Antidrönarradarer är huvudsakligen utformade för att noggrant övervaka luftrum på låg höjd under 1 000 meter över marknivå (AGL). Genom att integrera dedikerade signalbehandlingsmoduler och högförstärkningsantenner kan de effektivt fånga upp klottersignaler som genereras av markobjekt, luftmål och olika miljöstörningar (se figur 2), vilket ger högkvalitativt grundläggande datastöd för efterföljande målidentifiering, banspårning och motåtgärdsbeslut. Enligt de allmänna luftrumsklassificeringsstandarderna inom flygområdet är luftrum under 1 000 meter tydligt definierat som låg höjd, bland vilka räckvidden under 100 meter är ultralåg höjd. Påverkat av faktorer som terrängocklusion och byggnadsreflektioner, har detta område mer komplex miljööverskådning. Samtidigt matchar den uthålligheten och driftbehoven för små drönare, och blir därmed ett primärt aktivitetsscenario för drönare för flygfotografering för konsumenter, industriella inspektionsdrönare och till och med några uppsåtligt använda drönare. Om man tar pulsdopplerradar, den mest använda och mest teknologiskt mogna radarn inom det aktuella anti-drönarfältet, som ett exempel, kommer de typiska låga, långsamma och små (LSS) egenskaperna hos drönare att avsevärt begränsa detektionsnoggrannheten, kontinuerlig stabilitet och anti-störningsförmåga hos radarsystem från flera dimensioner, inklusive signalstyrka, rörelseriktning och rörelseriktning (SRC) Figur 3). Detta är också en kärnteknisk utmaning som måste prioriteras i design, forskning och utveckling och prestandaoptimering av anti-drönarradar.
För det första ställer drönarnas kärnegenskaper -'flygning på låg höjd' - stränga krav på anpassningsförmågan i flera scenarier och förmågan att diskriminera mot mål hos anti-drönare. De behöver noggrant identifiera olika rörliga mål på marken, på låg höjd och ultralåg höjd i olika komplexa terränger och miljöer som stadsbyggnader, bergiga kullar och öppna områden, som täcker fotgängare, markmotorfordon, flyttfågelflockar, såväl som drönare av olika storlekar och flyglägen (t.ex. flerrotor, start och landning med fast vingar och vertikalt). För att minska interferensen av markklutter (såsom byggnadsväggsreflektioner, terrängvågsinterferens och markvegetationsspridning) på detekteringsresultat, använder vissa antidrönarradarer en optimeringsstrategi för att dynamiskt justera stigningsvinkeln. Genom att i realtid ändra bestrålningsriktningen, täckningsvinkeln och energifördelningen för radarstrålar undviker de aktivt områden med koncentrerad markklutter och förbättrar signal-brusförhållandet för målsignaler. Denna passiva undvikandemetod har dock uppenbara tekniska begränsningar och är benägen att få en hög 'falsk negativ frekvens' vid drönardetektering. Eftersom det konventionella operativa luftrummet för de flesta små drönare för konsumenter och industrier är koncentrerat under 100 meter (ultralåg höjd), kan radarstrålar knappast uppnå icke-dödvinkeltäckning av detta område efter att ha justerat stigningsvinkeln. Särskilt i komplexa terränger som täta stadsbyggnader och bergsraviner utökas ocklusionsdöda vinklar ytterligare, och risken för falska negativ ökar avsevärt. Därför måste ett effektivt och tillförlitligt anti-drone-radarsystem vara utrustat med mogen ATR-kapacitet (Automatic Target Recognition). Genom algoritmer för djupinlärning extraherar, klassificerar och verifierar den infångade signaler, exakt särskiljer drönarmål från skräp, fåglar och andra störningskällor, vilket i grunden minskar riskerna för falska negativa och falska positiva och säkerställer tillförlitligheten hos detekteringsresultaten.
