Urban Anti-UAV: Fundamentals of UAV Characteristics

For rasjonelt å konstruere et urbant anti-UAV-forsvarssystem, er en klar forståelse av kjernesammensetningen og målegenskapene til UAV-systemer en primær forutsetning. Kjernearkitekturen til et UAV-system består av to nøkkeldeler: først maskinvareplattformen og støtteprogramvaren til fjernkontrollen (inkludert bakkestasjonssystemet); for det andre maskinvareplattformen til selve UAVen, programvaresystemet og den integrerte maskinvare- og programvaremodulen til nyttelasten om bord. Disse to delene realiserer datainteraksjon og kommandooverføring gjennom uplink og downlink toveis kommunikasjonskoblinger. Den operative effektiviteten til UAV-er støttes hovedsakelig av fire kjerneelementer: fjernkontrollkommandoer, bildeoverføring, satellittnavigasjon og forhåndsinnstilte innebygde programmer. Derfor kan målrettet presisjonsjamming og avskjæring mot de spektrale egenskapene til forskjellige elektromagnetiske signaler ved nøkkellenker som kommunikasjonskoblinger, navigasjon og posisjonering og overføring av nyttelast effektivt blokkere informasjonsflyt og betydelig svekke de praktiske operasjonelle evnene til UAV-er.

For øyeblikket er kjernemålet for UAV-forebygging og kontroll i urbane luftrom fokusert på «små, lette og mikro» UAV-er. Ved å stole på fordelene med liten størrelse og sterk skjul, kan slike UAVer fleksibelt utføre oppgaver som skjult rekognosering, fastpunktovervåking og presisjonsangrep i komplekse urbane miljøer, og kan også utføre taktiske handlinger som finteavledning, med betydelige iboende fordeler i urbane operasjoner. Derfor har det effektive mottiltaket mot «små, lette og mikro» UAV-er blitt et kjernekapasitetskrav i konstruksjonen av et urbant anti-UAV-operativsystem. I henhold til deres kontrollmekanismer og tekniske egenskaper, kan slike UAV-er deles inn i seks kategorier, med de tekniske kjerneparametrene og operasjonelle egenskapene til hver kategori som følger:

1. UAV-er i forbrukerklasse: Flyplattformer med flere rotorer er hovedstrømmen. De har lave produksjonskostnader og praktiske markedstilgangskanaler, med lav flyhøyde, ubetydelige infrarøde strålingsegenskaper og moderat flyhastighet. Slike UAV-er er svært avhengige av satellittnavigasjonssignaler og dataoverføringskoblinger. Når de først er utsatt for elektromagnetisk interferens, utløser de vanligvis sikkerhetsstrategier som å sveve i beredskap eller tvungen landing. Selv om de har forhåndsinnstilte flyforbudssonekontrollmekanismer, er disse restriksjonene lett teknisk knekt, noe som utgjør en risiko for modifikasjon og bruk av kriminelle; kommunikasjonsfrekvensbåndene deres bruker for det meste konvensjonelle frekvenser på 2,4 GHz eller 5,8 GHz, og det tilsvarende deteksjons- og kontrollteknologisystemet er relativt modent.

2. 
   

3. UAV-er med faste vinger: De er avhengige av skyvekraft eller drag fra kraftenheter for flyging og genererer løft gjennom faste vinger på flykroppen. De har fordeler som rask flyhastighet, bred operasjonsdekning, lang utholdenhetstid og høy oppdragseffektivitet. Slike UAV-er har imidlertid åpenbare begrensninger: høy teknisk terskel for drift, høy flyrisikokoeffisient, relativt begrenset luftutholdenhetstid og høye krav til flathet og åpenhet på startstedene; siden de trenger å sette i gang operative angrep fra store høyder i byer, fanges flybanene deres enkelt av høyhøydedeteksjonsutstyr, noe som resulterer i lave mottiltaksvansker.

