Před deseti lety byly drony považovány za technologii vyhrazenou pouze oficiálním orgánům, jako je armáda, policie atd. Ale mnoho společností a civilistů dnes používá UAV (bezpilotní vzdušná vozidla) pro rekreační fotografování, kontrolu, doručování zboží a služeb. Federální úřad pro letectví (FAA) odhaduje, že od roku 2019 jsou v USA používány více než 2 miliony dronů. Z toho asi 1,3 milionu je vlastněno pro rekreační použití.
Tato vysoká hustota obyvatelstva dronů a časté incidenty související s drony představují pro kritické infrastruktury (CI), zejména v okolí letištních zařízení, značné bezpečnostní a bezpečnostní problémy.
Mezi 19. a 21. prosincem 2018 byly na letišti Gatwick v Londýně zrušeny stovky letů po zprávách o pozorováních dronů v blízkosti ranveje. Odhaduje se, že postiženo bylo 140 000 cestujících, přičemž asi 1000 letů bylo odkloněno nebo zrušeno, což letiště a letecké společnosti stálo miliony liber.
Při podobné události bylo v lednu 2019 uzavřeno letiště Newark v New Jersey kvůli dronu, který byl v okolí na 90 minut spatřen. Incident způsobil ekonomickou ztrátu 90 milionů USD.
Navzdory snahám FAA omezit rizika nebezpečných a nevyhovujících operací dronů se zdá, že se problém zrychluje, přičemž piloti letadel, dispečeři letového provozu a další zúčastněné strany v oblasti letectví hlásí ročně více než 2 000 pozorování téměř bez následků. P>
To vyvolalo potřebu odhalovat a deaktivovat nepoctivé drony a neautorizované aktivity dronů, čímž vznikla nová oblast výzkumu a vývoje technologií pro boj s drony (C-UAS).
Boj proti dronu je složitý, vícestupňový proces, který zahrnuje interakci mezi několika odlišnými senzory, metodikami a komunikací s lidskými operátory. To zahrnuje tři hlavní kategorie:(i) detekce, (ii) prevence a (iii) zmírnění. K detekci nepoctivých dronů používají letiště čtyři typy senzorů, konkrétně radar, radiofrekvenční detekční senzory, akustické senzory a vizuální senzory. Podívejme se na výhody a nevýhody těchto komerčně dostupných systémů detekce dronů používaných k obraně letišť.
1. Radar
Přehledový radar s jednou nebo více anténami vysílá signál pro příjem odrazu letadla, měří prostorové souřadnice a volitelně i rychlost, zrychlení a směr.
Výhody
- Primární sledovací detekční systém s velkým dosahem až 100 km, v závislosti na RCS a nadmořské výšce.
- Dokáže sledovat většinu typů dronů, bez ohledu na autonomní let.
- Ve spojení s algoritmy strojového učení dokáže rozlišit ptáky od dronů.
- Vysoce přesné sledování v rozsahu úhlu pozorování.
- Schopnost sledovat více cílů současně při použití pokrytí vícenásobným sledováním.
- Bistatické a multistatické radary zvyšují přesnost detekce UAV.
- Nezávislé na vizuálních podmínkách (den, noc, zatažené počasí atd.)
- Není potřeba RF ani akustický signál
Nevýhody
- Dosah detekce závisí na velikosti dronu a radarovém průřezu (RCS).
- Radarové systémy navržené pro pilotované letectví nemohou detekovat malé létající objekty.
- Vysoké náklady na pořízení a instalaci
- Vyžaduje přenosovou licenci a kontrolu frekvence, aby se zabránilo interferenci s jinými RF přenosy.
- Těžko detekovatelné UAV létající v malých výškách, pomalu se pohybující nebo vznášející se ve vzduchu.
- Žádná možnost pilotního sledování nebo geolokace pozemního řízení
- Nedostatek automatizace a vysoká závislost na vyškolených radarových operátorech
- Falešné pozitivy s předměty podobného tvaru (ptáci, mraky atd.)
2. Radiofrekvenční detekce
Radiofrekvenční (RF) skenery využívají technologii pasivní detekce. Toto cenově výhodné řešení detekuje a sleduje UAV na základě jejich komunikačního podpisu. Zkoumají algoritmy pro skenování známých rádiových frekvencí a vyhledání a geolokaci dronů vyzařujících RF bez ohledu na počasí a denní/noční podmínky.
