Системы обнаружения БПЛА (дронов)

Для обнаружения беспилотников применяют систему обнаружения дронов (БПЛА)

Системы обнаружения дронов должны выполнять следующие функции:

• Обнаружение БПЛА
• Идентификация дрона
• Классификация БПЛА
• Определение местоположения дрона
• Отслеживание перемещения БПЛА в пространстве
• Оповещение оператора
• Автоматическая активация системы противодействия БПЛА.

Не все существующие системы обнаружения могут выполнять одновременно все перечисленные функции.
Функция обнаружения заключается в том, что система может обнаруживать беспилотные летательные аппараты. Но одного только обнаружения обычно бывает недостаточно. Например, радар может обнаруживать не только БПЛА, но и самолёты или птиц.
По этой причине без функции идентификации и классификации БПЛА не обойтись. Указанная функция позволяет отделять дроны от других объектов (самолётов, птиц и т. п.)
Следующий важный этап - это идентификация. Системы обнаружения БПЛА способны идентифицировать конкретную модель дрона или даже идентифицировать его MAC-адрес. Это даёт возможность проводить «расследование инцидента» с установлением точки запуска БПЛА, а так же лица, его запустившего.
Отслеживание перемещения БПЛА в пространстве так же является важной функцией как в целях проведения «расследование инцидента», так и в целях более эффективного и точечного противодействия БПЛА.
Система обнаружения БПЛА при выявлении дрона в контролируемом воздушном пространстве может автоматически активировать систему противодействия или передать сигнал тревоги оператору, который примет решение о дальнейших действиях. При этом наиболее оптимальным видится вариант с автоматической активацией системы противодействия с уведомлением оператора, который может эту систему отключить.
Системы обнаружения БПЛА можно разделить на следующие категории (мы намеренно не рассматриваем лидары, как способ обнаружения БПЛА, поскольку эта технология мало подходит для обнаружения малоразмерных объектов):
Радиочастотные сканеры (радиочастотные анализаторы)
Радары и радарные комплексы
Оптические датчики (камеры)
Акустические датчики (микрофоны)


Радиочастотные сканеры (радиочастотные анализаторы)
Радиочастотные сканеры состоят из антенной системы для приема сигналов, процессора для анализа радиочастотного спектра, который благодаря особому алгоритму работы эффективно может идентифицировать сигналы БПЛА от других цифровых сигналов, например Wi-Fi. Принцип работы основан на регистрации и идентификации сигналов радиообмена между БПЛА и его пультом управления.
Также указанные системы имеют возможность идентификации марки и модели дронов, а так же MAC-адреса дрона и контроллера. Это особенно полезно в целях последующего «расследования инцидента». Кроме того, некоторые радиочастотные сканеры способны определять направление приближения БПЛА с высокой точностью, что полезно для осуществления противодействия (в том числе и направленного). Некоторые системы способны даже очень точно позиционировать в пространстве сам дрон, а так же его пульт управления (данная функция реализуется при использовании нескольких устройств, расположенных на значительном расстоянии друг от друга).
Достоинства:

• Доступная цена
• Размер БПЛА не влияет на дальность и эффективность его обнаружения (в отличие от радаров, видеокамер и микрофонов)
• Нет дополнительных требований к установке, а так же не требуется лицензия на эксплуатацию
• Нет никакого излучения, что в отличие от радара позволяет использовать его в условиях плотной городской застройки
• Возможность не только обнаруживать БПЛА, но и получать передаваемые им данные и MAC-адрес. Незаменимо при проведении «расследования инцидентов»
• Возможность одновременного обнаружения и сопровождения большого количества БПЛА (в отличие от камер и микрофонов).
• Большой радиус действия
• Угол обзора не ограничен и составляет полноценный купол.
• Быстрое время реагирования
• На его работу не влияет освещённость, а так же уровень шума
• Возможность добавления БПЛА в «чёрный» и «белый» списки, при котором доверенные дроны не вызывают сигнала срабатывания тревоги
• Возможность точного позиционирования в пространстве дрона, а так же его пульта управления (данная функция доступна при использовании нескольких устройств расположенных на значительном расстоянии друг от друга)

