چه چیزی تجهیزات ضد پهپاد را برای امنیت در ارتفاعات پایین مؤثر می‌کند؟

تهدید فزاینده پهپادهای غیرمجاز در ارتفاعات پایین

افزایش فعالیت پهپادهای غیرمجاز در نزدیکی زیرساخت‌های حیاتی

سازمان مدیریت هوانوردی فدرال (FAA) افزایش ۱۳۷ درصدی در ورودهای غیرمجاز پهپاد به نزدیکی فرودگاه‌های آمریکا را بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۳ گزارش داده است که ۶۸ درصد آن‌ها در ارتفاع زیر ۲۰۰ فوت رخ داده است. تأسیسات انرژی و مراکز داده اکنون به‌طور متوسط ۱۲ مورد پرواز از سر هوا تأیید شده پهپاد در ماه را تجربه می‌کنند، که اغلب در ساعات اوج عملیاتی رخ می‌دهد، زمانی که نقاط کور نظارتی بیشترین قابلیت سوءاستفاده را دارند.

آسیب‌پذیری‌های ناشی از پهپادهای مصرف‌کننده که مجهز به دوربین یا بار مفید هستند

امروزه پهپادهای چهارگانه برای مصرف‌کنندگان عادی که قیمت آنها کمتر از 500 دلار است، با مشخصات قابل توجهی عرضه می‌شوند. بسیاری از مدل‌ها اکنون مجهز به دوربین‌های با وضوح 4K با قابلیت زوم 10 برابری هستند و در واقع قادر به حمل بارهایی به وزن حدود 5 پوند می‌باشند. این نوع ویژگی‌ها قبلاً فقط مختص تجهیزات نظامی بودند. آزمایش‌های میدانی که در سال 2024 انجام شد، چیز نگران‌کننده‌ای را نیز نشان داد. علاقه‌مندانی که پهپادهای خود را اصلاح کردند، توانستند جامرهای سیگنال کوچکی متصل کنند که شبکه‌های حسگر اطراف را در شعاع حدود 300 متر اختلال دادند. این موضوع نشان‌دهنده یک مشکل واقعی است که در آن اسباب‌بازی‌های ساده ممکن است در صورت عدم نظارت مناسب، به ابزاری برای حملات سایبرفیزیکی سازمان‌یافته تبدیل شوند.

مطالعه موردی: حوادث تقریباً برخورد در فرودگاه‌ها و تأسیسات حساس

در سال 2023، یک حادثه نزدیک رخ داد که در آن یک پهپاد DJI Matrice 300 تقریباً با یک هواپیمای مسافربری که در ارتفاع حدود 850 فوتی در حال پرواز بود، برخورد می‌کرد. این حادثه به قدری مورد توجه قرار گرفت که چهارده فرودگاه بزرگ در ایالات متحده مجبور شدند بازگردند و رویکرد خود را نسبت به مدیریت ترافیک پهپادها بازنگری کنند. اما در جاهای دیگر اتفاقات بدتری رخ داد. مورد دیگری وجود داشت که فردی یک پهپاد حامل موادی شبیه به مواد انفجاری را از پشت سیستم امنیتی احاطه‌کننده یک نیروگاه هسته‌ای در اروپا عبور داد. تنها زمانی که پهپاد در ارتفاع حدود دوازده متری بود متوقف شد، که دقیقاً در همان ارتفاع است که بیشتر سیستم‌های راداری استاندارد قادر به تشخیص چیزی نیستند، زیرا سیگنال‌ها در میان نویز و تداخل زمینی از بین می‌روند.

