Systemy antydronowe – cechy, rodzaje, możliwości
Szybki wzrost dostępności oraz poziomu zaawansowania technologicznego bezzałogowych statków powietrznych, które latają po polskim niebie to z powód do dumy związany z rozwojem technologii bezzałogowych oraz jej wykorzystaniem na rzecz zapewnienia usług wspierających funkcjonowanie społeczeństwa.
W Polsce aktualnie posiadamy ponad 250 tysięcy zarejestrowanych operatorów dronów zgłoszonych do Urzędu Lotnictwa Cywilnego (dane z kwietnia 2024 roku). Zaledwie półtorej roku wcześniej – w styczniu 2023 roku ULC raportował o 150 tysiącach operatorów dronów. Ten gwałtowny wzrost pokazuje jak szybko rozwija się lotnictwo bezzałogowe w naszym kraju.
Niestety wraz z rosnącą liczbą dronów poruszających się w polskiej przestrzeni powietrznej pojawiają się nowe wyzwania do zaadresowania. Zaliczamy do nich sprawną obsługę i koordynację lotów w przestrzeni powietrznej, rozwiązanie problemów i obaw związanych z zachowaniem bezpieczeństwa i prywatności obywateli, a także zabezpieczenie obiektów infrastruktury krytycznej oraz innych ważnych stref np. imprez masowych przed wtargnięciem na ich teren bezzałogowych statków powietrznych.
Warto zwrócić uwagę na klasyfikację pilotów, którzy najczęściej doprowadzają do wtargnięcia na teren obiektów infrastruktury krytycznej lub innych ważnych stref. W przeważającej większości zagrożeniem są zwykli użytkownicy dronów, bardzo często osoby, które dopiero zaczynają swoją przygodę z bezzałogowymi statkami powietrznymi. Tego typu incydenty w większości wywoływane są całkowicie nieświadomie. Poniżej na grafice uwzględniliśmy klasyfikację pilotów w raz z potencjalnym zagrożeń, które niesie za sobą ich wtargnięcie na teren obiektów infrastruktury krytycznej lub innych ważnych stref.
Zabezpieczenie przestrzeni powietrznej przed bezzałogowymi statkami powietrznymi
Ciągły rozwój dronów konsumenckich oraz sytuacja geopolityczna tworzą nowe wyzwania stawiane przed branżą lotniczą. Aktualnie do największych z nich zaliczamy sprawne zabezpieczenie obiektów lub przestrzeni powietrznych przed wtargnięciem na ich teren bezzałogowych statków powietrznych.
Nieostrożny operator nie stosujący się do regulacji prawnych czy celowe wtargnięcie w celu ataku jest realnym zagrożeniem ze strony bezzałogowych statków powietrznych, a formy terroru powietrznego z wykorzystaniem dronów są coraz częstsze. Ich identyfikacja jest trudna, a zagrożenia przybierają różne rozmiary.
Do walki z bezzałogowymi statkami powietrznymi wykorzystywanymi w nieodpowiedni sposób wykorzystuje się systemy antydronowe C-UAS (Counter Unmanned Aerial Systems).
Technologie antydronowe są tematem intensywnych badań oraz rozwoju od czasów popularyzacji dronów konsumenckich w przestrzeni powietrznej, ale poświęca się im zauważalnie mniej czasu, niż najnowszym dronom z coraz to lepszymi parametrami technicznymi i dokładniejszymi kamerami, które pozwalają m. in. na skuteczniejszą inwigilację z większej odległości.
System antydronowy – czym jest i do czego służy?
Technologia przeciwdziałania dronom obejmuje szeroką gamę rozwiązań, które pozwalają wykrywać, klasyfikować i neutralizować drony/bezzałogowe statki powietrzne. W skład szerokiego pojęcia systemów antydronowych wchodzą rozwiązania bazujące na systemach kamer i specjalistycznych radarach.
