Τα ραντάρ κατά των drones έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να παρακολουθούν με ακρίβεια εναέριο χώρο σε χαμηλό υψόμετρο κάτω από 1.000 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους (AGL). Με την ενσωμάτωση αποκλειστικών μονάδων επεξεργασίας σήματος και κεραιών υψηλής απολαβής, μπορούν να συλλάβουν αποτελεσματικά σήματα ακαταστασίας που παράγονται από επίγεια αντικείμενα, εναέριους στόχους και διάφορες περιβαλλοντικές παρεμβολές (βλ. Εικόνα 2), παρέχοντας βασική υποστήριξη δεδομένων υψηλής ποιότητας για επακόλουθη αναγνώριση στόχων, παρακολούθηση τροχιάς και λήψη αποφάσεων αντιμέτρων. Σύμφωνα με τα γενικά πρότυπα ταξινόμησης εναέριου χώρου στον τομέα της αεροπορίας, ο εναέριος χώρος κάτω των 1.000 μέτρων ορίζεται σαφώς ως χαμηλό υψόμετρο, μεταξύ των οποίων η εμβέλεια κάτω των 100 μέτρων είναι εξαιρετικά χαμηλό υψόμετρο. Επηρεασμένη από παράγοντες όπως η απόφραξη του εδάφους και οι αντανακλάσεις των κτιρίων, αυτή η περιοχή έχει πιο περίπλοκη περιβαλλοντική ακαταστασία. Εν τω μεταξύ, ανταποκρίνεται στις ανάγκες αντοχής και λειτουργίας των μικρών drones, καθιστώντας έτσι ένα πρωταρχικό σενάριο δραστηριότητας για drones αεροφωτογράφησης καταναλωτών, drones βιομηχανικής επιθεώρησης, ακόμη και ορισμένων drones που χρησιμοποιούνται κακόβουλα. Λαμβάνοντας το ραντάρ παλμικού Doppler, το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο και τεχνολογικά ώριμο ραντάρ στο τρέχον πεδίο anti-drone, για παράδειγμα, τα τυπικά χαρακτηριστικά Low, Slow, and Small (LSS) των drones θα περιορίσουν σημαντικά την ακρίβεια ανίχνευσης, τη συνεχή σταθερότητα και την ικανότητα κατά της παρεμβολής των συστημάτων ραντάρ από πολλαπλές διαστάσεις (συμπεριλαμβανομένου του σήματος σε πτήση, αντοχής ραντάρ, κίνησης). φαίνεται στο σχήμα 3). Αυτή είναι επίσης μια βασική τεχνική πρόκληση που πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στο σχεδιασμό, την έρευνα και την ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των ραντάρ κατά των drones.
Πρώτον, το βασικό χαρακτηριστικό των drones — 'πτήση σε χαμηλό ύψος' - θέτει αυστηρές απαιτήσεις σχετικά με την προσαρμοστικότητα σε πολλά σενάρια και την ικανότητα διάκρισης στόχων των ραντάρ κατά των drones. Πρέπει να προσδιορίζουν με ακρίβεια διάφορους κινούμενους στόχους στο έδαφος, σε χαμηλό και εξαιρετικά χαμηλό υψόμετρο σε διαφορετικά σύνθετα εδάφη και περιβάλλοντα, όπως αστικά κτίρια, ορεινούς λόφους και ανοιχτές περιοχές, που καλύπτουν πεζούς, οχήματα εδάφους, μεταναστευτικά σμήνη πτηνών, καθώς και drones διαφορετικών μεγεθών και τρόπων πτήσης (π.χ. Για να μειωθεί η παρεμβολή της ακαταστασίας του εδάφους (όπως αντανακλάσεις τοίχου κτιρίου, παρεμβολές κυματισμών εδάφους και διασπορά βλάστησης εδάφους) στα αποτελέσματα ανίχνευσης, ορισμένα ραντάρ anti-drone υιοθετούν μια στρατηγική βελτιστοποίησης δυναμικής προσαρμογής της γωνίας κλίσης. Αλλάζοντας σε πραγματικό χρόνο την κατεύθυνση ακτινοβολίας, τη γωνία κάλυψης και την κατανομή ενέργειας των ακτίνων ραντάρ, αποφεύγουν ενεργά περιοχές με συγκεντρωμένη ακαταστασία εδάφους και βελτιώνουν την αναλογία σήματος προς θόρυβο των σημάτων στόχου. