Stedelijke anti-UAV: grondbeginselen van UAV-kenmerken

Om op rationele wijze een stedelijk anti-UAV-verdedigingssysteem te construeren, is een duidelijk begrip van de kernsamenstelling en doelkenmerken van UAV-systemen een primaire voorwaarde. De kernarchitectuur van een UAV-systeem bestaat uit twee belangrijke onderdelen: ten eerste het hardwareplatform en de ondersteunende software van de afstandsbediening (inclusief het grondstationsysteem); ten tweede het hardwareplatform van de UAV zelf, het softwaresysteem en de geïntegreerde hardware- en softwaremodule van de lading aan boord. Deze twee delen realiseren data-interactie en commandotransmissie via uplink en downlink bidirectionele communicatieverbindingen. De operationele effectiviteit van UAV's wordt voornamelijk ondersteund door vier kernelementen: opdrachten voor afstandsbediening, beeldoverdracht, satellietnavigatie en vooraf ingestelde ingebouwde programma's. Daarom kan gerichte precisiejamming en onderschepping van de spectrale kenmerken van verschillende elektromagnetische signalen op belangrijke schakels zoals communicatieverbindingen, navigatie en positionering, en transmissie van nuttige lading van missies de informatiestroom effectief blokkeren en de praktische operationele capaciteiten van UAV's aanzienlijk verzwakken.

Momenteel is het kerndoel van UAV-preventie en -controle in het stedelijke luchtruim gericht op 'kleine, lichte en micro' UAV's. Dergelijke UAV's vertrouwen op de voordelen van een klein formaat en sterke verberging en kunnen op flexibele wijze taken uitvoeren zoals geheime verkenningen, surveillance op een vast punt en precisieaanvallen in complexe stedelijke omgevingen, en kunnen ook tactische acties uitvoeren zoals schijnafleiding, wat aanzienlijke inherente voordelen bezit bij stedelijke operaties. Daarom is de effectieve tegenmaatregel tegen 'kleine, lichte en micro' UAV's een kernvereiste geworden bij de constructie van een operationeel stedelijk anti-UAV-systeem. Op basis van hun controlemechanismen en technische kenmerken kunnen dergelijke UAV's worden onderverdeeld in zes categorieën, waarbij de technische kernparameters en operationele kenmerken van elke categorie als volgt zijn:

1. UAV's van consumentenkwaliteit: vluchtplatforms met meerdere rotoren zijn de mainstream. Ze beschikken over lage productiekosten en handige markttoegangskanalen, met een lage vlieghoogte, onbeduidende infraroodstralingseigenschappen en een gematigde vliegsnelheid. Dergelijke UAV's zijn sterk afhankelijk van satellietnavigatiesignalen en datatransmissieverbindingen. Als ze eenmaal zijn blootgesteld aan elektromagnetische interferentie, activeren ze meestal veiligheidsstrategieën, zoals stand-by blijven hangen of een noodlanding maken. Hoewel ze vooraf ingestelde controlemechanismen voor no-flyzones hebben, kunnen deze beperkingen technisch gemakkelijk worden gekraakt, waardoor het risico bestaat dat ze worden gewijzigd en gebruikt door criminelen; hun communicatiefrequentiebanden gebruiken meestal conventionele frequenties van 2,4 GHz of 5,8 GHz, en het overeenkomstige detectie- en controletechnologiesysteem is relatief volwassen.

2. 
   

3. UAV's met vaste vleugels: ze zijn voor hun vlucht afhankelijk van de stuwkracht of trekkracht van elektrische apparaten en genereren lift via vaste vleugels op de romp. Ze hebben voordelen zoals een hoge vliegsnelheid, een breed operatiebereik, een lange uithoudingsvermogen en een hoge missie-efficiëntie. Dergelijke UAV's hebben echter duidelijke beperkingen: hoge technische drempelwaarden voor gebruik, hoge vluchtrisicocoëfficiënt, relatief beperkte luchtduurzaamheid en hoge eisen aan de vlakheid en openheid van startlocaties; Omdat ze operationele aanvallen moeten lanceren vanaf grote hoogten in steden, kunnen hun vliegtrajecten gemakkelijk worden vastgelegd door detectieapparatuur op grote hoogte, wat resulteert in weinig problemen met tegenmaatregelen.