Недостатки:

• Эффективность обнаружения зависит от наличия в библиотеке сигнатур сигналов БПЛА
• Обнаруживает практически все серийные граждански БПЛА, при этом менее эффективен при обнаружении самодельных БПЛА, а так же специализированных военных дронов
• Не может обнаруживать автономные дроны, осуществляющие полётное задание в автономном режиме без контроля при помощи пульта управления
• Эффективность в условиях наличия множества помех ухудшается

Радары и радарные комплексы
Радар — радиотехническая система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Использует метод радиолокации, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов.
Большинство радаров сконструировано так, что не могут отличать одни движущиеся цели от других (например, птицу от самолёта или БПЛА). Указанная проблема частично решается при использовании принципа микродоплеровского радара. Микродоплеровский радар способен обнаруживать движение - в частности, разницу в скорости - внутри движущихся объектов. Большая часть БПЛА сконструирована по квадрокоптерному типу и их винты создают большой спектр различий в скорости, этот эффект и позволяет микродоплеровскому радару отличать БПЛА от других движущихся объектов.
Достоинства:

• Большая дальность работы
• Высокая точность локализации
• Может обрабатывать одновременно сотни целей
• Может обнаруживать БПЛА даже в режиме автономного полёта
• Не зависит от погодных условий и видимости

Недостатки:

• Дальность обнаружения в значительной степени зависит от размера БПЛА.
• Плохо «видит» малоразмерные объекты
• Не имеет возможности идентификации БПЛА и не может отличить его от других движущихся объектов
• Создаёт электромагнитное излучение, которое может создавать помехи в работе бытовых приборов
• Не эффективен в условиях плотной городской застройки
• Требуется получение лицензии на его установку и использование
• Высокая цена

Оптические датчики (камеры)
Представляет собой систему обнаружения БПЛА, построенную на базе видеокамеры, размер матрицы которой позволяет обнаруживать БПЛА на значительном расстоянии, и системы обработки информации на базе специального программного обеспечения, позволяющей идентифицировать полученное изображение как БПЛА. С целью уменьшения влияния освещённости на эффективность обнаружения применение оптических датчиков совмещают с инфракрасными и тепловизионными, что позволяет обнаруживать БПЛА как в светлое, так и темное время суток.
Достоинства:

• Может сохранять визуальное изображение БПЛА или его полёта, что важно для сбора доказательств при проведении «расследования инцидентов»
• Может обнаруживать БПЛА даже в режиме автономного полёта
• Наиболее точное установление места нахождения БПЛА в пространстве и его сопровождение
• Возможность работы совместно с системой направленного подавления БПЛА. Данный способ использования дает возможность точечного подавления именно конкретного БПЛА без создания помех вне сектора подавления
• Только камера позволяет применять методы автоматизированного механического поражения БПЛА
• Может работать при включенной системе радиоэлектронного подавления БПЛА

Недостатки:

• Большое количество ложных тревог
• Значительно ухудшение дальности обнаружения в темноте, тумане и т. п.
• Дальность обнаружения зависит от размера используемой матрицы, и на данном этапе развития науки и техники не может быть больше 2 км. для малоразмерных целей при идеальных условиях
• Для уверенной локализации БПЛА требуется постоянное наличие прямой видимости. Не эффективна, если видимость ограничена объектами местности
• Ограниченный угол обзора, что делает невозможным использования видеокамеры как единственного метода обнаружения БПЛА.

