A drónellenes radarokat elsősorban az 1000 méteres földszint feletti (AGL) alacsony magassági légtér pontos megfigyelésére tervezték. A dedikált jelfeldolgozó modulok és a nagy nyereségű antennák integrálásával hatékonyan rögzíthetik a földi objektumok, a légi célpontok és a különböző környezeti interferenciák által generált zűrzavarjeleket (lásd 2. ábra), így kiváló minőségű alapadattámogatást nyújtanak a későbbi célpont azonosításhoz, pályakövetéshez és az ellenintézkedésekkel kapcsolatos döntéshozatalhoz. A légiközlekedés általános légtér-besorolási szabványai szerint az 1000 méter alatti légteret egyértelműen alacsony magasságként határozzák meg, ezen belül a 100 méter alatti tartomány az ultraalacsony tengerszint feletti magasság. Ezt a területet olyan tényezők befolyásolják, mint a terep elzáródása és az épület tükröződése, ezért ezen a területen összetettebb a környezeti zűrzavar. Mindeközben megfelel a kis drónok tartóssági és működési igényeinek, így elsődleges tevékenységi forgatókönyvvé válik a fogyasztói légi fényképező drónok, ipari ellenőrző drónok és még néhány rosszindulatú drón esetében is. A jelenlegi drónellenes területen legszélesebb körben használt és technológiailag legfejlettebb radar, az impulzusos Doppler radar, például a drónok tipikus alacsony, lassú és kicsi (LSS) jellemzői jelentősen korlátozzák a radarrendszerek észlelési pontosságát, folyamatos stabilitását és interferencia-elhárító képességét több dimenzióból, beleértve a jelerősséget, a mozgásstabilitást és a repülési pályát (Ábra S), 3). Ez egyben alapvető műszaki kihívás is, amelyet prioritásként kell kezelni a drónellenes radarok tervezése, kutatása és fejlesztése, valamint teljesítményoptimalizálása során.
Először is, a drónok alapvető jellemzője – 'alacsony magasságban való repülés' - szigorú követelményeket támaszt a drónellenes radarok több forgatókönyv szerinti alkalmazkodóképességével és célmegkülönböztetési képességével szemben. Pontosan azonosítaniuk kell a különféle mozgó célpontokat a földön, alacsony magasságban és ultraalacsony magasságban különböző összetett terepen és környezetben, például városi épületekben, hegyvidéki dombokon és nyílt területeken, lefedve a gyalogosokat, a földi gépjárműveket, a vándorló madárrajokat, valamint a különböző méretű és repülési módú drónokat (pl. többrotoros, rögzített szárnyú, függőleges felszállás és leszállás). Annak érdekében, hogy csökkentsék a talaj zűrzavarának (például az épületfalak visszaverődésének, a terep hullámzásainak és a talaj növényzetének szóródásának) az észlelési eredményekre gyakorolt interferenciáját, egyes drónellenes radarok olyan optimalizálási stratégiát alkalmaznak, amely dinamikusan állítja be a dőlésszöget. A radarnyalábok besugárzási irányának, lefedettségi szögének és energiaeloszlásának valós idejű változtatásával aktívan elkerülik a koncentrált talajzűrű területeket, és javítják a céljelek jel-zaj arányát. Ennek a passzív elkerülési módszernek azonban nyilvánvaló technikai korlátai vannak, és hajlamos a magas 'fals negatív' arányra a drónok észlelésében. Mivel a legtöbb fogyasztói és ipari kis drón hagyományos üzemi légtere 100 méter alatt (ultraalacsony magasság) összpontosul, a radarnyalábokkal a dőlésszög beállítása után aligha lehet nem holtszögű lefedettséget elérni ezen a területen. Különösen az összetett terepeken, mint például a nagy sűrűségű városi épületek és a hegyi vízmosások, az okklúziós vakfoltok tovább bővülnek, és jelentősen megnő a hamis negatívok kockázata. Ezért egy hatékony és megbízható drónellenes radarrendszert kiforrott automatikus célfelismerő (ATR) képességgel kell felszerelni. Mélytanulási algoritmusokon keresztül kivonja, osztályozza és ellenőrzi a rögzített jeleket, pontosan megkülönböztetve a drón célpontjait a rendetlenségtől, a madaraktól és más interferenciaforrásoktól, alapvetően csökkentve a hamis negatívok és téves pozitívumok kockázatát, és biztosítja az észlelési eredmények megbízhatóságát.