اجزای اصلی سیستم‌های مؤثر ضد پهپاد

ویژگی‌های کلیدی فناوری ضد پهپاد: تشخیص، شناسایی و بی‌فعال‌سازی

اکثر سیستم‌های خوب ضد پهپاد در سه مرحله اصلی کار می‌کنند: ابتدا پیدا کردن پهپاد، سپس تشخیص نوع آن و در نهایت جلوگیری از ایجاد مشکل توسط آن. برای شناسایی پهپادها، اپراتورها معمولاً به تجزیه‌وتحلیل‌کننده‌های فرکانس رادیویی (RF) همراه با سیستم‌های راداری تکیه می‌کنند که می‌توانند وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین را در شعاع حدود پنج کیلومتر تشخیص دهند. پس از شناسایی، نرم‌افزارهای تخصصی سیگنال‌های فرستاده‌شده از پهپاد را بررسی کرده و نحوه پرواز آن را تحلیل می‌کنند تا مشخص شود آیا تهدید واقعی وجود دارد یا خیر. هنگامی که لازم است پهپاد متوقف شود، اپراتورها معمولاً از روش‌های قطع سیگنال یا جعل سیگنال GPS استفاده می‌کنند. این روش‌ها دستگاه را بدون ایجاد خسارت جانبی غیرفعال می‌کنند که اهمیت زیادی در حفظ ایمنی ساختمان‌های اطراف و کنترل مناسب شرایط فضای هوایی محلی دارد.

سیستم‌های راداری و RF برای تشخیص قابل اعتماد پهپادهای پرواز پایین

رادار برای تشخیص پهپادهای کوچک در ارتفاعات زیر حدود ۱۵۰ متر بسیار مؤثر است، که این امر در شهرها که نویز زمینه زیادی از منابع مختلف وجود دارد، بسیار رایج است. ترکیب این فناوری با اسکنرهای RF که قادر به دریافت سیگنال‌های کنترلی در محدوده فرکانسی از ۹۰۰ مگاهرتز تا ۵٫۸ گیگاهرتز هستند، لایه دیگری از تأیید عملیاتی فراهم می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که ترکیب رادار با تشخیص فرکانس رادیویی، نسبت به استفاده از تنها یک سیستم، حدود سه‌چهارم از هشدارهای خطا را کاهش می‌دهد. این امر چنین رویکردهای ترکیبی را ضروری می‌سازد، اگر بخواهیم نظارت قابل اعتمادی بر فعالیت‌های پهپادی در آن ارتفاعات پایین که بیشترین ترافیک پهپادی در آنجا رخ می‌دهد، داشته باشیم.

اسکن طیف تمام‌باند برای شناسایی سیگنال‌های فرمان

آنالیزورهای طیف کامل، همه چیز را از حدود ۴۰۰ مگاهرتز تا فرکانس‌های ۶ گیگاهرتز ردیابی می‌کنند و امضاهای منحصربه‌فرد فرکانس رادیویی را شناسایی می‌کنند که مدل‌های مختلف پهپادها را از یکدیگر متمایز می‌سازند. کارکنان امنیتی به این قابلیت نیاز دارند تا بتوانند پهپادهای سرگرمی بی‌ضرر را از پهپادهای خطرناک که ممکن است محموله‌های غیرمجاز حمل کنند، تشخیص دهند. هنگامی که این سیستم‌های تشخیصی داده‌های جمع‌آوری‌شده را با پرونده‌های اطلاعاتی سازنده مقایسه می‌کنند، قادرند تقریباً بلافاصله پهپادهای مشکوک یا اصلاح‌شده را شناسایی کنند. برخی از سیستم‌های پیشرفته‌تر حتی در عرض چند ثانیه پس از تشخیص یک فعالیت غیرعادی، اپراتورها را هشدار می‌دهند و زمان واکنش حیاتی‌ای را قبل از وقوع هرگونه تهدید بالقوه فراهم می‌کنند.

تصویربرداری حرارتی و سنسورهای آکوستیک برای تشخیص غیرفعال

دوربین‌های تصویربرداری حرارتی می‌توانند گرمای موتورها و باتری پهپادها را از حدود ۱٫۲ کیلومتری فاصله تشخیص دهند. این موضوع آن‌ها را در مواقعی که به جای سیستم‌های فعال (مانند رادار یا تجهیزات اختلال، که ممکن است در برخی مکان‌ها مجاز نباشند) به سیستم‌های غیرفعال نیاز داریم، مفید می‌سازد. همچنین حسگرهای صوتی نیز وجود دارند. این حسگرها با تشخیص موقعیت پهپاد بر اساس صدای پرهای در حال چرخش آن کار می‌کنند و در حدود ۹۵ درصد موارد دقیق هستند. این دو نوع حسگر با هم امکان نظارت بی‌صدا در مکان‌هایی را فراهم می‌کنند که امنیت بالایی لازم دارند و از نظر الکترونیکی چیزی فاش نمی‌شود؛ مثلاً تأسیسات نظامی یا ساختمان‌های دولتی که حفظ سکوت رادیویی اهمیت زیادی دارد.