Sprzęt do monitorowania dronów może być pasywny (zbierający i przekazujący dane do stanowiska kierowania) lub aktywny (emitując sygnał i analizując wiązkę, która do niego powraca) i może pełnić kilka funkcji takich jak:
- Wykrywanie
- Klasyfikacja lub identyfikacja
- Lokalizowanie i śledzenie
- Alarmowanie
Nie wszystkie urządzenia wykonują wszystkie powyższe funkcje w tym samym czasie. Na przykład wykrywanie oznacza, że system antydronowy może wykrywać bezzałogowe statki powietrzne znajdujące się w przestrzeni powietrznej. W wielu przypadkach takie działanie jest niewystarczające.
W kolejnym kroku następuje klasyfikacja. Drony oddzielane są od ptaków oraz załogowych statków powietrznych.
Następnie poszczególne bezzałogowce są identyfikowane. Niektóre systemy antydronowe mogą zidentyfikować konkretny model drona, a nawet przekazać numer seryjny drona lub kontrolera. Tego typu informacje mogą być przydatne do celów ścigania.
Większość systemów antydronowych posiada funkcję śledzenia dronów przebywających w przestrzeni powietrznej w czasie rzeczywistym.
System antydronowy może być doposażony również w podsystem neutralizacji bezzałogowych statków powietrznych. Drony mogą być neutralizowane na wiele sposobów. Najpopularniejszym z nich jest zakłócenie sygnału i wywołanie procedury RTH. Wykorzystywane są również siatki typu mesh do fizycznego strącenia drona, a także ręczne jammery (zakłócacze sygnału), które pozwalają zakłócić łączność danego drona z kontrolerem i wymusić jego lądowanie lub powrót do bazy.
Znacznie systemów antydronowych w ochronie infrastruktury krytycznej
W miarę jak drony stają się coraz bardziej przystępne cenowo, powszechnie akceptowalne, uregulowane prawnie i wdrażane na szeroką skalę, organizacje, firmy i agencje rządowe stają przed nowymi wyzwaniami w zakresie zabezpieczenia przestrzeni powietrznej przed wtargnięciem na jej teren dronów.
Drony mogą zagrażać bezpieczeństwu na wiele sposobów. Do najpopularniejszych zaliczamy:
- Wtargnięcie celem inwigilacji, monitoringu oraz szpiegowania
- Przenoszenie nieautoryzowanych ładunków np. kontrabanda
- Terroryzm powietrzny poprzez zrzucanie ładunków wybuchowych
Technologie wykrywania dronów w przestrzeni powietrznej
Czujniki wykorzystywane do wykrywania, identyfikacji oraz śledzenia dronów działają w czasie rzeczywistym.
Aktualnie systemy dronowe wykorzystują czujniki radarowe, RF, akustyczne oraz optyczne.
Radarowe systemy antydronowe
Radar w systemach antydronowych wysyła sygnał i wykorzystuje odbicie, gdy odbija się od obiektu, aby zmierzyć jego kierunek i odległość (pozycję).
Większość radarów wysyła sygnał radiowy w postaci impulsu, a następnie nasłuchuje “echa”. Większość radarów projektowanych jest tak, by nie wykrywać małych celów. Są one przeznaczone do śledzenia dużych obiektów, takich jak samoloty pasażerskie. Jednak specjalistyczna technologia przeciwdziałania UAS obejmuje radar, który z łatwością śledzi mniejsze obiekty, takie jak drony.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Wysoki zasięg
- Śledzenie w czasie rzeczywistym
- Bardzo wysoką dokładność
- Śledzenie wielu celów w tym samym czasie
- Niezależność od warunków pogodowych
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Powiązanie zasięgu wykrywania z wielkością drona
- Problem z odróżnianiem ptaków od dronów
RF – analizatory częstotliwości radiowych
Większość dronów wykorzystuje do komunikacji pomiędzy kontrolerem, a bezzałogowym statkiem powietrznym połączenie z wykorzystaniem fal radiowych RF o częstotliwościach mierzonych w MHz lub GHz.