För det andra, den inneboende egenskapen hos drönare –'liten storlek' – resulterar i ett extremt lågt radartvärsnitt (RCS). RCS-värdet för de flesta små drönare, särskilt flerrotordrönare för konsumenter, är bara 0,01-0,1 kvadratmeter, mycket lägre än för traditionella flygplan som stridsflygplan och helikoptrar. Radarsignalerna som reflekteras av dem är svaga och maskeras lätt av omgivande röran och elektromagnetiska störningar, vilket innebär stora utmaningar för signalfångst. Denna egenskap ställer extremt höga krav på detekteringskänsligheten hos radardetektorer, som måste ha starka möjligheter för svag signalextraktion, förstärkning och filtrering. Samtidigt som de effektivt filtrerar elektromagnetisk interferens och miljöbeklädnad, måste de också täcka ett brett detekteringsområde för att uppnå de dubbla prestandamålen 'långdistansdetektering och kortdistans exakt positionering'. Förverkligandet av detta kärnprestandamål måste baseras på hög detekterings- och igenkänningstrovärdighet, vilket kräver konstruktion av ett 'hårdvara + algoritm' samarbetssystem genom flerdimensionell teknisk optimering. På hårdvarunivå, uppgradera kärnkomponenter som högkänsliga antenner och lågbrusmottagare för att förbättra signalmottagning och konverteringseffektivitet. På algoritmnivå, introducera avancerad teknik som adaptiv filtrering, pulskompression och detektering av konstant falsk larmfrekvens (CFAR) för att förbättra igenkänningsförmågan hos svaga målsignaler. Detta säkerställer noggrann infångning, funktionsigenkänning och stabil låsning av svaga målsignaler, vilket undviker inverkan av signalfelbedömning och missad bedömning på kasseringseffektiviteten och noggrannheten hos efterföljande motåtgärdslänkar, och möter behoven i praktiska tillämpningsscenarier.
Slutligen, karaktäristiken hos drönare -'långsam flyghastighet' - innebär också stora utmaningar för den stabila spårningsfunktionen hos radarsystem. Flyghastigheten för de flesta små drönare sträcker sig från 10 till 50 kilometer i timmen, och vissa drönare som arbetar i svävning på låg höjd har en hastighet nära noll. I detta låghastighetsflygningstillstånd är deras rörelseegenskaper knappt särskiljbara från de för störande mål som flytande röran, långsamtflygande fåglar och fallande föremål. Traditionella spårningsalgoritmer kan knappast uppnå effektiv diskriminering genom hastighetsskillnader, vilket inte bara misslyckas med att kontinuerligt och stabilt låsa drönarmål utan också kan vilseleda bedömningen av hjälpsensorer som optiska och infraröda sensorer, vilket leder till dataavvikelser och beslutsfel i fusionssystem med flera sensorer. Sådana avvikelser kommer vidare att sändas till motåtgärdsenheterna i Counter-Unmanned Aircraft System (C-UAS)-lösningar, såsom riktningsstörningsutrustning, fysiska avlyssningsanordningar och lasermotåtgärdssystem, vilket resulterar i försenade motåtgärdsåtgärder och otillräcklig noggrannhet, och misslyckas med att fånga upp måldrönare i rätt tid och på ett effektivt sätt för att inte ens kunna avlyssna måldrönare i rätt tid och på ett effektivt sätt. För att lösa detta problem måste radarsystem ha höga skanningsuppdateringshastigheter och snabba måligenkänningsmöjligheter. Genom att öka strålskanningsfrekvensen, optimera dynamiska spårningsalgoritmer och målbana förutsägelsemodeller, kan de i realtid uppdatera målrörelseparametrar (hastighet, bana, attityd, flygtrend), snabbt särskilja låghastighetsdrönare från olika störande mål och tillhandahålla realtids-, exakt och kontinuerlig måldatastöd för efterföljande enhetsmottagning. Detta säkerställer noggrannheten och aktualiteten för spårnings- och motåtgärdslänkar, vilket till fullo uppfyller de snabba deponeringsbehoven för praktiska scenarier som säkerhet, militär och händelseskydd.