ادغام چندین حسگر برای نظارت جامع فضای هوایی

وقتی انواع مختلف سنسورها در یک سیستم مرکزی با هم کار می‌کنند، محدودیت‌های هر سنسور را که به تنهایی نمی‌تواند انجام دهد، برطرف می‌کنند. برنامه‌های هوشمند کامپیوتری تمام این سیگنال‌ها را ترکیب می‌کنند تا اپراتورها بتوانند چندین پهپاد را همزمان دنبال کنند و در عین حال، خطرناک بودن هر کدام را بر اساس عواملی مانند سرعت حرکت، موقعیت در آسمان و جهت احتمالی پرواز تعیین کنند. این سیستم به طور کلی عملکرد خوبی دارد و در بیشتر موارد بیش از ۹۵٪ از تهدیدات پروازی را شناسایی می‌کند، حتی زمانی که افراد سوءقصد به منظور پنهان شدن، پرواز در ارتفاع بسیار پایین یا اجتناب از تجهیزات تشخیص خاصی را انتخاب می‌کنند.

روش‌های بی‌فعال‌سازی غیرکینتیک در فناوری ضد پهپاد

مسدودسازی فرکانس رادیویی (RF) و GPS برای کاهش ایمن پهپاد

در مورد متوقف کردن پهپادهای ناخواسته، روشهای غیرمخربی مانند اختلال در فرکانس رادیویی (RF) و سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) امروزه تقریباً ضروری شده‌اند. نحوه عملکرد این روش‌ها در واقع بسیار ساده است؛ آنها با ایجاد تداخل شدید در سیگنال‌های کنترلی، ارتباطات پهپادها را مختل می‌کنند. این امر عمدتاً پهپادها را وادار به فعال‌سازی پروتکل‌های ایمنی داخلی می‌کند که همه ما درباره‌شان شنیده‌ایم، مثلاً فرود ایمن یا صرفاً معلق ماندن تا کمک برسد. برخی سیستم‌ها از جامرهای جهت‌دار استفاده می‌کنند که می‌توانند اهداف خاصی را دقیقاً هدف بگیرند، در حالی که دیگران در چندین باند فرکانسی به طور همزمان جستجو می‌کنند تا پهپادهای هوشمندی که دائماً کانال خود را تغییر می‌دهند، را دستگیر کنند. همچنین تکنیک جعل GPS نیز وجود دارد که لایه دیگری از امنیت را فراهم می‌کند و پهپادهای متخلف را فریب می‌دهد تا فکر کنند در جای دیگری قرار دارند. این روش به حفظ امنیت مناطق مهم کمک می‌کند بدون اینکه نیاز به شلیک یا آسیب به اموال باشد.

تکنیک‌های جعل سیگنال پهپاد و تداخل الکترونیکی

تهدیف سیگنال فقط به مسدود کردن سیگنال‌ها مانند آنچه در اختلال انجام می‌شود محدود نمی‌شود. بلکه این روش، سیگنال‌های کنترل واقعی را کپی می‌کند تا مهاجم بتواند پهپاد دشمن را به‌طور واقعی تحت کنترل خود درآورد. پس از اینکه کنترل پهپاد به دست آمد، اپراتورها می‌توانند آن را به مکانی ایمن هدایت کنند یا وادار به فرود بی‌خطر کنند تا بتوان آن را بعداً بررسی کرد. با ترکیب این تکنیک با فناوری پالس الکترومغناطیسی (EMP)، ناگهان شاهد ظهور قابلیتی بسیار قدرتمندتر خواهیم بود. این ترکیب یک رویکرد قوی جنگ الکترونیکی ایجاد می‌کند که می‌تواند گروه‌های کاملی از پهپادها را با یکباره غیرفعال کند، بدین طریق که الکترونیک داخلی آن‌ها را از کار بیندازد. این نوع قابلیت زمانی اهمیت زیادی پیدا می‌کند که با حملات سازمان‌یافته پهپادی روبه‌رو باشیم که در آن چندین واحد به صورت هماهنگ حمله می‌کنند.

