Anti-UAV Urbano: Fundamentos das Características dos UAV

Para construir racionalmente um sistema urbano de defesa anti-UAV, uma compreensão clara da composição central e das características dos alvos dos sistemas UAV é um pré-requisito primário. A arquitetura central de um sistema UAV consiste em duas partes principais: primeiro, a plataforma de hardware e o software de suporte do controle remoto (incluindo o sistema da estação terrestre); em segundo lugar, a plataforma de hardware do próprio UAV, o sistema de software e o módulo integrado de hardware e software da carga útil a bordo. Essas duas partes realizam a interação de dados e a transmissão de comandos por meio de links de comunicação bidirecionais de uplink e downlink. A eficácia operacional dos UAVs é apoiada principalmente por quatro elementos principais: comandos de controle remoto, transmissão de imagens, navegação por satélite e programas integrados predefinidos. Portanto, o bloqueio e a interceptação de precisão direcionados contra as características espectrais de vários sinais eletromagnéticos em links importantes, como links de comunicação, navegação e posicionamento, e transmissão de carga útil da missão podem efetivamente bloquear o fluxo de informações e enfraquecer significativamente as capacidades operacionais práticas dos UAVs.

Atualmente, o objetivo principal da prevenção e controle de UAV no espaço aéreo urbano está focado em UAVs “pequenos, leves e micro”. Baseando-se nas vantagens do tamanho pequeno e da forte ocultação, esses UAVs podem executar com flexibilidade tarefas como reconhecimento secreto, vigilância de ponto fixo e ataques de precisão em ambientes urbanos complexos, e também podem realizar ações táticas, como desvio simulado, possuindo vantagens inerentes significativas em operações urbanas. Portanto, a contramedida eficaz contra UAVs “pequenos, leves e micro” tornou-se um requisito central de capacidade na construção de um sistema operacional urbano anti-UAV. De acordo com seus mecanismos de controle e características técnicas, tais UAVs podem ser subdivididos em seis categorias, sendo os principais parâmetros técnicos e características operacionais de cada categoria os seguintes:

1. UAVs de consumo: plataformas de vôo multi-rotor são as principais. Eles apresentam baixos custos de fabricação e canais convenientes de acesso ao mercado, com baixa altitude de voo, características de radiação infravermelha insignificantes e velocidade de voo moderada. Esses UAVs são altamente dependentes de sinais de navegação por satélite e links de transmissão de dados. Uma vez submetidos a interferência eletromagnética, eles geralmente acionam estratégias de proteção de segurança, como pairar em modo de espera ou pouso forçado. Embora tenham mecanismos de controlo de zona de exclusão aérea predefinidos, estas restrições são facilmente quebradas tecnicamente, apresentando o risco de modificação e utilização por criminosos; suas bandas de frequência de comunicação adotam principalmente frequências convencionais de 2,4 GHz ou 5,8 GHz, e o sistema de tecnologia de detecção e controle correspondente é relativamente maduro.

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3. UAVs de asa fixa: Eles dependem do impulso ou tração fornecido por dispositivos de potência para voar e geram sustentação por meio de asas fixas na fuselagem. Eles têm vantagens como velocidade de vôo rápida, ampla cobertura de operação, longo tempo de resistência e alta eficiência de missão. No entanto, tais UAVs têm limitações óbvias: elevado limiar técnico para operação, elevado coeficiente de risco de voo, tempo de resistência aérea relativamente limitado e elevados requisitos para a planicidade e abertura dos locais de descolagem; uma vez que necessitam de lançar ataques operacionais a partir de grandes altitudes nas cidades, as suas trajetórias de voo são facilmente capturadas por equipamentos de deteção de alta altitude, resultando numa baixa dificuldade de contramedidas.