4. 4G/5G UAV's: Ze vertrouwen op openbare 4G/5G-communicatiebasisstationnetwerken om afstandsbediening te bereiken, die de afstandslimiet van traditionele verbindingen kan doorbreken, en kenmerken heeft zoals sterke compatibiliteit, grote communicatiedatatransmissiecapaciteit en lange controleafstand. Hun afstandsbedieningsmodus vergroot de moeilijkheid bij het detecteren en identificeren van besturingssignalen en beeldtransmissiesignalen enorm, maar hun operationele gebruik wordt strikt beperkt door de stralingsdekking van 4G/5G-basisstations, waardoor het moeilijk wordt om vluchten op grote hoogte uit te voeren; ze kunnen een goede gebruiksefficiëntie uitoefenen in omgevingen op lage hoogte van minder dan 50 m, maar de communicatielatentie ligt meestal boven de 100 ~ 200 ms, wat moeilijk is om te voldoen aan de tactische behoeften van hogesnelheidsreizen in complexe stedelijke omgevingen.

5. WiFi UAV's: Uitgerust met WiFi-beeldoverdrachtmodules, gebaseerd op universele WiFi-communicatieprotocollen, kunnen ze direct controle en beeldvoorbeeld realiseren via slimme terminals zoals mobiele telefoons en tablets, met eenvoudige en handige bedieningsprocessen. Met de popularisering en toepassing van 5G-netwerken zijn de besturingsnauwkeurigheid en de beeldoverdrachtkwaliteit van WiFi-UAV's verder verbeterd. Echter, beperkt door de technische kenmerken van WiFi-communicatie, is de effectieve afstand voor beeldoverdracht meestal beperkt tot een bereik van enkele honderden meters, en wordt deze gemakkelijk geblokkeerd door stedelijke gebouwen, wat leidt tot onderbreking van het communicatiesignaal. Normaal gesproken kan het alleen worden gebruikt in omgevingen met een onbelemmerde zichtlijn over korte afstanden.

6. UAV's uitgerust met speciale technologieën: Dergelijke UAV's verbeteren de operationele capaciteiten door speciale technische modules te integreren, voornamelijk bestaande uit vier typen: UAV's met satellietnavigatie zijn uitgerust met GPS-positioneringsmodules, en zelfs als het beeldoverdrachtsignaal verloren gaat, kunnen ze nog steeds de gevestigde taken voltooien, vertrouwend op de vooraf ingestelde GPS-trackplanning; traagheidsnavigatie-UAV's beschikken over volledige autonome vluchtcontrolemogelijkheden en hebben geen real-time besturing of beeldinformatie-interactie met het grondstation nodig, maar de missieparameters moeten vooraf worden geladen en kunnen tijdens de vlucht niet worden gewijzigd; UAV's voor het matchen van afbeeldingen vertrouwen op vooraf opgenomen databases met optische kenmerken van doelen en kunnen onafhankelijk doelzoekopdrachten, dynamische tracking, nauwkeurige vergrendeling en aanvalstaken binnen een aangewezen gebied voltooien; terreinafhankelijke UAV's kunnen de vlieghoogte automatisch aanpassen aan het terrein, meestal vliegend op ultralage hoogten variërend van enkele meters tot tientallen meters, en radar- en radiodetectie vermijden onder dekking van grondruis. In dichtbevolkte stedelijke kerngebieden is het gebruik ervan echter uiterst moeilijk vanwege de complexiteit van de omgeving.

Hoewel er meerdere beleidsmaatregelen en voorschriften zijn uitgevaardigd om UAV-vluchtactiviteiten in het stedelijke luchtruim te reguleren en te controleren, blijft het fenomeen van illegale UAV-vluchten (de zogenaamde 'zwarte vlucht') bestaan, en komen plotselinge veiligheidsongevallen zoals UAV-crashes, signaalverlies en botsingen met gebouwen regelmatig voor. Deze problemen vormen niet alleen ernstige verborgen gevaren voor de preventie en controle van de stedelijke openbare veiligheid, maar vormen ook een directe bedreiging voor de kerndoelen van de stad, cruciale gebieden en de veiligheid van grote evenementen. Vooral in de huidige context van escalerende confrontaties tussen grote machten, overlappende binnenlandse en buitenlandse tegenstellingen, en frequente provocaties van onstabiele factoren in omliggende gebieden, zal dit, zodra dergelijke UAV's door terroristen, vijandige krachten of extreme criminelen worden gebruikt om sabotageactiviteiten uit te voeren en extreme luchtveiligheidsincidenten in belangrijke steden te creëren, wijdverbreide sociale paniek en negatieve gevolgen veroorzaken, resulterend in onmetelijke slachtoffers en eigendomsverliezen.