چالش‌های اخلاقی و نظارتی تهدیف پهپادهای غیرنظامی

شبیه‌سازی سیگنال کارایی خوبی دارد، اما قطعاً برخی مسائل قانونی و اخلاقی در این میان وجود دارد. بیشتر پهپادهای غیرنظامی باندهای فرکانسی مشابهی با شبکه‌های وای‌فای معمولی و دستگاه‌های مصرفی مختلف را به اشتراک می‌گذارند. هنگامی که کسی تلاش می‌کند این سیگنال‌ها را جعل کند، ممکن است به طور تصادفی سیستم‌های ارتباطی موجود در منطقه را مختل کند. در حال حاضر قوانین آمریکا تنها به برخی نهادهای فدرال اجازه استفاده از فناوری‌هایی مانند اختلال یا جعل سیگنال را می‌دهد. این امر باعث می‌شود افرادی که در فرودگاه‌ها، نیروگاه‌ها و مکان‌های مشابه کار می‌کنند، در صورت نیاز بدون ابزار مناسبی برای پاسخگویی گرفتار شوند. هنوز هم شکاف بزرگی در نحوه محافظت از فضای هوایی ما در برابر این نوع تهدیدات وجود دارد.

مزایای روش‌های غیرمخرب در تحقیقات پزشکی قانونی

وقتی نیروهای امنیتی بدون آسیب رساندن به پهپادها آن‌ها را متوقف می‌کنند، می‌توانند دستگاه‌ها را سالم نگه دارند تا بعدها بازرسی شوند. این بدین معناست که محققان می‌توانند تشخیص دهند پهپاد از کجا آمده، چه چیزی در داخل آن بوده و شواهد لازم برای موارد قانونی را جمع‌آوری کنند. تحقیق منتشر شده در سال گذشته چیز جالبی در این زمینه نشان داد. مراکزی که از اختلال سیگنال به جای سرنگون کردن پهپادها استفاده کردند، توانستند اطلاعات مفیدی از حدود سه‌چهارم دستگاه‌های ضبط‌شده به دست آورند. این رقم در مقایسه با قطعات کوچک اطلاعاتی که معمولاً پس از سرنگون کردن یک پهپاد در آسمان باقی می‌ماند، بسیار قابل توجه است. توانایی حفظ این وسایل پروازی تفاوت بزرگی در حل جرائم و درک تهدیدات احتمالی در طول زمان ایجاد می‌کند.

استقرار استراتژیک راهکارهای ضد پهپاد برای امنیت بلندمدت

انجام ارزیابی‌های ریسک خاص سایت برای تهدیدات ارتفاع پایین

حفاظت مؤثر با ارزیابی‌های ریسک سفارشی شروع می‌شود که جغرافیا، ترافیع هوایی محلی و الگوهای تهاجم تاریخی را در نظر می‌گیرد. تحلیل سال ۲۰۲۴ از ۱۲۰ محل زیرساخت حیاتی نشان داد که ۷۸٪ پروازهای بدون مجوز پهپادها در ارتفاعی پایین‌تر از ۱۵۰ متر رخ داده است، که لزوم استراتژی‌های تشخیص سفارشی در ارتفاعات پایین را بر اساس آسیب‌پذیری‌های خاص هر محل برجسته می‌کند.

اجراي مدل دفاع لايه‌اي با تشخيص و پاسخ يكپارچه

دفاع قوي، چندين لايه تشخيص — شامل رادار، اسكن كردن فركانس راديويي (RF)، تصويربرداري حرارتي و سنجش صوتي — را با پروتکل‌هاي پاسخ خودكار تلفيق مي‌كند. اين مدل چندحسگري و چندپاسخه، مطابق معيارهاي دفاع هوافضايي، خطاي مثبت را نسبت به سيستم‌هاي تك‌فناوري ۶۳٪ كاهش مي‌دهد و ايجام كاهش تهديد سريع‌تر و دقيق‌تري را تضمين مي‌كند.

