своем самолетами, переделанными под управляемый извне полет. Ситуация кардинально поменялась в ходе холодной войны СССР и США, когда в конце 1950-х годов в связи с ростом угрозы возможного ядерного удара со стороны США, руководством СССР было принято решение по разработке системы дальней беспилотной фото- и радиоразведки. Ответственным за решение данной задачи было назначено ОКБ Туполева, которое уже имело опыт
1564
по созданию беспилотного ударного самолета-снаряда Ту -121. Вскоре ОКБ был создан сверхзвуковой дальний беспилотный разведчик (БПЛА), получивший обозначение Ту-123 «Ястреб», другим обозначением машины было ДРБ-1 -Дальний беспилотный разведчик первый. Основным его предназначением было ведение фото- и радиоразведки на дальности более 3 000 км. От дальнейших разработок в области создания сверхзвуковых БпЛА отказались в связи с появлением и стремительным развитием баллистических ракет различной дальности, некоторый из которых быстро превзошли по ТТХ раннее названные БпЛА.
Таким образом, необходимость в обнаружении сверхзвуковых, сравнительно больших БпЛА, быстро отпала, а впоследствии сменилась на необходимость обнаружения малых, часто медленно летящих БпЛА.
Невероятные темпы развития малых БпЛА и тактики их применения в наши дни обусловлены особенностями действий в районе проведения специальной военной операции вооруженными силами РФ на Украине, где в связи с большой протяжённостью линии боевого соприкосновения, очаговым характером обороны противника и сложностью уничтожения отдельных, хорошо защищенных в инженерном отношении целей, возникла необходимость в применении высокоточных, относительно дешевых и крайне перспективных средств огневого поражения противника - малых БпЛА, в основном коптерного типа, а так называемых «крыльев» - БпЛА самолетного типа - для разведки и целеуказания. Ни для кого не секрет, что противник в лице ВСУ так же активно применяет упомянутые средства вооруженной борьбы.
Для обнаружения привычных летательных аппаратов используется в основном метод активной радиолокации, при котором цель облучается радиолокационной станцией, этот сигнал отражается от цели и принимается этой же РЛС. Основным фактором, определяющим вероятность и дальность обнаружения цели данным методом, является эффективная площадь (поверхность) рассеивания облучаемого объекта - площадь некоторой фиктивной плоской поверхности, расположенной нормально к направлению
1565
падающей плоской волны и являющейся идеальным и изотропным отражателем, которая, будучи помещена в точку расположения цели, создаёт в месте расположения антенны радиолокационной станции ту же плотность потока мощности, что и реальная цель. Многие БпЛА обладают малыми относительно пилотируемых воздушных судов размерами, в связи с чем их обнаружение большинством штатных РЛС крайне затруднено.
Так, для обнаружения БпЛА в настоящий момент активнее всего используется метод пассивной радиолокации, когда в сторону цели ничего не излучается, а лишь анализируется излучение самой цели. Большинство БпЛА излучает видеосигнал на определённой частоте, а также принимают сигналы от аппаратуры управления, через которую оператор пилотирует конкретный БпЛА (за редким исключением, например, в виде автономных дронов типа «Баба Яга», распространённых у противника, которые выполняют полет в режиме радиомолчания, ориентируясь по спутникам GPS, ГЛОНАСС и другим системам позиционирования).
Выделяют два основных способа детекции дронов:
Первый, самый распространённый способ - видеосигнал дрона «перехватывается» с помощью видеоприемника и выводится на монитор, что позволяет определить местоположение дрона и направление его полета по визуальным ориентирам. Такие устройства представлены в различных вариантах. Существуют готовые решения различных производителей - как конечные устройства в виде так называемых fpv-мониторов, которые достаточно включить и методом сканирования частот найти ту, на которой с дрона транслируется видеосигнал, так и системы, собранные из отдельного видеоприемника и цифрового дисплея. Данный метод хорош тем, что видеосигнал дрона обладает большой мощностью, и источник его излучения (сам дрон) находится как правило ближе к устройству обнаружения дрона, чем аппаратура управления оператора дрона, следовательно, видеосигнал проще «засечь», чем сигнал управления. Так же не стоит забывать про экономическую эффективность данного метода обнаружения БпЛА - названные выше
1566
устройства достаточно дешевы и распространены в свободной продаже. Для самостоятельной сборки системы видеомониторинга из даже нескольких видеоприемников на разных рабочих частотах достаточно базовых знаний и умений в области электроники и радиотехники. С другой стороны, часть дронов оснащена цифровыми видеосистемами, которые, в отличие от рассмотренных выше аналоговых, транслируют сигнал в цифровом виде, что существенно усложняет его отслеживание и просмотр видеопотока. Так же не стоит забывать про все чаще применяемые методы шифрования и инвертирования аналогового видеосигнала, что так же иногда делает данный метод детекции неэффективным.
