Anti-UAV urbano: fundamentos de las características de los UAV

Para construir racionalmente un sistema de defensa urbano anti-UAV, un prerrequisito principal es una comprensión clara de la composición central y las características de los objetivos de los sistemas UAV. La arquitectura central de un sistema UAV consta de dos partes clave: primero, la plataforma de hardware y el software de soporte del controlador remoto (incluido el sistema de estación terrestre); en segundo lugar, la plataforma de hardware del propio UAV, el sistema de software y el módulo de hardware y software integrado de la carga útil a bordo. Estas dos partes realizan la interacción de datos y la transmisión de comandos a través de enlaces de comunicación bidireccionales de enlace ascendente y descendente. La eficacia operativa de los UAV se basa principalmente en cuatro elementos centrales: comandos de control remoto, transmisión de imágenes, navegación por satélite y programas integrados preestablecidos. Por lo tanto, la interferencia e interceptación de precisión dirigida contra las características espectrales de diversas señales electromagnéticas en enlaces clave, como enlaces de comunicación, navegación y posicionamiento, y transmisión de carga útil de la misión, pueden bloquear eficazmente el flujo de información y debilitar significativamente las capacidades operativas prácticas de los UAV.

Actualmente, el objetivo principal de la prevención y el control de los UAV en el espacio aéreo urbano se centra en los UAV 'pequeños, ligeros y micro'. Basándose en las ventajas de un tamaño pequeño y un fuerte ocultamiento, estos vehículos aéreos no tripulados pueden llevar a cabo de manera flexible tareas como reconocimiento encubierto, vigilancia de puntos fijos y ataques de precisión en entornos urbanos complejos, y también pueden realizar acciones tácticas como fintas de desvío, lo que posee importantes ventajas inherentes en las operaciones urbanas. Por lo tanto, la contramedida eficaz contra los UAV 'pequeños, ligeros y micro' se ha convertido en un requisito de capacidad central en la construcción de un sistema operativo urbano anti-UAV. Según sus mecanismos de control y características técnicas, dichos vehículos aéreos no tripulados se pueden subdividir en seis categorías, siendo los parámetros técnicos básicos y las características operativas de cada categoría los siguientes:

1. UAV de consumo: las plataformas de vuelo multirrotor son la corriente principal. Presentan bajos costos de fabricación y convenientes canales de acceso al mercado, con baja altitud de vuelo, características de radiación infrarroja insignificantes y velocidad de vuelo moderada. Estos vehículos aéreos no tripulados dependen en gran medida de las señales de navegación por satélite y de los enlaces de transmisión de datos. Una vez sometidos a interferencias electromagnéticas, suelen desencadenar estrategias de protección de seguridad, como el vuelo estacionario en modo de espera o el aterrizaje forzoso. Aunque tienen mecanismos de control de zonas de exclusión aérea preestablecidos, estas restricciones son técnicamente fáciles de vulnerar, lo que plantea el riesgo de que los delincuentes las modifiquen y utilicen; sus bandas de frecuencia de comunicación adoptan en su mayoría frecuencias convencionales de 2,4 GHz o 5,8 GHz, y el sistema de tecnología de detección y control correspondiente es relativamente maduro.

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3. UAV de ala fija: dependen del empuje o tracción proporcionados por dispositivos de potencia para volar y generan sustentación a través de alas fijas en el fuselaje. Tienen ventajas como una velocidad de vuelo rápida, una amplia cobertura operativa, un tiempo de resistencia prolongado y una alta eficiencia de la misión. Sin embargo, estos vehículos aéreos no tripulados tienen limitaciones obvias: un alto umbral técnico de operación, un alto coeficiente de riesgo de vuelo, un tiempo de resistencia al aire relativamente limitado y altos requisitos de planitud y apertura de los lugares de despegue; Dado que necesitan lanzar ataques operativos desde grandes altitudes en las ciudades, sus trayectorias de vuelo son fácilmente capturadas por equipos de detección de gran altitud, lo que resulta en una baja dificultad para contramedidas.