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος παθητικής αποφυγής έχει προφανείς τεχνικούς περιορισμούς και είναι επιρρεπής σε υψηλό 'ψευδώς αρνητικό ποσοστό' στην ανίχνευση drone. Δεδομένου ότι ο συμβατικός επιχειρησιακός εναέριος χώρος των περισσότερων καταναλωτικών και βιομηχανικών μικρών drones είναι συγκεντρωμένος κάτω από 100 μέτρα (πολύ χαμηλό υψόμετρο), οι ακτίνες ραντάρ δύσκολα μπορούν να επιτύχουν κάλυψη χωρίς νεκρή γωνία αυτής της περιοχής μετά την προσαρμογή της γωνίας βήματος. Ειδικά σε πολύπλοκα εδάφη όπως αστικά κτίρια υψηλής πυκνότητας και ορεινές ρεματιές, τα τυφλά σημεία απόφραξης επεκτείνονται περαιτέρω και ο κίνδυνος ψευδώς αρνητικών αυξάνεται σημαντικά. Επομένως, ένα αποτελεσματικό και αξιόπιστο σύστημα ραντάρ κατά των drone πρέπει να είναι εξοπλισμένο με ώριμη ικανότητα αυτόματης αναγνώρισης στόχου (ATR). Μέσω αλγορίθμων βαθιάς μάθησης, εξάγει, ταξινομεί και επαληθεύει τα ληφθέντα σήματα, διακρίνοντας με ακρίβεια τους στόχους των drone από την ακαταστασία, τα πουλιά και άλλες πηγές παρεμβολών, μειώνοντας ουσιαστικά τους κινδύνους ψευδών αρνητικών και ψευδώς θετικών και διασφαλίζοντας την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων ανίχνευσης.
Δεύτερον, το εγγενές χαρακτηριστικό των drones — 'μικρό μέγεθος' - έχει ως αποτέλεσμα μια εξαιρετικά χαμηλή διατομή ραντάρ (RCS). Η τιμή RCS των περισσότερων μικρών drones, ειδικά των καταναλωτικών drones με πολλαπλούς ρότορες, είναι μόνο 0,01-0,1 τετραγωνικά μέτρα, πολύ χαμηλότερη από αυτή των παραδοσιακών αεροσκαφών όπως τα μαχητικά αεροσκάφη και τα ελικόπτερα. Τα σήματα ραντάρ που αντανακλώνται από αυτά είναι αδύναμα και καλύπτονται εύκολα από περιβαλλοντική ακαταστασία και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, θέτοντας μεγάλες προκλήσεις στη λήψη σήματος. Αυτό το χαρακτηριστικό θέτει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις στην ευαισθησία ανίχνευσης των ανιχνευτών ραντάρ, οι οποίοι πρέπει να έχουν ισχυρές δυνατότητες στην εξαγωγή ασθενούς σήματος, την ενίσχυση και το φιλτράρισμα. Ενώ φιλτράρουν αποτελεσματικά τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και την περιβαλλοντική ακαταστασία, πρέπει επίσης να καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα ανίχνευσης για την επίτευξη των διπλών στόχων απόδοσης της «ανίχνευσης μεγάλων αποστάσεων και ακριβούς εντοπισμού θέσης σε μικρή απόσταση». Η υλοποίηση αυτού του βασικού στόχου απόδοσης πρέπει να βασίζεται σε υψηλή αξιοπιστία ανίχνευσης και αναγνώρισης, που απαιτεί την κατασκευή ενός συνεργατικού συστήματος «υλισμικό + αλγόριθμος» μέσω πολυδιάστατης τεχνικής βελτιστοποίησης. Σε επίπεδο υλικού, αναβαθμίστε τα βασικά στοιχεία, όπως κεραίες υψηλής ευαισθησίας και δέκτες χαμηλού θορύβου, για να βελτιώσετε τη λήψη σήματος και την απόδοση μετατροπής. Σε επίπεδο αλγορίθμου, εισαγάγετε προηγμένες τεχνολογίες όπως προσαρμοστικό φιλτράρισμα, συμπίεση παλμών και ανίχνευση σταθερού ρυθμού ψευδούς συναγερμού (CFAR) για να βελτιώσετε την ικανότητα αναγνώρισης αδύναμων σημάτων στόχου. Αυτό διασφαλίζει την ακριβή σύλληψη, την αναγνώριση χαρακτηριστικών και το σταθερό κλείδωμα των αδύναμων σημάτων στόχου, αποφεύγοντας τον αντίκτυπο της εσφαλμένης εκτίμησης σήματος και της χαμένης κρίσης στην αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια απόρριψης των επακόλουθων συνδέσμων αντιμέτρων και καλύπτοντας τις ανάγκες πρακτικών σεναρίων εφαρμογής.