Другой способ обнаружения БпЛА заключается в применении SDR-приемников и анализаторов спектра. SDR-приемники (software-defined radio) -программно определяемые радиосистемы - во взаимодействии с компьютером, планшетом или телефоном с установленным специальным программным обеспечением позволяют работать в широком частотном диапазоне. На их основе строятся системы для анализа широкого спектра сигналов. Так, устройство HackRF с программой SDR# от разработчика AirSpy может визуализировать распределение электрических колебаний в полосе частот в виде «всплесков» - пиков энергии излучения на определённых частотах, и, для более четкого понимания радиообстановки - отображать данные в режиме сонограммы - пиков энергии излучения во времени (так называемый режим «водопада»), в котором возможно отследить кратковременные электромагнитные импульсы. На основе этих данных, зная виды спектров сигналов, излучаемых различными БпЛА, оператор комплекса радиоэлектронной разведки способен установить факт работы БпЛА в своем районе, и, что еще более важно, с большой точностью определить тип этого БпЛА, так как различные типы дронов излучают сигналы разного спектра. Уже известные спектры сохраняются и сводятся в сборники, которые затем распространяются в подразделениях, заинтересованных в их применении. Говоря об обычных анализаторах спектра, стоит отметить, что помимо более
1567
узкого диапазона частот, в котором они работают, от БЭЯ-приемниках они всё же мало отличаются. При этом, такие устройства можно перепрограммировать на специальную, разработанную для обнаружения БпЛА, прошивку (как это делают, например, со спектроанализатором ТтуБА), в которой будет в автоматическом режиме определятся тип БпЛА по виду спектра его излучения.
Появление новых протоколов управления и связи для БпЛА, применение компьютерного зрения для донаведения дрона на конечных этапах полета к цели, использование различных систем автономной навигации, поиска и уничтожения целей ставят перед комплексами радиоэлектронной разведки сложнейшие задачи, а в случае с новейшими дронами, управление которыми осуществляется по оптоволоконному кабелю - задачи невыполнимые, ведь такой дрон не излучает и не принимает электромагнитные волны.
Таким образом, остро встает вопрос о разработке новых методов обнаружения БпЛА - методов, не основывающихся на анализе электромагнитного поля.
Система из множества микрофонов, разнесенных на местности на определенную дистанцию и замкнутых в сеть под управлением искусственного интеллекта, способна обеспечить обнаружение находящегося или пролетающего рядом БпЛА по характерному звуку, издаваемому его двигательной установкой. При достаточной насыщенности базы данных системы звуковыми образцами БпЛА различных видов, возможно обеспечить удовлетворительную точность и надежность обнаружения БпЛА, но главной сложностью при таком методе станет разделение дронов по принципу «свой-чужой». Метод так же будет малоэффективен для обнаружения дронов на высотах, на которых звук моторов слабо различим.
В заключении стоит отметить, что несмотря на стремительное развитие беспилотных систем, средства их обнаружения так же не стоят на месте и адаптивно развиваются. Новые методы управления и передачи информации в системе «дрон-оператор» приводят к появлению соответствующих мер детекции. Наряду с развитием описанных методов обнаружения, не стоит
1568
забывать об уже существующих методах радиолокации и совершенствовать элементную и программную базу РЛС таким образом, чтоб они были способны обнаруживать БпЛА малых размеров. Повсеместное внедрение машинного зрения и обучения, искусственного интеллекта, также способствует развитию мер защиты от БпЛА, и, какими бы сложными эти технологии не казались, возможно следует отдать им приоритет при выборе вектора развития систем обнаружения БпЛА.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Воробьев Е.З. Москва: Близко к сердцу. Рассказ-хроника. Страницы героической защиты города, 1941-1942. - М.: Политиздат, 1986. - С. 169;
2. Сергеева А.В. Русские: стереотипы поведения, традиции, ментальность. М.: Флинта, 2017. 315 с
Budkin N.D.
South Ural State University (Chelyabinsk, Russia)
DETECTION TOOLS UNMANNED AERIAL VEHICLES AND THE PROSPECTS FOR THEIR DEVELOPMENT
Abstract: the article presents an analysis of the development of UAV detection methods, the most relevant and frequently used methods of drone detection at the moment, and also discusses the prospects for further development of small UAV detection tools.
Keywords: UAV, drone, detection, detection, receiver, prospects.
1569