اطمينان از نظارت مستمر از طريق پلتفرم‌هاي فرماندهي مبتني بر هوش مصنوعي

پلتفرم‌های فرمان مبتنی بر هوش مصنوعی، ورودی حسگرهای توزیع‌شده را به‌صورت زمان واقعی پردازش کرده و تهدیدات را در عرض ۲٫۸ ثانیه از زمان تشخیص اولیه طبقه‌بندی می‌کنند (آزمایشگاه دفاع در برابر پهپادها، ۲۰۲۳). یادگیری ماشینی به‌طور مداوم خود را با تکنیک‌های جدید دوری از شناسایی، از جمله جعل سیگنال GPS و حرکات نامنظم پرواز، تطبیق می‌دهد و در نتیجه مقاومت سیستم را در طول زمان افزایش می‌دهد.

تعادل بین نگرانی‌های عمومی در مورد حریم خصوصی و نیازهای امنیتی حیاتی

حمایت عمومی از اقدامات ضدپهپاد همچنان قوی است — ۸۲ درصد از پاسخ‌دهندگان در نظرسنجی SafeSkies 2024 از اقدامات محافظتی در نزدیکی فرودگاه‌ها حمایت کردند — اما ۶۱ درصد نگرانی خود را نسبت به استفاده گسترده از اختلال سیگنال در مناطق پرجمعیت ابراز کردند. سیاست‌های شفاف در مدیریت داده‌ها و استفاده از تصویربرداری حرارتی بدون نام کمک می‌کنند تا ضمن حفاظت از زیرساخت‌های حیاتی، اعتماد عمومی حفظ شود.

روندهای آینده: یکپارچه‌سازی با شهرهای هوشمند و رشد بازار ضدپهپاد

پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی ضد پهپاد تا سال 2028 به 5.3 میلیارد دلار برسد (MarketsandMarkets 2023)، که این رشد ناشی از تقاضای شهرهای هوشمند برای سیستم‌های خودکار پاسخ به تهدیدات است. پلتفرم‌های نوظهور با زیرساخت‌های شهری موجود از جمله مدیریت ترافیک و خدمات اضطراری یکپارچه می‌شوند و امکان پاسخ هماهنگ به تهدیدات هوایی در محیط‌های پرجمعیت را فراهم می‌کنند.

‫سوالات متداول‬

سوال: ورود غیرمجاز پهپادها به نزدیکی فرودگاه‌های ایالات متحده اخیراً چگونه تغییر کرده است؟

پاسخ: بین سال‌های 2020 تا 2023، وقوع ورودهای غیرمجاز پهپاد به نزدیکی فرودگاه‌های ایالات متحده 137 درصد افزایش یافته است که 68 درصد از آن‌ها در ارتفاعی پایین‌تر از 200 فوت رخ داده است.

سوال: برخی از ویژگی‌های کلیدی سیستم‌های ضد پهپاد چیست؟

پاسخ: سیستم‌های ضد پهپاد به تشخیص، شناسایی و بی‌فعال‌سازی متکی هستند. این سیستم‌ها از تحلیل‌گرهای فرکانس رادیویی (RF)، رادار، اختلال سیگنال و جعل GPS برای مدیریت تهدیدات استفاده می‌کنند.

سوال: رادار و سیستم‌های RF چگونه تشخیص پهپاد را بهبود می‌بخشند؟

پاسخ: سیستم‌های ترکیبی رادار و RF با کاهش حدود سه چهارم هشدارهای خطا، امکان تشخیص قابل اعتماد پهپادهای پرواز در ارتفاع پایین را فراهم می‌کنند.

سوال: روش‌های غیرمخرب برای مقابله با پهپادها چیست و چرا ترجیح داده می‌شوند؟

پاسخ: روش‌های غیرمخرب مانند مختل‌کننده سیگنال RF و GPS، پهپادها را برای بررسی‌های پزشکی قانونی حفظ می‌کنند و به نیروهای امنیتی امکان جمع‌آوری اطلاعات ضروری را بدون آسیب دیدن دستگاه می‌دهند.

سوال: چالش‌های مرتبط با جعل سیگنال پهپاد چیست؟

پاسخ: هرچند جعل سیگنال پهپاد مؤثر است، اما چالش‌های قانونی و اخلاقی دارد و ممکن است با سایر سیستم‌های ارتباطی تداخل ایجاد کند و در حال حاضر از نظر قانونی محدود شده است.