Analizatory RF składają się z jednej lub więcej anten do odbioru fal radiowych i procesora do analizy widma RF. Służą one do wykrywania komunikacji radiowej między dronem a jego kontrolerem.
Niektóre systemy mogą identyfikować najpopularniejsze marki i modele dronów, podczas gdy inne mogą nawet identyfikować adresy MAC drona i kontrolera (jeśli dron wykorzystuje Wi-Fi do komunikacji). Jest to szczególnie dla służb – pozawala bowiem udowodnić, że konkretny dron i kontroler były aktywne w określonym czasie i miejscu.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Niski koszt
- Wykrywanie różnego rodzaju dronów
- Pasywne działanie
- Ustalanie pozycji drona oraz kontrolera
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Możliwe błędy w wyznaczeniu pozycji drona
- Możliwe zakłócenia w obszarach o dużym wykorzystaniu fal radiowych
Systemy akustyczne – bazujące na mikrofonach
Ten rodzaj technologii przeciwdziałania dronom polega na użyciu mikrofonu lub zestawu mikrofonów (wielu mikrofonów) do wykrywania dźwięku wydawanego przez drona i obliczania jego kierunku. W celu uzyskania przybliżonej triangulacji należy użyć wielu matryc mikrofonów.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Wykrywa wszystkie drony w bezpośredniej odległości
- Niezależny od wykorzystania fal radiowych
- Wysoka mobilność
- Całkowita pasywność
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Do działania wymagana jest cisza
- Bardzo krótki zasięg działania (maksymalnie 500 metrów)
Systemy optyczne – bazujące na kamerach
Czujniki optyczne zbierają światło o różnych długościach fal, w tym widzialne i podczerwone, a także promieniowanie cieplne, aby wykrywać drony w dzień i w nocy. Ostatnie postępy w technologii czujników optycznych poprawiły rozdzielczość (a tym samym zasięg) i moc przetwarzania w postaci wykrywania, śledzenia i klasyfikacji opartej na sztucznej inteligencji.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Możliwe określenie moduły payload i ładunku drona
- Stosunkowo niski koszt wdrożenia
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Wysokie ryzyko pomyłki
- Działanie i skuteczność mocno zależne od warunków pogodowych
- Dużo fałszywych alarmów
Technologie neutralizacji dronów w przestrzeni powietrznej
Moduły pozwalające na neutralizację dronów różnią się od siebie w zależności od wykorzystywanej technologii. Do najpopularniejszych rozwiązań zaliczamy:
- Fizyczne zniszczenie drona
- Przejęcie kontroli nad dronem
- Wywołanie procedury RTH – powrotu do domu
Należy zauważyć, że chociaż technologia jest dostępna, obecne przepisy w większości krajów zabraniają stosowania któregokolwiek z poniższych środków zaradczych w celu neutralizacji dronów. Wyjątkami są wojsko oraz organy ścigania.
Do neutralizacji wykorzystywane są: zagłuszacze częstotliwości radiowych, spoofery GPS, emitery mikrofal o wysokiej mocy, siatki
Zagłuszacze częstotliwości radiowych
Statyczne, mobilne lub ręczne urządzenia przesyłają dużą ilość energii w częstotliwości fal radiowych w kierunku drona, aby zagłuszyć i zerwać jego komunikację z kontrolerem. Takie działanie pozwala na wywołanie jednego z poniższych scenariuszy (w zależności od modelu drona):
- Dron wykonuje kontrolowane lądowanie w bieżącej pozycji
- Dron powraca do zaprogramowanej wcześniej lokalizacji domowej
- Dron spada w sposób niekontrolowany na ziemię
- Dron odlatuje w losowym kierunku
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Efektywność cenową
- Niekinetyczne działanie
- Pozwalają zlokalizować operatora
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Krótki zasięg
- Może zakłócać inne elementy wykorzystujące częstotliwości radiowe
- Może wywołać nieprzewidywalne zachowanie drona
Spoofery GPS
Spoofery GPS wysyłają nowy sygnał do docelowych dronów, zastępując sygnał komunikacyjny używany do nawigacji. W ten sposób podszywają się pod system lokalizacyjny drona, aby zmylić jego system lokalizacyjny
Dynamicznie zmieniając współrzędne GPS w czasie rzeczywistym, spoofer może kontrolować pozycję drona. Gdy spoofer uzyska kontrolę, może na przykład skierować drona do “bezpiecznej strefy”.
