Urban Anti-UAV: Základy charakteristík UAV

Na racionálnu konštrukciu mestského obranného systému proti UAV je prvoradým predpokladom jasné pochopenie zloženia jadra a cieľových charakteristík systémov UAV. Základná architektúra systému UAV pozostáva z dvoch kľúčových častí: po prvé, hardvérová platforma a podporný softvér diaľkového ovládača (vrátane systému pozemnej stanice); po druhé, hardvérová platforma samotného UAV, softvérový systém a integrovaný hardvérový a softvérový modul palubného užitočného zaťaženia. Tieto dve časti realizujú interakciu dát a prenos príkazov cez uplink a downlink obojsmerné komunikačné linky. Operačnú efektivitu UAV podporujú hlavne štyri základné prvky: príkazy diaľkového ovládania, prenos obrazu, satelitná navigácia a prednastavené vstavané programy. Preto cielené presné rušenie a zachytenie proti spektrálnym charakteristikám rôznych elektromagnetických signálov na kľúčových spojeniach, ako sú komunikačné spojenia, navigácia a určovanie polohy a prenos užitočného zaťaženia misie, môže účinne blokovať tok informácií a výrazne oslabiť praktické prevádzkové schopnosti UAV.

V súčasnosti sa hlavný cieľ prevencie a kontroly UAV v mestskom vzdušnom priestore zameriava na 'malé, ľahké a mikro' UAV. Spoliehajúc sa na výhody malej veľkosti a silného ukrytia môžu takéto UAV flexibilne vykonávať úlohy, ako je skrytý prieskum, dohľad s pevným bodom a presné údery v zložitých mestských prostrediach, a môžu tiež vykonávať taktické akcie, ako je fint diverzia, čo má významné inherentné výhody v mestských operáciách. Preto sa účinné protiopatrenie proti 'malým, ľahkým a mikro' UAV stalo základnou požiadavkou na spôsobilosť pri konštrukcii mestského operačného systému proti UAV. Podľa ich kontrolných mechanizmov a technických charakteristík možno takéto UAV rozdeliť do šiestich kategórií, pričom základné technické parametre a prevádzkové charakteristiky každej kategórie sú nasledovné:

1. Spotrebiteľské UAV: ​​Viacrotorové letové platformy sú hlavným prúdom. Vyznačujú sa nízkymi výrobnými nákladmi a pohodlnými kanálmi prístupu na trh s nízkou letovou výškou, nevýznamnými charakteristikami infračerveného žiarenia a miernou rýchlosťou letu. Takéto UAV sú vysoko závislé od signálov satelitnej navigácie a prenosu dát. Akonáhle sú vystavené elektromagnetickému rušeniu, zvyčajne spúšťajú bezpečnostné ochranné stratégie, ako je vznášanie sa v pohotovostnom režime alebo nútené pristátie. Hoci majú prednastavené kontrolné mechanizmy bezletovej zóny, tieto obmedzenia sa dajú ľahko technicky prelomiť, čo predstavuje riziko modifikácie a využitia zločincami; ich komunikačné frekvenčné pásma väčšinou prijímajú konvenčné frekvencie 2,4 GHz alebo 5,8 GHz a zodpovedajúci systém detekčnej a riadiacej techniky je relatívne vyspelý.

2. 
   

3. UAV s pevným krídlom: Spoliehajú sa na ťah alebo ťah poskytovaný energetickými zariadeniami počas letu a vytvárajú vztlak cez pevné krídla na trupe. Majú výhody, ako je vysoká rýchlosť letu, široké pokrytie prevádzky, dlhá výdrž a vysoká účinnosť misie. Takéto UAV však majú zjavné obmedzenia: vysoký technický prah pre prevádzku, vysoký koeficient letového rizika, relatívne obmedzenú dobu odolnosti vzduchu a vysoké požiadavky na rovinnosť a otvorenosť miest vzletu; keďže potrebujú spustiť operačné útoky z veľkých výšok v mestách, ich letové trajektórie sú ľahko zachytené zariadením na detekciu veľkých výšok, čo má za následok nízku obtiažnosť protiopatrenia.