4. UAV 4G/5G: dependen de redes públicas de estaciones base de comunicación 4G/5G para lograr el control remoto, que puede superar el límite de distancia de los enlaces tradicionales y tienen características como una gran compatibilidad, una gran capacidad de transmisión de datos de comunicación y una larga distancia de control. Su modo de control remoto aumenta en gran medida la dificultad de detectar e identificar señales de control y señales de transmisión de imágenes, pero su uso operativo está estrictamente limitado por la cobertura de radiación de las estaciones base 4G/5G, lo que dificulta la realización de operaciones de vuelo a gran altitud; pueden ejercer una buena eficiencia de uso en entornos de baja altitud por debajo de 50 m, pero la latencia de comunicación suele ser superior a 100 ~ 200 ms, lo que es difícil de satisfacer las necesidades tácticas de los viajes de alta velocidad en entornos urbanos complejos.

5. UAV WiFi: Equipados con módulos de transmisión de imágenes WiFi, basados ​​en protocolos de comunicación WiFi universales, pueden realizar directamente el control y la vista previa de imágenes a través de terminales inteligentes como teléfonos móviles y tabletas, con procesos de operación simples y convenientes. Con la popularización y aplicación de las redes 5G, la precisión del control y la calidad de transmisión de imágenes de los UAV WiFi se han mejorado aún más. Sin embargo, limitada por las características técnicas de la comunicación WiFi, la distancia efectiva de transmisión de imágenes se limita principalmente a un rango de varios cientos de metros y los edificios urbanos la bloquean fácilmente, lo que provoca la interrupción de la señal de comunicación. Por lo general, solo se puede utilizar en entornos de línea de visión sin obstáculos de corta distancia.

6. UAV equipados con tecnologías especiales: Estos UAV mejoran las capacidades operativas mediante la integración de módulos técnicos dedicados, que incluyen principalmente cuatro tipos: los UAV mejorados con navegación por satélite están equipados con módulos de posicionamiento GPS, e incluso si se pierde la señal de transmisión de imágenes, aún pueden completar las tareas establecidas basándose en la planificación de seguimiento GPS preestablecida; los UAV de navegación inercial tienen capacidades de control de vuelo autónomo de proceso completo y no necesitan control en tiempo real ni interacción de información de imagen con la estación terrestre, pero los parámetros de la misión deben estar precargados y no pueden modificarse durante el vuelo; los UAV de comparación de imágenes se basan en bases de datos de características ópticas de objetivos pregrabadas y pueden completar de forma independiente tareas de búsqueda de objetivos, seguimiento dinámico, bloqueo preciso y ataque dentro de un área designada; Los UAV que se adaptan al terreno pueden ajustar automáticamente la altitud de vuelo según el terreno, normalmente volando a altitudes ultrabajas que van desde varios metros hasta decenas de metros, y evitar la detección de radar y radio con la cobertura del obstáculo del suelo. Sin embargo, en zonas centrales urbanas densamente pobladas, su uso es extremadamente difícil debido a la complejidad del entorno.

Aunque se han emitido múltiples políticas y regulaciones para regular y controlar las actividades de vuelo de vehículos aéreos no tripulados en el espacio aéreo urbano, el fenómeno de los vuelos ilegales de vehículos aéreos no tripulados (el llamado 'vuelo negro') aún persiste, y ocurren con frecuencia accidentes repentinos de seguridad como accidentes de vehículos aéreos no tripulados, pérdida de señal y colisiones de edificios. Estos problemas no sólo plantean graves peligros ocultos para el trabajo de prevención y control de la seguridad pública urbana, sino que también constituyen una amenaza directa a los objetivos clave del núcleo urbano, áreas críticas importantes y la seguridad de eventos importantes. Especialmente en el contexto actual de escalada de confrontaciones en los juegos de grandes poderes, contradicciones nacionales y extranjeras superpuestas y frecuentes provocaciones de factores inestables en las áreas circundantes, una vez que dichos vehículos aéreos no tripulados sean utilizados por terroristas, fuerzas hostiles o delincuentes extremos para llevar a cabo actividades de sabotaje y crear incidentes de amenazas extremas a la seguridad aérea en ciudades clave, se desencadenará un pánico social generalizado e impactos adversos, lo que resultará en víctimas y pérdidas de propiedades inconmensurables.