Urban Anti-UAV: Základy charakteristik UAV

Pro racionální konstrukci městského obranného systému proti UAV je primárním předpokladem jasné pochopení složení jádra a cílových charakteristik systémů UAV. Základní architektura systému UAV se skládá ze dvou klíčových částí: za prvé, hardwarová platforma a podpůrný software dálkového ovladače (včetně systému pozemní stanice); za druhé, hardwarová platforma samotného UAV, softwarový systém a integrovaný hardwarový a softwarový modul palubního užitečného zatížení. Tyto dvě části realizují datovou interakci a přenos příkazů prostřednictvím obousměrných komunikačních spojů uplink a downlink. Provozní účinnost UAV podporují především čtyři základní prvky: příkazy dálkového ovládání, přenos obrazu, satelitní navigace a přednastavené vestavěné programy. Proto cílené přesné rušení a zachycování proti spektrálním charakteristikám různých elektromagnetických signálů na klíčových spojích, jako jsou komunikační spoje, navigace a určování polohy a přenos užitečného zatížení mise, může účinně blokovat tok informací a výrazně oslabit praktické provozní schopnosti UAV.

V současné době se hlavní cíl prevence a kontroly UAV v městském vzdušném prostoru zaměřuje na 'malé, lehké a mikro' UAV. Díky výhodám malých rozměrů a silného utajení mohou takové UAV flexibilně provádět úkoly, jako je skrytý průzkum, sledování s pevným bodem a přesné údery ve složitém městském prostředí, a mohou také provádět taktické akce, jako je fint diverze, což má významné inherentní výhody v městských operacích. Proto se efektivní protiopatření proti 'malým, lehkým a mikro' UAV stalo základním požadavkem na schopnosti při konstrukci městského anti-UAV operačního systému. Podle jejich kontrolních mechanismů a technických charakteristik lze takové UAV rozdělit do šesti kategorií, přičemž základní technické parametry a provozní charakteristiky každé kategorie jsou následující:

1. Bezpilotní letadla pro spotřebitele: Letové platformy s více rotory jsou hlavním proudem. Vyznačují se nízkými výrobními náklady a pohodlnými kanály pro přístup na trh s nízkou letovou výškou, nevýznamnými charakteristikami infračerveného záření a mírnou rychlostí letu. Takové UAV jsou vysoce závislé na signálech satelitní navigace a spojích přenosu dat. Jakmile jsou vystaveny elektromagnetickému rušení, obvykle spustí bezpečnostní ochranné strategie, jako je visení v pohotovostním režimu nebo nucené přistání. Přestože mají přednastavené mechanismy kontroly bezletové zóny, tato omezení jsou snadno technicky prolomitelná, což představuje riziko modifikace a využití zločinci; jejich komunikační frekvenční pásma většinou přijímají konvenční frekvence 2,4 GHz nebo 5,8 GHz a odpovídající systém detekční a řídicí techniky je relativně vyspělý.

2. 
   

3. Bezpilotní letouny s pevným křídlem: Spoléhají na tah nebo tah poskytovaný energetickými zařízeními pro let a generují vztlak prostřednictvím pevných křídel na trupu. Mají výhody, jako je vysoká rychlost letu, široké provozní pokrytí, dlouhá výdrž a vysoká účinnost mise. Takové UAV však mají zjevná omezení: vysoký technický práh pro provoz, vysoký koeficient letového rizika, relativně omezenou dobu vzdušné odolnosti a vysoké požadavky na rovinnost a otevřenost míst vzletu; protože potřebují zahájit operační útoky z velkých nadmořských výšek ve městech, jejich letové trajektorie jsou snadno zachyceny zařízením pro detekci velkých výšek, což má za následek nízkou obtížnost protiopatření.