4. 4G/5G UAV: ​​Spoliehajú sa na verejné komunikačné siete základňových staníc 4G/5G na dosiahnutie diaľkového ovládania, ktoré môže prelomiť limit vzdialenosti tradičných spojení a majú vlastnosti, ako je silná kompatibilita, veľká kapacita prenosu komunikačných dát a dlhá ovládacia vzdialenosť. Ich režim diaľkového ovládania výrazne zvyšuje náročnosť detekcie a identifikácie riadiacich signálov a signálov prenosu obrazu, ale ich prevádzkové využitie je prísne obmedzené radiačným pokrytím základňových staníc 4G/5G, čo sťažuje vykonávanie letov vo veľkých výškach; môžu mať dobrú efektivitu využitia v prostrediach s nízkou nadmorskou výškou pod 50 m, ale komunikačná latencia je zvyčajne nad 100 ~ 200 ms, čo je ťažké splniť taktické potreby vysokorýchlostného cestovania v zložitých mestských prostrediach.

5. WiFi UAV: ​​Vybavené modulmi na prenos obrazu WiFi, založenými na univerzálnych komunikačných protokoloch WiFi, môžu priamo realizovať ovládanie a náhľad obrazu prostredníctvom inteligentných terminálov, ako sú mobilné telefóny a tablety, s jednoduchými a pohodlnými prevádzkovými procesmi. S popularizáciou a aplikáciou sietí 5G sa ďalej zlepšila presnosť ovládania a kvalita prenosu obrazu WiFi UAV. Avšak, obmedzená technickými charakteristikami WiFi komunikácie, efektívna vzdialenosť prenosu obrazu je väčšinou obmedzená na rozsah niekoľkých stoviek metrov a je ľahko blokovaná mestskými budovami, čo vedie k prerušeniu komunikačného signálu. Obyčajne sa dá použiť len v prostrediach na krátke vzdialenosti bez prekážok.

6. Bezpilotné prostriedky vybavené špeciálnymi technológiami: Takéto bezpilotné prostriedky zlepšujú prevádzkové schopnosti integráciou vyhradených technických modulov, najmä štyroch typov: bezpilotné prostriedky s vylepšenou satelitnou navigáciou sú vybavené modulmi na určovanie polohy GPS a aj keď sa stratí signál prenosu obrazu, stále môžu dokončiť stanovené úlohy na základe vopred nastaveného plánovania trasy GPS; Inerciálne navigačné UAV majú plne procesné autonómne schopnosti riadenia letu a nepotrebujú riadenie v reálnom čase alebo interakciu obrazových informácií s pozemnou stanicou, ale parametre misie musia byť vopred načítané a nemôžu byť upravované počas letu; bezpilotné prostriedky na prispôsobenie obrazu sa spoliehajú na vopred zaznamenané cieľové databázy optických funkcií a môžu nezávisle dokončiť úlohy vyhľadávania cieľa, dynamického sledovania, presného uzamknutia a úderov v určenej oblasti; Terénne prispôsobené UAV môžu automaticky upravovať výšku letu podľa terénu, zvyčajne lietajú v ultranízkych výškach v rozmedzí od niekoľkých metrov do desiatok metrov, a vyhnúť sa radarovej a rádiovej detekcii s pokrytím pozemného neporiadku. V husto obývaných mestských oblastiach je však ich využitie mimoriadne náročné vzhľadom na zložitosť prostredia.

Hoci bolo vydaných viacero zásad a nariadení na reguláciu a kontrolu letových aktivít UAV v mestskom vzdušnom priestore, fenomén nelegálneho letu UAV (tzv. 'čierny let') stále pretrváva a často sa vyskytujú náhle bezpečnostné nehody, ako sú havárie UAV, strata signálu a kolízie budov. Tieto problémy predstavujú nielen vážne skryté nebezpečenstvá pre prevenciu a kontrolu mestskej verejnej bezpečnosti, ale predstavujú aj priamu hrozbu pre kľúčové mestské hlavné ciele, kritické dôležité oblasti a bezpečnosť veľkých udalostí. Najmä v súčasnom kontexte eskalujúcich konfrontácií veľmocí, prekrývajúcich sa domácich a zahraničných rozporov a častých provokácií zo strany nestabilných faktorov v okolitých oblastiach, keď takéto UAV využijú teroristi, nepriateľské sily alebo extrémni zločinci na vykonávanie sabotážnych aktivít a vytváranie extrémnych incidentov ohrozujúcich bezpečnosť letectva v kľúčových mestách, spôsobí to rozsiahlu sociálnu paniku a nepriaznivé dopady, čo vedie k obrovským stratám na majetku.