Urban Anti-UAV: Fundamentals of UAV Characteristics

For rationelt at konstruere et urbant anti-UAV-forsvarssystem er en klar forståelse af kernesammensætningen og målkarakteristika for UAV-systemer en primær forudsætning. Kernearkitekturen i et UAV-system består af to nøgledele: For det første hardwareplatformen og understøttende software til fjernbetjeningen (inklusive jordstationssystemet); for det andet hardwareplatformen for selve UAV'en, softwaresystemet og det integrerede hardware- og softwaremodul for den indbyggede nyttelast. Disse to dele realiserer datainteraktion og kommandotransmission gennem uplink og downlink tovejskommunikationsforbindelser. Den operationelle effektivitet af UAV'er understøttes hovedsageligt af fire kerneelementer: fjernbetjeningskommandoer, billedtransmission, satellitnavigation og forudindstillede indbyggede programmer. Derfor kan målrettet præcisionsjamming og aflytning mod de spektrale karakteristika af forskellige elektromagnetiske signaler ved nøgleforbindelser såsom kommunikationsforbindelser, navigation og positionering og missionsnyttelasttransmission effektivt blokere informationsstrømmen og væsentligt svække de praktiske operationelle muligheder for UAV'er.

I øjeblikket er kernemålet for UAV-forebyggelse og kontrol i byluftrummet fokuseret på 'små, lette og mikro' UAV'er. Ved at stole på fordelene ved lille størrelse og stærk tilsløring kan sådanne UAV'er fleksibelt udføre opgaver såsom skjult rekognoscering, overvågning af faste punkter og præcisionsangreb i komplekse bymiljøer og kan også udføre taktiske handlinger såsom finteafledning, der har betydelige iboende fordele i byoperationer. Derfor er den effektive modforanstaltning mod 'små, lette og mikro' UAV'er blevet et centralt kapacitetskrav i konstruktionen af ​​et urbant anti-UAV-operativsystem. I henhold til deres kontrolmekanismer og tekniske karakteristika kan sådanne UAV'er opdeles i seks kategorier, med de centrale tekniske parametre og operationelle karakteristika for hver kategori som følger:

1. UAV'er i forbrugerkvalitet: Flyveplatforme med flere rotorer er mainstream. De har lave produktionsomkostninger og bekvemme markedsadgangskanaler med lav flyvehøjde, ubetydelige infrarøde strålingskarakteristika og moderat flyvehastighed. Sådanne UAV'er er meget afhængige af satellitnavigationssignaler og datatransmissionsforbindelser. Når de først er blevet udsat for elektromagnetisk interferens, udløser de normalt sikkerhedsbeskyttelsesstrategier som f.eks. at svæve på standby eller tvungen landing. Selvom de har forudindstillede flyveforbudszonekontrolmekanismer, er disse restriktioner let teknisk knækkede, hvilket udgør en risiko for ændring og udnyttelse af kriminelle; deres kommunikationsfrekvensbånd anvender for det meste konventionelle frekvenser på 2,4 GHz eller 5,8 GHz, og det tilsvarende detektions- og kontrolteknologisystem er relativt modent.

2. 
   

3. UAV'er med faste vinger: De er afhængige af tryk eller træk leveret af kraftanordninger til flyvning og genererer løft gennem faste vinger på flykroppen. De har fordele såsom hurtig flyvehastighed, bred operationsdækning, lang udholdenhedstid og høj missionseffektivitet. Sådanne UAV'er har imidlertid indlysende begrænsninger: høj teknisk tærskel for drift, høj flyverisikokoefficient, relativt begrænset luftudholdenhedstid og høje krav til fladheden og åbenheden af ​​startsteder; da de er nødt til at iværksætte operationelle angreb fra stor højde i byer, fanges deres flyvebaner let af højhøjdedetektionsudstyr, hvilket resulterer i lav modforanstaltninger.

