Radarji proti brezpilotnim letalom so v glavnem zasnovani za natančno spremljanje zračnega prostora na nizki nadmorski višini pod 1000 metrov nad tlemi (AGL). Z integracijo namenskih modulov za obdelavo signalov in anten z visokim ojačenjem lahko učinkovito zajemajo signale motenj, ki jih ustvarjajo zemeljski objekti, zračni cilji in različne motnje iz okolja (glejte sliko 2), s čimer zagotavljajo visokokakovostno osnovno podatkovno podporo za kasnejšo identifikacijo cilja, sledenje poti in odločanje o protiukrepih. V skladu s splošnimi standardi klasifikacije zračnega prostora na področju letalstva je zračni prostor pod 1000 metri jasno opredeljen kot nizka višina, med katerimi je območje pod 100 metri ultra nizka višina. Zaradi dejavnikov, kot so okluzija terena in odsevi stavb, je na tem območju bolj zapleten okoljski nered. Medtem se ujema z vzdržljivostnimi in operativnimi potrebami majhnih brezpilotnih letalnikov, s čimer postane glavni scenarij dejavnosti za potrošniška brezpilotna letala za fotografiranje iz zraka, industrijske inšpekcijske brezpilotne letalnike in celo nekatere zlonamerno uporabljene brezpilotnike. Če za primer vzamemo impulzni Dopplerjev radar, najbolj razširjen in tehnološko zrel radar na trenutnem področju boja proti dronom, bodo značilne nizke, počasne in majhne (LSS) lastnosti dronov znatno omejile natančnost zaznavanja, stalno stabilnost in zmožnost proti motnjam radarskih sistemov iz več dimenzij, vključno z močjo signala, trajektorijo gibanja, radarskim presekom (RCS) in stabilnostjo položaja leta (kot je prikazano na sliki). 3). To je tudi osrednji tehnični izziv, ki mu je treba dati prednost pri oblikovanju, raziskavah in razvoju ter optimizaciji delovanja radarjev za boj proti dronom.
Prvič, glavna značilnost brezpilotnih letal — 'letenje na nizki višini' — postavlja stroge zahteve glede prilagodljivosti več scenarijem in sposobnosti razlikovanja tarč radarjev proti dronom. Natančno morajo identificirati različne premikajoče se cilje na tleh, na nizki nadmorski višini in ultra nizki nadmorski višini v različnih zapletenih terenih in okoljih, kot so mestne stavbe, gorski hribi in odprta območja, ki pokrivajo pešce, kopenska motorna vozila, jate ptic selivk, kot tudi brezpilotna letala različnih velikosti in načinov letenja (npr. večrotorski, s fiksnimi krili ter vertikalni vzlet in pristanek). Da bi zmanjšali motnje talnih motenj (kot so odboji zidov stavb, motnje valovitosti terena in razpršenost talne vegetacije) na rezultate zaznavanja, nekateri radarji proti dronom sprejmejo optimizacijsko strategijo dinamičnega prilagajanja kota naklona. S spreminjanjem smeri obsevanja, kota pokritosti in porazdelitve energije radarskih žarkov v realnem času se aktivno izogibajo območjem zgoščenega zemeljskega nereda in izboljšajo razmerje med signalom in šumom ciljnih signalov. Vendar ima ta metoda pasivnega izogibanja očitne tehnične omejitve in je nagnjena k visoki 'lažno negativni stopnji' pri zaznavanju dronov. Ker je običajni operativni zračni prostor večine potrošniških in industrijskih malih brezpilotnih letal zgoščen pod 100 metri (ultra nizka nadmorska višina), lahko radarski žarki po prilagoditvi kota nagiba komaj dosežejo pokritost tega območja brez mrtvega kota. Zlasti na zapletenih terenih, kot so mestne zgradbe z visoko gostoto in gorski žlebovi, se okluzijske slepe kote še dodatno razširijo, tveganje lažno negativnih rezultatov pa se znatno poveča. Zato mora biti učinkovit in zanesljiv radarski sistem za boj proti dronom opremljen z dovršeno zmogljivostjo samodejnega prepoznavanja ciljev (ATR). Z algoritmi globokega učenja izloči, razvrsti in preveri zajete signale, pri čemer natančno loči tarče dronov od nereda, ptic in drugih virov motenj, bistveno zmanjša tveganje lažno negativnih in lažno pozitivnih rezultatov ter zagotovi zanesljivost rezultatov zaznavanja.