4. 4G/5G UAV: ​​Spoléhají na veřejné sítě komunikačních základnových stanic 4G/5G, aby dosáhly dálkového ovládání, které může prolomit limit vzdálenosti tradičních spojů a má vlastnosti, jako je silná kompatibilita, velká komunikační kapacita přenosu dat a dlouhá ovládací vzdálenost. Jejich režim dálkového ovládání značně zvyšuje obtížnost detekce a identifikace řídicích signálů a signálů přenosu obrazu, ale jejich provozní využití je přísně omezeno radiačním pokrytím základnových stanic 4G/5G, což ztěžuje provádění letových operací ve velkých výškách; mohou vykazovat dobrou efektivitu využití v prostředí s nízkou nadmořskou výškou pod 50 m, ale komunikační latence je obvykle vyšší než 100~200 ms, což je obtížné splnit taktické potřeby vysokorychlostního cestování ve složitém městském prostředí.

5. WiFi UAV: ​​Vybavené moduly pro přenos obrazu WiFi, založené na univerzálních komunikačních protokolech WiFi, mohou přímo realizovat ovládání a náhled obrazu prostřednictvím chytrých terminálů, jako jsou mobilní telefony a tablety, s jednoduchými a pohodlnými provozními procesy. S popularizací a aplikací sítí 5G se dále zlepšila přesnost ovládání a kvalita přenosu obrazu WiFi UAV. Efektivní přenosová vzdálenost obrazu, omezená technickými vlastnostmi WiFi komunikace, je většinou omezena na dosah několika stovek metrů a je snadno zablokována městskými budovami, což vede k přerušení komunikačního signálu. Obvykle jej lze použít pouze v prostředí s nerušenou viditelností na krátké vzdálenosti.

6. Bezpilotní letouny vybavené speciálními technologiemi: Takovéto bezpilotní letouny rozšiřují provozní schopnosti integrací vyhrazených technických modulů, zejména čtyř typů: bezpilotní letouny s vylepšenou satelitní navigací jsou vybaveny moduly pro určování polohy GPS, a i když dojde ke ztrátě signálu přenosu obrazu, mohou stále dokončit stanovené úkoly na základě předem nastaveného plánování trasy GPS; Inerciální navigační UAV mají plně procesní schopnosti autonomního řízení letu a nepotřebují ovládání v reálném čase nebo interakci obrazových informací s pozemní stanicí, ale parametry mise je třeba předem načíst a nelze je během letu upravovat; UAV pro porovnávání obrazu se spoléhají na předem zaznamenané cílové databáze optických funkcí a mohou nezávisle dokončit úkoly pro hledání cíle, dynamické sledování, přesné zamykání a údery v určené oblasti; Bezpilotní letouny přizpůsobené terénu mohou automaticky upravit výšku letu podle terénu, obvykle létají v ultranízkých nadmořských výškách v rozmezí od několika metrů do desítek metrů, a vyhnout se radarové a rádiové detekci s krytím nepořádku na zemi. V hustě osídlených městských jádrových oblastech je však jejich využití vzhledem ke složitosti prostředí extrémně obtížné.

Přestože bylo vydáno více zásad a předpisů k regulaci a kontrole letových aktivit UAV v městském vzdušném prostoru, fenomén nelegálního letu UAV (tzv. 'černý let') stále přetrvává a často dochází k náhlým bezpečnostním nehodám, jako jsou havárie UAV, ztráta signálu a kolize budov. Tyto problémy nejenže představují závažná skrytá nebezpečí pro preventivní a kontrolní práci ve veřejné bezpečnosti ve městech, ale také přímo ohrožují klíčové městské cíle, kritické důležité oblasti a bezpečnost velkých událostí. Zejména v současném kontextu eskalujících velmocenských konfrontací, překrývajících se domácích a zahraničních rozporů a častých provokací nestabilních faktorů v okolních oblastech, jakmile budou takováto bezpilotní letadla použita teroristy, nepřátelskými silami nebo extrémními zločinci k provádění sabotážních aktivit a vytváření extrémních incidentů ohrožení bezpečnosti letectví v klíčových městech, vyvolá to rozsáhlou sociální paniku a nepříznivé dopady, které mají za následek nezměrné ztráty na majetku.