Радари для захисту від дронів в основному призначені для точного моніторингу повітряного простору на низькій висоті нижче 1000 метрів над рівнем землі (AGL). Завдяки інтеграції спеціальних модулів обробки сигналів і антен з високим коефіцієнтом посилення вони можуть ефективно вловлювати сигнали перешкод, створювані наземними об’єктами, повітряними цілями та різними перешкодами навколишнього середовища (див. Малюнок 2), забезпечуючи підтримку базових даних високої якості для подальшої ідентифікації цілей, відстеження траєкторії та прийняття рішень про контрзаходи. Відповідно до загальних стандартів класифікації повітряного простору в галузі авіації, повітряний простір нижче 1000 метрів чітко визначається як низька висота, серед яких діапазон нижче 100 метрів є наднизькою висотою. Під впливом таких факторів, як оклюзія рельєфу та відбиття будівель, ця територія має більш складний екологічний безлад. Водночас він відповідає витривалості та експлуатаційним потребам малих безпілотних літальних апаратів, таким чином стаючи основним сценарієм діяльності для безпілотних літальних апаратів для аерофотозйомки споживачів, промислових безпілотних літальних апаратів і навіть деяких зловмисних безпілотних літальних апаратів. Взявши за приклад імпульсний доплерівський радар, найбільш широко використовуваний і технологічно зрілий радар у сучасній галузі боротьби з безпілотними літальними апаратами, типові характеристики низьких, повільних і малих (LSS) дронів значно обмежуватимуть точність виявлення, безперервну стабільність і здатність протидіяти перешкодам радарних систем за різними вимірами, включаючи силу сигналу, траєкторію руху, перетин радара (RCS) і стабільність польоту (як показано на малюнку). 3). Це також основна технічна проблема, якій необхідно приділяти пріоритет при проектуванні, дослідженні та розробці та оптимізації роботи радарів для боротьби з дронами.
По-перше, основна характеристика безпілотників — «політ на низькій висоті» — висуває суворі вимоги до адаптивності до багатьох сценаріїв і здатності розпізнавання цілей радарів проти дронів. Їм необхідно точно ідентифікувати різні рухомі цілі на землі, на низькій і наднизькій висоті в різних складних місцевостях і середовищах, таких як міські будівлі, гірські пагорби та відкриті місцевості, прикриваючи пішоходів, наземний транспорт, зграї мігруючих птахів, а також дрони різних розмірів і режимів польоту (наприклад, багатороторні, з нерухомим крилом, вертикального зльоту і посадки). Щоб зменшити вплив перешкод від землі (таких як відбиття від стін будівель, перешкоди від хвилястості місцевості та розсіювання наземної рослинності) на результати виявлення, деякі радари для захисту від дронів застосовують стратегію оптимізації динамічного регулювання кута нахилу. Змінюючи в режимі реального часу напрямок випромінювання, кут охоплення та розподіл енергії радіолокаційних променів, вони активно уникають ділянок із зосередженими перешкодами та покращують співвідношення сигнал/шум сигналів цілей. Однак цей метод пасивного уникнення має очевидні технічні обмеження та схильний до високого 'помилково негативного результату' при виявленні дронів. Оскільки звичайний робочий повітряний простір більшості споживчих і промислових невеликих безпілотних літальних апаратів зосереджений нижче 100 метрів (наднизька висота), радіолокаційні промені навряд чи можуть досягти немертвого кута покриття цієї області після регулювання кута тангажу. Особливо на складних рельєфах, таких як міська забудова з високою щільністю забудови та гірські яри, сліпі зони оклюзії ще більше розширюються, а ризик помилкових негативних результатів значно зростає. Таким чином, ефективна та надійна радарна система захисту від безпілотних літальних апаратів повинна бути оснащена розвиненою системою автоматичного розпізнавання цілей (ATR). Завдяки алгоритмам глибокого навчання він виділяє, класифікує та перевіряє захоплені сигнали, точно відрізняючи цілі дронів від перешкод, птахів та інших джерел перешкод, істотно знижуючи ризики помилкових негативних і помилкових позитивних результатів і забезпечуючи надійність результатів виявлення.