Másodszor, a drónok sajátossága – 'kis méret' - rendkívül alacsony radarkeresztmetszetet (RCS) eredményez. A legtöbb kisméretű drón, különösen a fogyasztói többrotoros drónok RCS értéke mindössze 0,01-0,1 négyzetméter, ami jóval alacsonyabb, mint a hagyományos repülőgépeké, például vadászrepülőgépeké és helikoptereké. Az általuk visszavert radarjelek gyengék, és könnyen elfedhetik a környezeti zűrzavart és az elektromágneses interferenciát, ami nagy kihívás elé állítja a jelrögzítést. Ez a jellemző rendkívül magas követelményeket támaszt a radardetektorok érzékelési érzékenységével szemben, amelyeknek erős képességekkel kell rendelkezniük a gyenge jelek kivonásában, erősítésében és szűrésében. Miközben hatékonyan szűrik az elektromágneses interferenciát és a környezeti zűrzavart, széles érzékelési tartományt is le kell fedniük, hogy elérjék a 'nagy távolságú észlelés és rövid távolságú precíz helymeghatározás' kettős teljesítménycélját. Ennek az alapvető teljesítménycélnak a megvalósításának a magas észlelési és felismerési hitelességen kell alapulnia, ami egy 'hardver + algoritmus' együttműködési rendszer felépítését igényli többdimenziós műszaki optimalizálással. Hardver szinten frissítse az alapvető összetevőket, például a nagy érzékenységű antennákat és az alacsony zajszintű vevőket a jelvétel és az átalakítás hatékonyságának javítása érdekében. Az algoritmusok szintjén olyan fejlett technológiákat vezessen be, mint az adaptív szűrés, az impulzustömörítés és az állandó téves riasztási arány (CFAR) észlelése a gyenge céljelek felismerési képességének javítása érdekében. Ez biztosítja a gyenge céljelek pontos rögzítését, jellemző felismerését és stabil zárolását, elkerülve a jelek téves megítélésének és elhibázott megítélésének hatását a későbbi ellenintézkedési hivatkozások ártalmatlanítási hatékonyságára és pontosságára, valamint megfelel a gyakorlati alkalmazási forgatókönyvek igényeinek.
Végül a drónok jellemzője – 'lassú repülési sebesség' - szintén jelentős kihívásokat jelent a radarrendszerek stabil nyomkövető funkciójával szemben. A legtöbb kisméretű drón repülési sebessége 10-50 kilométer per óra között mozog, és néhány alacsony magasságban lebegő drón sebessége nullához közeli. Ebben a kis sebességű repülési állapotban mozgási jellemzőik alig különböztethetők meg az olyan zavaró célpontokétól, mint a lebegő rendetlenség, a lassan repülő madarak és a zuhanó tárgyak. A hagyományos nyomkövető algoritmusok aligha képesek hatékony megkülönböztetést elérni a sebességkülönbségek révén, ami nemcsak hogy nem képes folyamatosan és stabilan rögzíteni a drón célpontjait, hanem félrevezetheti a kiegészítő érzékelők, például az optikai és infravörös érzékelők megítélését is, ami adateltérésekhez és döntési hibákhoz vezethet a többérzékelős fúziós rendszerekben. Az ilyen eltérések tovább közvetítik az ellenintézkedési egységeket a pilóta nélküli légijármű-rendszer (C-UAS) megoldásaiban, mint például az irányított zavaró berendezések, a fizikai elfogó eszközök és a lézeres ellenintézkedési rendszerek, ami késleltetett ellenintézkedési műveleteket és nem megfelelő pontosságot, a célzott drónok időbeni és hatékony elfogásának hiányát, sőt a környező célpont zavarását is okozhatja. A probléma megoldásához a radarrendszereknek magas pásztázási frissítési sebességgel és gyors célfelismerési képességekkel kell rendelkezniük. A nyaláb pásztázási gyakoriságának növelésével, a dinamikus nyomkövető algoritmusok és a célpálya előrejelzési modellek optimalizálásával valós időben frissíthetik a célmozgás paramétereit (sebesség, pálya, attitűd, repülési trend), gyorsan megkülönböztethetik a kis sebességű drónokat a különböző zavaró célpontoktól, és valós idejű, pontos és folyamatos céladattámogatást nyújthatnak a későbbi ellenintézkedési egységek számára. Ez biztosítja a nyomon követési és ellenintézkedési kapcsolatok pontosságát és időszerűségét, teljes mértékben kielégítve az olyan gyakorlati forgatókönyvek gyors selejtezési igényeit, mint a biztonság, a katonai és az eseményvédelem.
