Специфика обнаружения наземного пункта управления БПЛА

Для значительной части «дронов» характерен режим предстартовой наземной подготовки к запуску летательного аппарата. На данном этапе, оборудование НПУ уже включено (работает на излучение) но сам БПЛА еще находится на земле.

Заблаговременное выявление активности злоумышленника (оператора БПЛА), до того, как он приступил к практической реализации своего замысла (взлет, набор высоты, сближение БПЛА с объектом и т.д.) позволяет службам безопасности прикрываемых объектов более оперативно реагировать на возникновение потенциальных угроз (выигрыш времени и выполнение задач раннего обнаружения угрозы).

Наземный пункт управления, как объект обнаружения пассивными радио-радиотехническими методами, характеризуется:

  • минимальной высотой размещения передающих антенн (типично – 1.5 метра над уровнем земли, т.е. в руках оператора БПЛА);
  • СВЧ диапазоном рабочих частот (2.4/5.8 ГГц);
  • малой мощностью излучаемого сигнала (до 100 мВт);
  • специфической структурой сигнала (широкополосный, кратковременный, импульсный);
  • применением антенн с круговой (как правило) диаграммой направленности и т.д.

Рисунок 1 Внешний вид типичного НПУ (БПЛА DJI Phantom)

Специфика НПУ (мощность, диапазон, высота и т.д.) объективно ограничивает возможность приема его сигналов (ограниченная дальность и условия прямой радиовидимости между излучающей антенной самого НПУ и приемной антенной системы обнаружения).

В диапазоне работы НПУ (канал управления), любые экранирующие препятствия (здания, сооружения, складки местности) расположенные между приемной (системы обнаружения) и передающей (НПУ) антеннами, практически исключают возможность выполнения задач обнаружения.

Фактор «прямой радиовидимости» существенно ограничивает реальные возможности системы обнаружения, особенно в городских условиях и на местности со сложным рельефом.

Даже в условиях «прямой радиовидимости» (установлено практическим путем), в городской обстановке типичная дальность обнаружения сигналов НПУ (DJI PANTOM) составляет около 500-700 метров (для условий размещения приемной антенны системы обнаружения на наземной мачте высотой около 6-8 метров над уровнем земли).

В более благоприятных условиях (пригородная или сельская местность, иные более открытые виды местности) наземное, 6-8 метров, размещение приемных антенн обеспечивает обнаружение сигналов НПУ на дальности около 900 – 1 200 метров.

Дальность обнаружения сигналов НПУ увеличивается (до 2 000 и более метров) при размещении антенн приемного оборудования на крышах зданий, сооружений, вышках и т.п. высокоподнятых объектах.

В большинстве случаев практическая дальность обнаружения сигналов НПУ «дронов» (даже при размещении антенн приемного оборудования на значительной высоте и на особо «благоприятной» местности) ограничена расстоянием 2 – 2.5 км.

Высота размещения приемных антенн (системы обнаружения) является ключевым фактором (фактором №1), влияющим на параметр «эффективная дальность» обнаружения сигналов НПУ.

Следующим (по степени влияния на дальность обнаружения сигналов НПУ) является фактор состояния местной РЭО (фактор №2), в точке размещения оборудования системы обнаружения. 

Необходимым условием выполнения задач обнаружения, является превышение уровня полезного сигнала (излучаемого НПУ), над уровнем шумов в точке приема.

Незначительное (2-3 дБ) превышение уровня полезного сигнала (излучаемого НПУ) над уровнем шумов (на входе РПУ обнаружения) как правило недостаточно даже для гарантированного выполнения простейшей задачи обнаружения. 

Начальное значение соотношения С/Ш, при котором уже возможно устойчивое выполнение задач обнаружения, составляет, как правило, 5-7 и более дБ. Качественное выполнение более сложных задач (пеленгование, технический анализ и т.д.) требуют более благоприятных условий (соотношения С/Ш 10-12 и более дБ).

Эффективная дальность обнаружения сигналов НПУ заметно снижется в условиях помех, создаваемых иными РЭС (за счет ухудшения значения С/Ш в точке приема). 

Сигналы некоторых видов РЭС (в т.ч. систем ШПД, не имеющих отношения к БПЛА) создают маскирующий эффект или вызывают ложные срабатывания системы обнаружения. 

