Chống UAV đô thị: Cơ bản về đặc điểm UAV

Để xây dựng hợp lý hệ thống phòng thủ chống UAV đô thị, sự hiểu biết rõ ràng về thành phần cốt lõi và đặc điểm mục tiêu của hệ thống UAV là điều kiện tiên quyết hàng đầu. Kiến trúc cốt lõi của hệ thống UAV bao gồm hai phần chính: thứ nhất là nền tảng phần cứng và phần mềm hỗ trợ của bộ điều khiển từ xa (bao gồm hệ thống trạm mặt đất); thứ hai, nền tảng phần cứng của chính UAV, hệ thống phần mềm và mô-đun phần cứng và phần mềm tích hợp của trọng tải trên máy bay. Hai phần này thực hiện tương tác dữ liệu và truyền lệnh thông qua các liên kết truyền thông hai chiều đường lên và đường xuống. Hiệu quả hoạt động của UAV chủ yếu được hỗ trợ bởi bốn yếu tố cốt lõi: lệnh điều khiển từ xa, truyền hình ảnh, định vị vệ tinh và các chương trình cài sẵn. Do đó, việc gây nhiễu và đánh chặn chính xác có mục tiêu dựa trên các đặc tính phổ của các tín hiệu điện từ khác nhau tại các liên kết chính như liên kết liên lạc, điều hướng và định vị cũng như truyền tải trọng tải nhiệm vụ có thể chặn luồng thông tin một cách hiệu quả và làm suy yếu đáng kể khả năng hoạt động thực tế của UAV.

Hiện tại, mục tiêu cốt lõi của việc ngăn chặn và kiểm soát UAV trong không phận đô thị là tập trung vào các UAV 'nhỏ, nhẹ và siêu nhỏ'. Dựa vào lợi thế về kích thước nhỏ và khả năng che giấu mạnh mẽ, những chiếc UAV như vậy có thể linh hoạt thực hiện các nhiệm vụ như trinh sát bí mật, giám sát điểm cố định và tấn công chính xác trong môi trường đô thị phức tạp, đồng thời có thể thực hiện các hành động chiến thuật như đánh lạc hướng, sở hữu những lợi thế vốn có đáng kể trong hoạt động đô thị. Do đó, biện pháp đối phó hiệu quả với các UAV 'nhỏ, nhẹ và siêu nhỏ' đã trở thành yêu cầu năng lực cốt lõi trong việc xây dựng hệ thống vận hành chống UAV đô thị. Theo cơ chế điều khiển và đặc tính kỹ thuật, các UAV này có thể được chia thành sáu loại, với các thông số kỹ thuật cốt lõi và đặc tính hoạt động của từng loại như sau:

1. Máy bay không người lái cấp độ người tiêu dùng: Nền tảng bay nhiều cánh quạt là xu hướng chủ đạo. Chúng có chi phí sản xuất thấp và các kênh tiếp cận thị trường thuận tiện, với độ cao bay thấp, đặc tính bức xạ hồng ngoại không đáng kể và tốc độ bay vừa phải. Những UAV như vậy phụ thuộc nhiều vào tín hiệu định vị vệ tinh và liên kết truyền dữ liệu. Một khi bị nhiễu điện từ, chúng thường kích hoạt các chiến lược bảo vệ an toàn như bay lơ lửng ở chế độ chờ hoặc hạ cánh bắt buộc. Mặc dù chúng có cơ chế kiểm soát vùng cấm bay được thiết lập sẵn nhưng những hạn chế này rất dễ bị bẻ khóa về mặt kỹ thuật, gây nguy cơ bị tội phạm sửa đổi và sử dụng; Các dải tần liên lạc của họ chủ yếu sử dụng tần số thông thường là 2,4 GHz hoặc 5,8 GHz và hệ thống công nghệ phát hiện và điều khiển tương ứng tương đối hoàn thiện.

2. 
   

3. Máy bay không người lái cánh cố định: Chúng dựa vào lực đẩy hoặc lực kéo do các thiết bị điện cung cấp để bay và tạo ra lực nâng thông qua các cánh cố định trên thân máy bay. Chúng có những ưu điểm như tốc độ bay nhanh, phạm vi hoạt động rộng, thời gian bền bỉ lâu dài và hiệu quả thực hiện nhiệm vụ cao. Tuy nhiên, những UAV như vậy có những hạn chế rõ ràng: ngưỡng kỹ thuật cao khi vận hành, hệ số rủi ro bay cao, thời gian chịu đựng trên không tương đối hạn chế và yêu cầu cao về độ bằng phẳng và độ thông thoáng của địa điểm cất cánh; vì chúng cần tiến hành các cuộc tấn công từ độ cao lớn trong các thành phố nên quỹ đạo bay của chúng dễ dàng bị thiết bị phát hiện độ cao ghi lại, dẫn đến khó khăn trong việc đối phó.