Drugič, inherentna značilnost dronov – 'majhna velikost'— ima za posledico izjemno nizek radarski presek (RCS). Vrednost RCS večine majhnih brezpilotnih letal, zlasti potrošniških brezpilotnih letal z več rotorji, je le 0,01–0,1 kvadratnih metrov, kar je precej nižje kot pri tradicionalnih letalih, kot so bojna letala in helikopterji. Radarski signali, ki jih odsevajo, so šibki in jih zlahka prikrijejo okoljski nered in elektromagnetne motnje, kar predstavlja velik izziv za zajem signala. Ta značilnost postavlja izjemno visoke zahteve glede občutljivosti zaznavanja radarskih detektorjev, ki morajo imeti močne zmogljivosti pri ekstrakciji šibkega signala, ojačanju in filtriranju. Medtem ko učinkovito filtrirajo elektromagnetne motnje in okoljske motnje, morajo pokrivati tudi širok razpon zaznavanja, da dosežejo dvojne cilje zmogljivosti 'zaznavanje na dolge razdalje in natančno določanje položaja'. Uresničitev tega osrednjega cilja glede zmogljivosti mora temeljiti na visoki verodostojnosti zaznavanja in prepoznavanja, kar zahteva izgradnjo sodelovalnega sistema 'strojna oprema + algoritem' prek večdimenzionalne tehnične optimizacije. Na ravni strojne opreme nadgradite osnovne komponente, kot so visoko občutljive antene in tihi sprejemniki, da izboljšate sprejem signala in učinkovitost pretvorbe. Na ravni algoritma uvedite napredne tehnologije, kot so prilagodljivo filtriranje, kompresija impulzov in zaznavanje konstantne stopnje lažnih alarmov (CFAR), da izboljšate sposobnost prepoznavanja šibkih ciljnih signalov. To zagotavlja natančen zajem, prepoznavanje funkcij in stabilno zaklepanje šibkih ciljnih signalov, s čimer se izognemo vplivu napačne presoje signala in zgrešene presoje na učinkovitost odstranjevanja in natančnost poznejših povezav protiukrepov ter izpolnjujemo potrebe scenarijev praktične uporabe.
Nazadnje, značilnost brezpilotnih letal - 'počasna hitrost letenja' - prav tako predstavlja znatne izzive za stabilno funkcijo sledenja radarskih sistemov. Hitrost letenja večine majhnih dronov se giblje od 10 do 50 kilometrov na uro, nekateri droni, ki delujejo v lebdenju na nizki nadmorski višini, pa imajo hitrost blizu nič. V tem stanju nizke hitrosti letenja se njihove lastnosti gibanja komaj razlikujejo od lastnosti motečih ciljev, kot so lebdeči nered, počasi leteče ptice in padajoči predmeti. Tradicionalni algoritmi sledenja težko dosežejo učinkovito diskriminacijo zaradi razlik v hitrosti, ki ne le da ne uspejo neprekinjeno in stabilno zakleniti tarč brezpilotnih letal, ampak lahko tudi zavedejo presojo pomožnih senzorjev, kot so optični in infrardeči senzorji, kar povzroči odstopanja podatkov in napake pri odločanju v večsenzorskih fuzijskih sistemih. Takšna odstopanja se bodo nadalje posredovala protiukrepalnim enotam v rešitvah sistema za boj proti brezpilotnim letalom (C-UAS), kot so oprema za usmerjevalno motenje, naprave za fizično prestrezanje in laserski sistemi za protiukrepe, kar bo povzročilo zakasnjene protiukrepalne ukrepe in nezadostno natančnost, nezmožnost pravočasnega in učinkovitega prestrezanja ciljnih dronov in celo morebitno povzročanje motenj nedolžnim v okolici. tarče. Da bi odpravili to težavo, morajo imeti radarski sistemi visoko hitrost posodabljanja skeniranja in zmožnosti hitrega prepoznavanja ciljev. S povečanjem frekvence skeniranja snopa, optimizacijo algoritmov dinamičnega sledenja in modelov napovedovanja poti cilja lahko v realnem času posodabljajo parametre gibanja cilja (hitrost, trajektorijo, položaj, trend letenja), hitro razlikujejo brezpilotna letala z nizko hitrostjo od različnih motečih ciljev in zagotavljajo podporo v realnem času, natančne in neprekinjene ciljne podatke za naslednje protiukrepalne enote. To zagotavlja natančnost in pravočasnost povezav za sledenje in protiukrepe, kar v celoti izpolnjuje potrebe po hitrem odstranjevanju praktičnih scenarijev, kot so varnost, vojska in zaščita pred dogodki.