Мы считаем, что наиболее эффективным является совместное использования видеокамер и радиочастотных сканеров и радаров. Последние обнаруживают приближение БПЛА в определённом секторе, а видеокамера автоматически фиксируется на нём и позиционирует узконаправленный комплекс подавления.
Однако, при возможности приближения более одного дрона, направленная система подавления, работающая совместно с камерой, становится практически бесполезной, поскольку может противодействовать только одному БПЛА. В таких случаях предпочтение следует отдать широкополосной системе подавления с круговой диаграммой направленности.

Акустические датчики (микрофоны)
Пожалуй, наиболее старый (за исключением визуального наблюдения) метод обнаружения летящих объектов, используемый в системах ПВО ещё со времён Первой мировой войны.
Построены на базе высокочувствительных микрофонов или микрофонных решеток (множество микрофонов), а так же системы анализа, которая по особому алгоритму устанавливает соответствие полученного звука звуковым сигнатурам БПЛА (есть даже возможность идентификации моделей конкретного БПЛА, если его звуковая сигнатура содержится в библиотеке устройства). Может определять не только наличие дрона, но и по уровню звука - его высоту, скорость и направление приближения. Для грубой локализации можно использовать несколько микрофонных решёток, распределённых по местности.
Достоинства:

• В ближнем радиусе может обнаруживать все летательные аппараты, в том числе и работающие автономно
• Полностью пассивен
• Мобильность и возможность оперативного развёртывания
• Может обнаруживать БПЛА даже в условиях значительных радиоэлектронных помех
• Может применяться для закрытия «слепых окон» в работе других систем обнаружения

Недостатки:

• Фоновый шум снижает и без того невысокую эффективность устройства в несколько раз (в городе, при движении автоколонны, в условиях работы шумных приборов и механизмов)
• Малая дальность обнаружения (до 300 метров), чего явно не достаточно для принятия даже автоматизированного решения о противодействии в случае обнаружения БПЛА

Исходя из вышесказанного, считаем, что наиболее эффективными системами обнаружения дронов (БПЛА) являются радиочастотные сканеры. Мы производим такие радиочастотные сканеры, как ОД-711 «Око», ОД-712 «Ловец» и ОД-714 «Охотник», которые отличаются высокой эффективностью и большим радиусом обнаружения, при этом имея приемлемую цену.
Следует так же заметить, что системы обнаружения дронов являются малоэффективными без системы противодействия. В данной статье мы рассмотрим только противодействие путём постановки помех. Практически любой подавитель нашего производства может работать совместно с обнаружителем, в том числе и в автоматизированном режиме: http://protectionsystem.ru/podavitelidronov. Для совместной работы с системами обнаружения БПЛА наилучшим образом подходят следующие устройства: ПД-714 «Форт», ПД-702 «Цилиндр», ПД-704 «Периметр», ПД-715 «Форпост».

При этом работа в автоматическом режиме является предпочтительной, исходя из следующих предпосылок:
Средняя крейсерская скорость БПЛА составляет 60 км/ч (или 1 км/мин.). То есть за одну минуту БПЛА преодолевает в среднем 1 км. Таким образом, с момента обнаружения БПЛА даже на дальности, например, 3 км до приближения его в точку обнаружения проходит не более 3-х минут. А если учесть, что обнаружитель может быть расположен на границе контролируемой зоны, и БПЛА может быть обнаружен на меньшем расстоянии, то среднее время между обнаружением дрона и пересечением им границы контролируемой зоны составляет не больше 2-х минут. То есть у оператора есть не больше 2-х минут на принятие решения об активации системы противодействия! Такие сжатые временные рамки ставят перед оператором практически невыполнимое требование (постоянно находиться в режиме готовности без возможности отвлечься даже на небольшое время). По этой причине считаем, что активация системы противодействия в автоматическом режиме является наиболее правильным решением.
Так же следует заметить, что время между обнаружением БПЛА и его прибытием в точку расположения обнаружителя для видеокамер составляет не более 1,5 минут, а для микрофонов и вовсе смешные 30 секунд (что доказывает практическую бесполезность акустического метода обнаружения БПЛА).