Sppofery GPS mogą jednak nieumyślnie zakłócać działanie innych systemów poza docelowym dronem. Ze względu na ryzyko, spoofery GPS są wykorzystywane głównie jako środek zaradczy dla dronów na polu bitwy. Nie są one tak powszechne w operacjach cywilnych.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Efektywność cenowo
- Niekinetyczne działanie
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Krótki zasięg
- Może zakłócać inne elementy wykorzystujące częstotliwości radiowe
Emitery mikrofal o wysokiej mocy
Urządzenia mikrofalowe dużej mocy (HPM) generują impuls elektromagnetyczny (EMP) zdolny do zakłócania pracy urządzeń elektronicznych.
EMP zakłóca łącza radiowe i zakłóca lub nawet niszczy obwody elektroniczne wewnątrz dronów (oraz wszelkich innych urządzeń elektronicznych w zasięgu) z powodu szkodliwego napięcia i prądów, które wytwarza.
Urządzenia HPM mogą zawierać antenę, która skupia EMP w określonym kierunku, zmniejszając potencjalne szkody uboczne.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Niekinetyczne działanie
- Wysoka skuteczność niezależnie od rodzaju drona
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Wysoki koszt
- Ryzyko niezamierzonego zakłócenia komunikacji lub zniszczenia innych urządzeń elektronicznych w pobliżu
- Może spowodować natychmiastowe wyłączenie się drona i jego niekontrolowany upadek na ziemię
Siatki
Ostatnią metodą neutralizacji bezzałogowych statków powietrznych są siatki. Służą one do zatrzymania łopat wirników i spadku drona na ziemię. Siatki najczęściej wystrzeliwane są z wykorzystaniem dedykowanego działka naziemnego lub innego drona z dedykowanym modułem payload.
Do zalet tej technologii zaliczamy:
- Wysoką skuteczność
- Kontrolowany upadek drona w miejscu, w którym się znajduje
Do wad tej technologii zaliczamy:
- Rozwiązanie kinetyczne
- Stosunkowo niewielki zasięg
- Ryzyko chybienia celu
Dobre praktyki
Podczas wyboru systemu antydronowego warto zwrócić uwagę na następujące kwestie.
System antydronowy RF ASDT SENDES
W Dilectro od wielu lat mamy doświadczenie z wdrażaniem systemów antydronowych. Na przestrzeni ostatnich lat przetestowaliśmy wiele rozwiązań renomowanych producentów.
Polecanym przez nas rozwiązaniem jest hiszpański system antydronowy ASDT pracujący w technologii RF dedykowany do ochrony infrastruktury krytycznej, obiektów wojskowych i cywilnych przed komercyjnymi dronami. System bazuje na autorskiej technologii SENDES polegającej na dekodowaniu w czasie rzeczywistym częstotliwości radiowych, na których pracują drony najpopularniejszych marek dostępnych na ryku z możliwością wskazania pozycji drona, pilota czy miejsca startu..
System składa się z modułów – systemu detekcji (SENDES DAU) neutralizacji (SENDES SJ) i zarządzania (SENDES Gate).
Więcej informacji o ASDT SENDES znajduje się w dedykowanym wpisie blogowym.
https://enterprise.dilectro.pl/wykorzystanie-systemu-antydronowego-asdt-sendes-w-praktyce/