Эффект «ложных срабатываний» наиболее часто вызывают работа маломощных, но близкорасположенных РЭС, сигналы которых по некоторым критериям близки к параметрам сигналов канала управления БПЛА (Bluetooth).

В городских условиях и сложной РЭО, в ряде случаев, целесообразно «жертвовать» высотой размещения приемных антенн системы обнаружения, в пользу менее высотной, но более благоприятной (с точки зрения РЭО) площадки размещения оборудования.

«Фактором №3», влияющим на дальность обнаружения сигналов НПУ, являются технические параметры и характеристики приемного тракта системы обнаружения, определяющие его чувствительность (способность принимать слабые сигналы).

Чувствительность системы обнаружения, как комплексный параметр, зависит уровня собственных шумов РПУ обнаружения, КНД приемных антенн, коэффициента усилия активных антенн (если используются), параметров затухания РЧ кабеля и т.д.

Для большинства систем (выполняющих задачи обнаружения сигналов НПУ), типичным значением параметра суммарная чувствительность можно считать значение минус 110 dBm (для систем, выполняющих задачи пеленгования фазовыми методами – минус 105 dBm).

Необходимо учитывать, что параметр минус 110 dBm (- 105 dBm для пеленгования), реализуем, как правило, при использовании оборудования достаточно высокого класса (профессиональное оборудование радиоконтроля, радиоизмерений). 

В системах обнаружения, построенных на базе относительно простых приемных устройств (РЧ-датчиков, SDR-радио, непрофессиональных РПУ типа AOR, ICOM и т.д.) реализовать значения – 110 dBm чрезвычайно непросто.

Т.е. в отношении реальных возможностей систем обнаружения, не имеющих в своем составе достаточно сложного радиоприемного оборудования, но при этом декларирующих высокие (характерные для профессиональных средств радиоконтроля) параметры чувствительности и соответственно дальности обнаружении сигналов НПУ, следует относится критически.

Заключение

При выполнении задач обнаружения сигналов НПУ, в реальных условиях обстановки, почти всегда имеются «слепые зоны» (сектора), в которых обнаружение не обеспечивается, из-за экранирующего влияния местных предметов (зданий, сооружений, особенностей рельефа).

Типичными дальностями обнаружения сигналов НПУ можно считать:

  • около 500 метров для «маловысотного» размещения антенн обнаружения в городских условиях;
  • около 1 500 метров для размещения антенн обнаружения на крышах зданий (сооружений);
  • не более 2 500 метров (при сумме прочих благоприятных факторов).

Доступными мероприятиями, способными увеличить дальность обнаружения сигналов НПУ можно считать:

  • увеличение высоты размещения приемных антенн;
  • использование антенн с улучшенными характеристиками (направленные или активные имеющие МШУ);
  • учет фактора местной РЭО (мероприятия снижающие помеховые влияния посторонних РЭС).

Указанные выше заключения справедливы для условий:

  • использования типового НПУ («дрона») в диапазоне 2.4 ГГц (100 мВт);
  • использования системы обнаружения со значением параметра чувствительности около минус 110 dBm.

Типичная дальность обнаружения НПУ может ухудшаться (на 10-30 и более %) в случаях:

  • использования типового НПУ («дрона») в диапазоне 5.8 ГГц;
  • использования системы обнаружения со значением параметра чувствительности хуже минус 110 dBm;
  • использования системы обнаружения в условиях крупных городов (мегаполисов) или на объектах, имеющих особо сложную РЭО.

Дальность обнаружения сигналов НПУ может увеличиваться:

  • при использовании НПУ в диапазонах частот ниже 2.4 ГГц (900 МГц, 433 МГц и т.д.);
  • при использовании НПУ имеющего мощность, завышенную от легальной (свыше 100 мВт);
  • при использовании НПУ, размещаемого на крышах зданий, сооружений.

Разработка сайта

117218 Москва
Нахимовский проспект, 32
тел.: +7 (495) 580-50-16
факс: +7 (499) 124-00-10
info@specintek.ru

Версия для печати

ГОСТ-Р ИСО 9001

ISO 9001:2008