4. UAV 4G/5G: Chúng dựa vào mạng trạm gốc truyền thông 4G/5G công cộng để đạt được điều khiển từ xa, có thể vượt qua giới hạn khoảng cách của các liên kết truyền thống và có các đặc điểm như khả năng tương thích mạnh, khả năng truyền dữ liệu liên lạc lớn và khoảng cách điều khiển dài. Chế độ điều khiển từ xa của chúng làm tăng đáng kể khó khăn trong việc phát hiện và xác định tín hiệu điều khiển và tín hiệu truyền hình ảnh, nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế nghiêm ngặt bởi vùng phủ sóng bức xạ của các trạm gốc 4G/5G, gây khó khăn cho việc thực hiện các hoạt động bay ở độ cao lớn; chúng có thể phát huy hiệu quả sử dụng tốt trong môi trường độ cao thấp dưới 50 m, nhưng độ trễ liên lạc thường trên 100 ~ 200 ms, khó đáp ứng nhu cầu chiến thuật khi di chuyển tốc độ cao trong môi trường đô thị phức tạp.

5. UAV WiFi: Được trang bị mô-đun truyền hình ảnh WiFi, dựa trên các giao thức truyền thông WiFi phổ biến, chúng có thể trực tiếp thực hiện điều khiển và xem trước hình ảnh thông qua các thiết bị đầu cuối thông minh như điện thoại di động và máy tính bảng, với quy trình vận hành đơn giản và thuận tiện. Với việc phổ biến và ứng dụng mạng 5G, độ chính xác điều khiển và chất lượng truyền hình ảnh của UAV WiFi đã được cải thiện hơn nữa. Tuy nhiên, bị hạn chế bởi đặc tính kỹ thuật của giao tiếp WiFi, khoảng cách truyền hình ảnh hiệu quả hầu hết bị giới hạn trong phạm vi vài trăm mét và dễ bị chặn bởi các tòa nhà đô thị dẫn đến gián đoạn tín hiệu liên lạc. Thông thường, nó chỉ có thể được sử dụng trong môi trường tầm nhìn không bị cản trở ở khoảng cách ngắn.

6. UAV được trang bị công nghệ đặc biệt: Các UAV này nâng cao khả năng hoạt động bằng cách tích hợp các mô-đun kỹ thuật chuyên dụng, chủ yếu bao gồm bốn loại: UAV tăng cường dẫn đường vệ tinh được trang bị mô-đun định vị GPS và ngay cả khi mất tín hiệu truyền hình ảnh, chúng vẫn có thể hoàn thành các nhiệm vụ đã thiết lập dựa trên quy hoạch đường đi GPS được thiết lập sẵn; UAV dẫn đường quán tính có khả năng điều khiển chuyến bay tự động toàn quy trình và không cần điều khiển thời gian thực hoặc tương tác thông tin hình ảnh với trạm mặt đất, nhưng các thông số nhiệm vụ cần phải được tải trước và không thể sửa đổi trong suốt chuyến bay; các UAV đối chiếu hình ảnh dựa trên cơ sở dữ liệu tính năng quang học mục tiêu được ghi trước và có thể hoàn thành các nhiệm vụ tìm kiếm mục tiêu, theo dõi động, khóa chính xác và tấn công một cách độc lập trong một khu vực được chỉ định; Các UAV phù hợp với địa hình có thể tự động điều chỉnh độ cao bay theo địa hình, thường bay ở độ cao cực thấp từ vài mét đến hàng chục mét, đồng thời tránh bị radar và sóng vô tuyến phát hiện với sự che phủ của mặt đất. Tuy nhiên, tại các khu vực lõi đô thị đông dân cư, việc sử dụng chúng vô cùng khó khăn do tính chất phức tạp của môi trường.

Mặc dù nhiều chính sách và quy định đã được ban hành để điều chỉnh và kiểm soát hoạt động bay của UAV trong không phận đô thị, nhưng hiện tượng bay UAV bất hợp pháp (còn gọi là 'chuyến bay đen') vẫn tồn tại và thường xuyên xảy ra các tai nạn an toàn bất ngờ như tai nạn UAV, mất tín hiệu và va chạm với tòa nhà. Những vấn đề này không chỉ tiềm ẩn những mối nguy hiểm nghiêm trọng đối với công tác phòng ngừa, kiểm soát an ninh công cộng đô thị mà còn là mối đe dọa trực tiếp đối với các mục tiêu trọng điểm cốt lõi của đô thị, các khu vực xung yếu quan trọng và an ninh sự kiện lớn. Đặc biệt trong bối cảnh các cuộc đối đầu trong trò chơi nước lớn ngày càng leo thang, mâu thuẫn chồng chéo trong và ngoài nước, thường xuyên bị các yếu tố bất ổn xung quanh khiêu khích, những chiếc UAV này một khi bị khủng bố, thế lực thù địch hoặc tội phạm cực đoan lợi dụng để thực hiện các hoạt động phá hoại, gây ra sự cố đe dọa an ninh hàng không nghiêm trọng tại các thành phố trọng điểm sẽ gây ra hoảng loạn xã hội và tác động tiêu cực trên diện rộng, dẫn đến thương vong và thiệt hại tài sản vô cùng lớn.