По-друге, невід'ємна характеристика безпілотників — «маленький розмір» — призводить до надзвичайно низького радіолокаційного перетину (RCS). Значення RCS більшості невеликих безпілотних літальних апаратів, особливо споживчих багатороторних безпілотних літальних апаратів, становить лише 0,01-0,1 квадратних метрів, що набагато нижче, ніж у традиційних літаків, таких як винищувачі та гелікоптери. Сигнали радарів, відбиті ними, слабкі та легко маскуються завадами навколишнього середовища та електромагнітними перешкодами, що створює великі проблеми для захоплення сигналу. Ця характеристика висуває надзвичайно високі вимоги до чутливості виявлення радар-детекторів, які повинні мати потужні можливості вилучення, посилення та фільтрації слабкого сигналу. Ефективно фільтруючи електромагнітні перешкоди та перешкоди навколишньому середовищу, вони також повинні охоплювати широкий діапазон виявлення, щоб досягти подвійних цілей ефективності «виявлення на великій відстані та точного позиціонування на короткій відстані». Реалізація цієї основної цілі продуктивності має ґрунтуватися на високій достовірності виявлення та розпізнавання, що потребує побудови спільної системи «апаратне забезпечення + алгоритм» за допомогою багатовимірної технічної оптимізації. На апаратному рівні оновіть основні компоненти, такі як високочутливі антени та малошумні приймачі, щоб покращити прийом сигналу та ефективність перетворення. На рівні алгоритмів запровадьте передові технології, такі як адаптивна фільтрація, стиснення імпульсів і виявлення постійної частоти помилкових тривог (CFAR), щоб покращити здатність розпізнавання слабких цільових сигналів. Це забезпечує точне захоплення, розпізнавання особливостей і стабільне блокування слабких цільових сигналів, уникаючи впливу неправильної оцінки сигналу та невдалої оцінки на ефективність утилізації та точність наступних посилань протидії, а також задовольняючи потреби практичних сценаріїв застосування.
Нарешті, характеристика безпілотників — «повільна швидкість польоту» — також створює значні проблеми для стабільної функції відстеження радіолокаційних систем. Швидкість польоту більшості невеликих безпілотників коливається від 10 до 50 кілометрів на годину, а деякі безпілотники, що працюють на низькій висоті, мають швидкість, близьку до нуля. У такому стані польоту на низькій швидкості їхні характеристики руху ледве відрізняються від характеристик заважаючих цілей, таких як плаваючі предмети, повільно літаючі птахи та предмети, що падають. Традиційні алгоритми відстеження навряд чи можуть досягти ефективної дискримінації через різницю у швидкості, яка не тільки не дозволяє безперервно та стабільно фіксувати цілі безпілотників, але також може ввести в оману оцінку допоміжних датчиків, таких як оптичні та інфрачервоні датчики, що призведе до відхилень даних і помилок у прийнятті рішень у мультисенсорних системах синтезу. Такі відхилення передадуться підрозділам протидії в системах протидії безпілотним літальним апаратам (C-UAS), таким як обладнання спрямованого перешкод, пристрої фізичного перехоплення та лазерні системи протидії, що призведе до затримки дій протидії та недостатньої точності, нездатності своєчасно та ефективно перехопити безпілотники-мішені та навіть, можливо, спричинить занепокоєння невинним оточуючим. цілі. Щоб вирішити цю проблему, радіолокаційні системи повинні мати високу швидкість оновлення сканування та можливості швидкого розпізнавання цілей. Збільшуючи частоту сканування променя, оптимізуючи алгоритми динамічного відстеження та моделі прогнозування траєкторії цілі, вони можуть у режимі реального часу оновлювати параметри руху цілі (швидкість, траєкторія, орієнтація, тенденція польоту), швидко відрізняти низькошвидкісні дрони від різних цілей, що створюють перешкоди, і забезпечувати точну та безперервну підтримку цільових даних у режимі реального часу для наступних підрозділів протидії. Це забезпечує точність і своєчасність зв’язків відстеження та протидії, повністю задовольняючи потреби швидкої ліквідації практичних сценаріїв, таких як безпека, військовий захист і захист від подій.