4. UAVs 4G/5G: Eles contam com redes públicas de estações base de comunicação 4G/5G para obter controle remoto, que podem ultrapassar o limite de distância dos links tradicionais e possuem características como forte compatibilidade, grande capacidade de transmissão de dados de comunicação e longa distância de controle. Seu modo de controle remoto aumenta muito a dificuldade de detecção e identificação de sinais de controle e sinais de transmissão de imagem, mas seu uso operacional é estritamente limitado pela cobertura de radiação das estações base 4G/5G, dificultando a realização de operações de vôo em alta altitude; eles podem exercer boa eficiência de uso em ambientes de baixa altitude abaixo de 50 m, mas a latência de comunicação é geralmente acima de 100 ~ 200 ms, o que é difícil de atender às necessidades táticas de viagens em alta velocidade em ambientes urbanos complexos.

5. UAVs WiFi: Equipados com módulos de transmissão de imagem WiFi, baseados em protocolos de comunicação WiFi universais, eles podem realizar diretamente o controle e a visualização de imagens por meio de terminais inteligentes, como telefones celulares e tablets, com processos de operação simples e convenientes. Com a popularização e aplicação das redes 5G, a precisão do controle e a qualidade da transmissão de imagem dos UAVs WiFi foram melhoradas ainda mais. No entanto, limitada pelas características técnicas da comunicação WiFi, a distância efetiva de transmissão de imagem é principalmente limitada a um alcance de várias centenas de metros e é facilmente bloqueada por edifícios urbanos, levando à interrupção do sinal de comunicação. Normalmente, ele só pode ser usado em ambientes com linha de visão desobstruída de curta distância.

6. UAVs equipados com tecnologias especiais: Esses UAVs melhoram as capacidades operacionais através da integração de módulos técnicos dedicados, incluindo principalmente quatro tipos: os UAVs melhorados para navegação por satélite estão equipados com módulos de posicionamento GPS e, mesmo que o sinal de transmissão de imagem seja perdido, ainda podem completar as tarefas estabelecidas com base no planeamento de percurso GPS predefinido; os UAV de navegação inercial têm capacidades de controle de voo autônomo de processo completo e não precisam de controle em tempo real ou interação de informações de imagem com a estação terrestre, mas os parâmetros da missão precisam ser pré-carregados e não podem ser modificados durante o voo; os UAVs de correspondência de imagens dependem de bancos de dados de características ópticas de alvos pré-gravados e podem completar de forma independente a busca de alvos, rastreamento dinâmico, bloqueio preciso e tarefas de ataque dentro de uma área designada; Os UAVs de correspondência de terreno podem ajustar automaticamente a altitude de voo de acordo com o terreno, geralmente voando em altitudes ultrabaixas, variando de vários metros a dezenas de metros, e evitar a detecção de radar e rádio com a cobertura da desordem do solo. Contudo, em áreas centrais urbanas densamente povoadas, a sua utilização é extremamente difícil devido à complexidade do ambiente.

Embora várias políticas e regulamentos tenham sido emitidos para regular e controlar as atividades de voo de UAV no espaço aéreo urbano, o fenômeno do voo ilegal de UAV (o chamado 'vôo negro') ainda persiste, e acidentes de segurança repentinos, como colisões de UAV, perda de sinal e colisões em edifícios, ocorrem com frequência. Estes problemas não só representam graves perigos ocultos para o trabalho de prevenção e controlo da segurança pública urbana, mas também constituem uma ameaça directa aos principais alvos urbanos, às áreas críticas importantes e à segurança de grandes eventos. Especialmente no contexto actual de escalada de confrontos entre grandes potências, sobreposição de contradições internas e externas e provocações frequentes de factores instáveis ​​nas áreas circundantes, uma vez que tais UAVs sejam utilizados por terroristas, forças hostis ou criminosos extremos para realizar actividades de sabotagem e criar incidentes extremos de ameaça à segurança aérea em cidades-chave, irá desencadear pânico social generalizado e impactos adversos, resultando em vítimas imensuráveis ​​e perdas de propriedade.