Τέλος, το χαρακτηριστικό των drones—«αργή ταχύτητα πτήσης»—θέτει επίσης σημαντικές προκλήσεις στη λειτουργία σταθερής παρακολούθησης των συστημάτων ραντάρ. Η ταχύτητα πτήσης των περισσότερων μικρών drones κυμαίνεται από 10 έως 50 χιλιόμετρα την ώρα και ορισμένα drones που λειτουργούν σε χαμηλό ύψος έχουν ταχύτητα κοντά στο μηδέν. Σε αυτήν την κατάσταση πτήσης χαμηλής ταχύτητας, τα χαρακτηριστικά κίνησής τους είναι ελάχιστα διακριτά από εκείνα των στόχων που παρεμβαίνουν, όπως η αιωρούμενη ακαταστασία, τα πτηνά που πετούν αργά και τα αντικείμενα που πέφτουν. Οι παραδοσιακοί αλγόριθμοι παρακολούθησης δύσκολα μπορούν να επιτύχουν αποτελεσματική διάκριση μέσω διαφορών ταχύτητας, οι οποίες όχι μόνο αποτυγχάνουν να κλειδώσουν συνεχώς και σταθερά τους στόχους των drone, αλλά μπορεί επίσης να παραπλανήσουν την κρίση των βοηθητικών αισθητήρων, όπως οι οπτικοί και υπέρυθροι αισθητήρες, οδηγώντας σε αποκλίσεις δεδομένων και σφάλματα λήψης αποφάσεων σε συστήματα σύντηξης πολλαπλών αισθητήρων. Τέτοιες αποκλίσεις θα μεταδοθούν περαιτέρω στις μονάδες αντίμετρων σε λύσεις Συστήματος Αντιμετώπισης Αεροσκαφών (C-UAS), όπως εξοπλισμός κατευθυντικής παρεμπόδισης, συσκευές φυσικής αναχαίτισης και συστήματα αντίμετρων λέιζερ, με αποτέλεσμα καθυστερημένες ενέργειες αντιμέτρων και ανεπαρκή ακρίβεια, αποτυχία αναχαίτισης drones με έγκαιρο και αποτελεσματικό στόχο. αθώους στόχους. Για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, τα συστήματα ραντάρ πρέπει να έχουν υψηλούς ρυθμούς ενημέρωσης σάρωσης και δυνατότητες γρήγορης αναγνώρισης στόχων. Αυξάνοντας τη συχνότητα σάρωσης δέσμης, βελτιστοποιώντας τους αλγορίθμους δυναμικής παρακολούθησης και τα μοντέλα πρόβλεψης τροχιάς στόχου, μπορούν να ενημερώνουν σε πραγματικό χρόνο τις παραμέτρους κίνησης στόχου (ταχύτητα, τροχιά, στάση, τάση πτήσης), να διακρίνουν γρήγορα τα drones χαμηλής ταχύτητας από διάφορους παρεμβαλλόμενους στόχους και να παρέχουν σε πραγματικό χρόνο, ακριβή και συνεχή υποστήριξη δεδομένων στόχων για μετέπειτα μονάδες. Αυτό διασφαλίζει την ακρίβεια και την επικαιρότητα των συνδέσεων παρακολούθησης και αντιμέτρων, καλύπτοντας πλήρως τις ανάγκες ταχείας απόρριψης πρακτικών σεναρίων όπως η ασφάλεια, η στρατιωτική προστασία και η προστασία από συμβάντα.