Výhody
- Nižší náklady než u radarových senzorů se středním dosahem až 600 m
- Detekuje určitá rádiová frekvenční pásma, kde UAV a GCS komunikují za účelem velení a řízení (C2)
- Umí zachytit RF vysílané bezpilotními prostředky a umí vyhledat bezpilotní prostředky a ovladače
- Dokáží zachytit drony vyzařující WiFi
- Vysoce přesná detekce
- Schopnost včasného varování ještě před vzletem UAV (při zapnutí)
- Triangulace je možná s více RF senzory.
- Algoritmy strojového učení mohou klasifikovat přenosy dronů.
- Pasivní detekce, není nutná licence.
Nevýhody
- RF signál nedokáže detekovat autonomní létající drony.
- Elektromagnetické rušení a ztráta zraku zhoršují detekční schopnosti.
- Proměnná přesnost detekce v závislosti na typu dronu a frekvenčním pásmu
- Útočník může podvrhnout adresy MAC.
- Dokáže detekovat pouze několik UAV najednou
- Méně efektivní v prostředí se silným vysokofrekvenčním zářením s dosahem menším než 100 m
- Omezení detekce roje dronů
- Některé pasivní systémy mohou vysílat RF signály, přestože jsou charakterizovány jako pasivní systémy.
3. Akustická detekce
Vrtule dronů přenášejí zvukový vzor, který lze detekovat a použít pro určování polohy a klasifikaci dronu pomocí akustických senzorů. Mikrofon obvykle detekuje zvuk vydávaný dronem a vypočítává polohu pomocí techniky časového rozdílu příletu (TDOA).
Výhody
- Klasifikace na základě akustického podpisu
- Umí rozlišovat mezi autorizovaným a neautorizovaným UAS
- K detekci není potřeba RF signál. Dokáže detekovat autonomně létající UAV
- Detekce UAV může přesahovat linii viditelnosti
- Klasifikace na základě akustických znaků UAV
- Pro lokalizaci UAV se používá technika časového rozdílu příjezdu (TDOA), zatímco triangulace je možná pomocí řady distribuovaných senzorů
- Nízkonákladové senzory
- Může poskytnout směr dronu nebo hrubý odhad
Nevýhody
- Závisí na dostupné knihovně již zaznamenaných zvukových podpisů
- Větší počet falešně pozitivních výsledků kvůli rostoucímu počtu modelů dronů
- Nespolehlivá detekce na vzdálenost>300 m
- Nefunguje tak dobře v hlučném prostředí
- Omezení detekce rojů dronů
- Výkon detekce je ovlivněn směrem větru, teplotou, přímkou viditelnosti a odrazy signálu od překážek.
- Nepoužívají se jako primární zdroj detekce.
- Žádná možnost pilotního sledování nebo geolokace pozemního řízení
4. Vizuální detekce
Elektrooptické senzory v zobrazovacích systémech a kamerách používají vizuální podpis k detekci UAS, zatímco infračervené senzory používají tepelný podpis. V kombinaci s optickými daty mohou neuronové sítě a algoritmy hlubokého učení poskytnout významnou podporu a pokročilou inteligenci detekčnímu systému UAV.
Výhody
- Potřeba lidského zásahu nebo umělé inteligence k účinné detekci UAV
- Nepoužívá se jako primární zdroj detekce (kamery EO i IR)
- Oba mají omezení detekce na základě možností rozlišení.
Nevýhody
- Těžko zachytit roje dronů.
- IR a EO kamery potřebují k detekci UAV přímou viditelnost.
- EO kamery závisí na denním světle a podmínkách venkovního osvětlení (zataženo, tma atd.)
- Může si splést UAV s ptákem nebo podobně tvarovaným malým letadlem.
- Omezení dosahu v závislosti na povětrnostních podmínkách (mraky, déšť, mlha, mlha atd.)
Existuje několik technologických řešení pro zmírnění hrozeb ze škodlivého UAS při přístupu ke kritické infrastruktuře. Existují dva typy technologií C-UAS:elektronické a kinetické. Elektronická protiopatření mohou porazit UAV pomocí manipulace s komunikačním spojením, RF rušení nebo GPS spoofingu. Kinetický zákaz se týká zachycení UAS fyzickými prostředky. Na tyto technologie C-UAS se podíváme v našem dalším příspěvku.