4. 4G/5G UAV'er: De er afhængige af offentlige 4G/5G kommunikationsbasestationsnetværk for at opnå fjernstyring, som kan bryde gennem afstandsgrænsen for traditionelle links, og har karakteristika såsom stærk kompatibilitet, stor kommunikationsdatatransmissionskapacitet og lang kontrolafstand. Deres fjernbetjeningstilstand øger i høj grad vanskeligheden ved at detektere og identificere kontrolsignaler og billedtransmissionssignaler, men deres operationelle brug er strengt begrænset af strålingsdækningen af ​​4G/5G basestationer, hvilket gør det vanskeligt at udføre flyveoperationer i høj højde; de kan udøve god brugseffektivitet i lavhøjdemiljøer under 50 m, men kommunikationsforsinkelsen er normalt over 100~200 ms, hvilket er vanskeligt at opfylde de taktiske behov for højhastighedsrejser i komplekse bymiljøer.

5. WiFi-UAV'er: Udstyret med WiFi-billedtransmissionsmoduler, baseret på universelle WiFi-kommunikationsprotokoller, kan de direkte realisere kontrol og billedforhåndsvisning gennem smarte terminaler såsom mobiltelefoner og tablets, med enkle og bekvemme betjeningsprocesser. Med populariseringen og anvendelsen af ​​5G-netværk er kontrolnøjagtigheden og billedoverførselskvaliteten af ​​WiFi UAV'er blevet yderligere forbedret. Begrænset af de tekniske egenskaber ved WiFi-kommunikation er den effektive billedtransmissionsafstand for det meste begrænset til en rækkevidde på flere hundrede meter, og den blokeres let af bybygninger, der fører til kommunikationssignalafbrydelse. Normalt kan den kun bruges i uhindret uhindret kortdistancemiljøer.

6. UAV'er udstyret med specielle teknologier: Sådanne UAV'er forbedrer operationelle kapaciteter ved at integrere dedikerede tekniske moduler, hovedsageligt inklusive fire typer: satellitnavigationsforbedrede UAV'er er udstyret med GPS-positioneringsmoduler, og selvom billedtransmissionssignalet går tabt, kan de stadig fuldføre de etablerede opgaver afhængigt af den forudindstillede GPS-sporplanlægning; inerti-navigation-UAV'er har fuld-process autonome flyvekontrolkapaciteter og behøver ikke realtidskontrol eller billedinformationsinteraktion med jordstationen, men missionsparametrene skal være forudindlæst og kan ikke ændres under flyvningen; billedmatchende UAV'er er afhængige af forudindspillede optiske måldatabaser og kan uafhængigt fuldføre målsøgning, dynamisk sporing, præcis låsning og angrebsopgaver inden for et udpeget område; terrænmatchende UAV'er kan automatisk justere flyvehøjden i overensstemmelse med terrænet, normalt flyvende i ultralave højder, der spænder fra adskillige meter til snesevis af meter, og undgå radar- og radiodetektering med dækning af jordrod. Men i tæt befolkede bykerneområder er deres anvendelse ekstremt vanskelig på grund af miljøets kompleksitet.

Selvom der er udstedt adskillige politikker og regler for at regulere og kontrollere UAV-flyvningsaktiviteter i byluftrummet, fortsætter fænomenet med ulovlig UAV-flyvning (såkaldt 'sort flyvning') stadig, og pludselige sikkerhedsulykker såsom UAV-nedbrud, signaltab og bygningskollisioner forekommer hyppigt. Disse problemer udgør ikke kun alvorlige skjulte farer for forebyggelse og kontrol i byernes offentlige sikkerhed, men udgør også en direkte trussel mod bykernens nøglemål, vigtige vigtige områder og større begivenhedssikkerhed. Især i den nuværende kontekst med eskalerende stormagtskonfrontationer, overlappende indenlandske og udenlandske modsætninger og hyppige provokationer fra ustabile faktorer i de omkringliggende områder, vil det udløse omfattende social panik og katastrofer, når sådanne UAV'er bliver brugt af terrorister, fjendtlige styrker eller ekstreme kriminelle til at udføre sabotageaktiviteter og skabe ekstreme luftsikkerhedstrusler i nøglebyer. tab.