4. 4G/5G UAV: ​​De er avhengige av offentlige 4G/5G kommunikasjonsbasestasjonsnettverk for å oppnå fjernkontroll, som kan bryte gjennom avstandsgrensen til tradisjonelle lenker, og har egenskaper som sterk kompatibilitet, stor kommunikasjonsdataoverføringskapasitet og lang kontrollavstand. Fjernkontrollmodusen deres øker i stor grad vanskeligheten med å oppdage og identifisere kontrollsignaler og bildeoverføringssignaler, men deres operasjonelle bruk er strengt begrenset av strålingsdekningen til 4G/5G-basestasjoner, noe som gjør det vanskelig å utføre flyoperasjoner i stor høyde; de kan utøve god brukseffektivitet i lavhøydemiljøer under 50 m, men kommunikasjonsforsinkelsen er vanligvis over 100~200 ms, noe som er vanskelig å møte de taktiske behovene til høyhastighetsreiser i komplekse bymiljøer.

5. WiFi-UAV-er: Utstyrt med WiFi-bildeoverføringsmoduler, basert på universelle WiFi-kommunikasjonsprotokoller, kan de direkte realisere kontroll og forhåndsvisning av bilder gjennom smarte terminaler som mobiltelefoner og nettbrett, med enkle og praktiske betjeningsprosesser. Med populariseringen og bruken av 5G-nettverk har kontrollnøyaktigheten og bildeoverføringskvaliteten til WiFi-UAV-er blitt ytterligere forbedret. Imidlertid begrenset av de tekniske egenskapene til WiFi-kommunikasjon, er den effektive bildeoverføringsavstanden stort sett begrenset til en rekkevidde på flere hundre meter, og den blokkeres lett av bybygninger som fører til kommunikasjonssignalavbrudd. Vanligvis kan den bare brukes i kortdistanse uhindret siktlinjemiljøer.

6. UAV-er utstyrt med spesielle teknologier: Slike UAV-er forbedrer operative evner ved å integrere dedikerte tekniske moduler, hovedsakelig inkludert fire typer: satellittnavigasjonsforbedrede UAV-er er utstyrt med GPS-posisjoneringsmoduler, og selv om bildeoverføringssignalet går tapt, kan de fortsatt fullføre de etablerte oppgavene basert på den forhåndsinnstilte GPS-sporplanleggingen; treghetsnavigasjons-UAV-er har full-prosess autonom flykontroll og trenger ikke sanntidskontroll eller bildeinformasjonsinteraksjon med bakkestasjonen, men oppdragsparametrene må forhåndslastes og kan ikke endres under flyturen; bildematchende UAV-er er avhengige av forhåndsinnspilte optiske funksjonsdatabaser for mål og kan uavhengig fullføre målsøk, dynamisk sporing, presis låsing og slagoppgaver innenfor et angitt område; terrengtilpassede UAV-er kan automatisk justere flyhøyden i henhold til terrenget, som vanligvis flyr i ultralave høyder som strekker seg fra flere meter til titalls meter, og unngå radar- og radiodeteksjon med dekke av jordstøy. Men i tett befolkede urbane kjerneområder er bruken ekstremt vanskelig på grunn av miljøets kompleksitet.

Selv om flere retningslinjer og forskrifter har blitt utstedt for å regulere og kontrollere UAV-flygingsaktiviteter i urbane luftrom, vedvarer fenomenet ulovlig UAV-flyging (såkalt «black flight») fortsatt, og plutselige sikkerhetsulykker som UAV-krasj, signaltap og bygningskollisjoner forekommer ofte. Disse problemene utgjør ikke bare alvorlige skjulte farer for forebyggings- og kontrollarbeid for offentlig sikkerhet i byer, men utgjør også en direkte trussel mot sentrale hovedmål i urbane kjerne, kritiske viktige områder og sikkerhet for store begivenheter. Spesielt i den nåværende konteksten med eskalerende stormaktskonfrontasjoner, overlappende innenlandske og utenlandske motsetninger, og hyppige provokasjoner fra ustabile faktorer i omkringliggende områder, vil det utløse utstrakte konsekvenser av sosial eiendom og uheldige sosiale eiendommer når slike UAV-er blir brukt av terrorister, fiendtlige styrker eller ekstreme kriminelle for å utføre sabotasjeaktiviteter og skape ekstreme luftsikkerhetstrusler i viktige byer. tap.