Городская борьба с БПЛА: основы характеристик БПЛА

Для рационального построения городской системы защиты от БПЛА основным условием является четкое понимание основного состава и целевых характеристик систем БПЛА. Базовая архитектура системы БПЛА состоит из двух ключевых частей: во-первых, аппаратной платформы и вспомогательного программного обеспечения удаленного контроллера (включая систему наземной станции); во-вторых, аппаратная платформа самого БПЛА, программный комплекс и интегрированный аппаратно-программный модуль бортовой полезной нагрузки. Эти две части реализуют взаимодействие данных и передачу команд через двунаправленные каналы связи восходящей и нисходящей линии связи. Эксплуатационная эффективность БПЛА в основном поддерживается четырьмя основными элементами: командами дистанционного управления, передачей изображений, спутниковой навигацией и предустановленными встроенными программами. Таким образом, целевые прецизионные помехи и перехват по спектральным характеристикам различных электромагнитных сигналов на ключевых звеньях, таких как линии связи, навигация и позиционирование, а также передача полезной нагрузки миссии, могут эффективно блокировать поток информации и значительно ослабить практические эксплуатационные возможности БПЛА.

В настоящее время основная цель предотвращения и контроля БПЛА в городском воздушном пространстве сосредоточена на «малых, легких и микро» БПЛА. Опираясь на преимущества небольшого размера и сильной маскировки, такие БПЛА могут гибко выполнять такие задачи, как скрытная разведка, наблюдение с фиксированной точки и точные удары в сложных городских условиях, а также могут выполнять тактические действия, такие как ложная диверсия, обладая значительными преимуществами в городских операциях. Таким образом, эффективные меры противодействия «маленьким, легким и микро» БПЛА стали ключевым требованием при создании городской оперативной системы борьбы с БПЛА. По механизмам управления и техническим характеристикам такие БПЛА можно разделить на шесть категорий, при этом основные технические параметры и эксплуатационные характеристики каждой категории следующие:

1. БПЛА потребительского класса: многороторные летные платформы являются основным направлением. Они отличаются низкой себестоимостью производства, удобными каналами выхода на рынок, малой высотой полета, незначительными характеристиками инфракрасного излучения и умеренной скоростью полета. Такие БПЛА сильно зависят от сигналов спутниковой навигации и каналов передачи данных. Подвергаясь электромагнитным помехам, они обычно активируют стратегии защиты, такие как зависание в режиме ожидания или вынужденная посадка. Хотя у них есть заранее установленные механизмы контроля бесполетной зоны, эти ограничения легко технически взломать, что создает риск модификации и использования преступниками; в их полосах частот связи в основном используются обычные частоты 2,4 ГГц или 5,8 ГГц, а соответствующая система технологий обнаружения и управления является относительно зрелой.

2. 
   

3. БПЛА с неподвижным крылом. Они полагаются на тягу или тягу, обеспечиваемую силовыми устройствами для полета, и создают подъемную силу через неподвижные крылья на фюзеляже. У них есть такие преимущества, как высокая скорость полета, широкий охват операций, длительное время автономной работы и высокая эффективность миссии. Однако такие БПЛА имеют очевидные ограничения: высокий технический порог эксплуатации, высокий коэффициент риска полета, относительно ограниченное время автономной работы в воздухе, высокие требования к ровности и открытости взлетных площадок; поскольку им необходимо наносить оперативные удары с больших высот в городах, траектории их полета легко фиксируются высотным оборудованием обнаружения, что снижает сложность противодействия.

4. БПЛА 4G/5G: они полагаются на общедоступные сети базовых станций связи 4G/5G для обеспечения дистанционного управления, которое может преодолеть ограничение расстояния традиционных каналов связи и обладает такими характеристиками, как высокая совместимость, большая пропускная способность передачи данных и большое расстояние управления. Режим их дистанционного управления значительно увеличивает сложность обнаружения и идентификации сигналов управления и сигналов передачи изображения, однако их эксплуатационное использование строго ограничено радиационным покрытием базовых станций 4G/5G, что затрудняет выполнение высотных полетов; они могут проявлять хорошую эффективность использования на малых высотах ниже 50 м, но задержка связи обычно превышает 100–200 мс, что трудно удовлетворить тактические потребности высокоскоростного перемещения в сложных городских условиях.

5. Беспилотные летательные аппараты Wi-Fi. Оснащенные модулями передачи изображений Wi-Fi, основанными на универсальных протоколах связи Wi-Fi, они могут напрямую осуществлять управление и предварительный просмотр изображений через интеллектуальные терминалы, такие как мобильные телефоны и планшеты, с помощью простых и удобных рабочих процессов. С популяризацией и применением сетей 5G точность управления и качество передачи изображения беспилотников WiFi еще больше улучшились. Однако из-за технических характеристик связи Wi-Fi эффективное расстояние передачи изображения в основном ограничено диапазоном в несколько сотен метров и легко блокируется городскими зданиями, что приводит к прерыванию сигнала связи. Обычно его можно использовать только на небольших расстояниях в условиях прямой видимости.

6. БПЛА, оснащенные специальными технологиями. Такие БПЛА повышают эксплуатационные возможности за счет интеграции специализированных технических модулей, в основном включающих четыре типа: БПЛА с улучшенной спутниковой навигацией оснащены модулями GPS-позиционирования, и даже в случае потери сигнала передачи изображения они все равно могут выполнять поставленные задачи, опираясь на заранее установленное планирование GPS-пути; БПЛА с инерциальной навигацией обладают возможностями полного автономного управления полетом и не требуют управления в реальном времени или взаимодействия изображений с наземной станцией, но параметры миссии должны быть предварительно загружены и не могут быть изменены во время полета; БПЛА для сопоставления изображений полагаются на предварительно записанные базы данных оптических характеристик целей и могут независимо выполнять задачи по поиску целей, динамическому отслеживанию, точному захвату и нанесению ударов в пределах обозначенной области; БПЛА, соответствующие рельефу местности, могут автоматически корректировать высоту полета в зависимости от местности, обычно летая на сверхмалых высотах от нескольких метров до десятков метров, и избегать радиолокационного и радиообнаружения под прикрытием наземных помех. Однако в густонаселенных городских районах их использование крайне затруднено из-за сложности окружающей среды.

Несмотря на то, что было издано множество политик и правил для регулирования и контроля полетов БПЛА в городском воздушном пространстве, явление незаконных полетов БПЛА (так называемый «черный полет») все еще сохраняется, и часто происходят внезапные несчастные случаи, такие как аварии БПЛА, потеря сигнала и столкновения со зданиями. Эти проблемы не только создают серьезную скрытую опасность для работы по предотвращению и контролю городской общественной безопасности, но также представляют собой прямую угрозу основным городским объектам, критически важным областям и безопасности крупных событий. Особенно в нынешнем контексте эскалации конфронтации между великими державами, дублирования внутренних и внешних противоречий и частых провокаций со стороны нестабильных факторов в прилегающих регионах, как только такие БПЛА будут использоваться террористами, враждебными силами или экстремистскими преступниками для проведения диверсий и создания серьезных инцидентов с угрозой воздушной безопасности в ключевых городах, это вызовет широкую социальную панику и неблагоприятные последствия, что приведет к неизмеримым жертвам и имущественным потерям.