چگونه مخابرهای پهپادی کار می‌کنند و نقش آنها در کنترل پهپادها

علم پشت مخابرهای پهپادی و تداخل سیگنال‌های رادیویی

درک تداخل مبتنی بر RF در فناوری مخابرهای پهپاد

جَمِرِهای پهپادی با ارسال سیگنال‌های قوی فرکانس رادیویی (RF) کار می‌کنند که در واقع ارتباطاتی را که پهپاد سعی در دریافت آنها دارد، غرق می‌کنند. بیشتر پهپادهای مصرفی معمولی و حتی بسیاری از پهپادهای تجاری با همان فرکانس‌های شناخته شده که همه ما با آنها آشنا هستیم کار می‌کنند - عمدتاً 2.4 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز برای ارسال دستورات و دریافت تصویر از آسمان. وقتی این باندهای فرکانسی با تداخل ایجاد شده توسط دستگاه‌های جَمِر پر شوند، به طور موثر فردی که پهپاد را در حال پرواز است را از کنترل صحیح آن جدا می‌کنند و همچنین مانع از دیدن آنچه از طریق صفحه نمایش در حال اتفاق است می‌شوند. در نتیجه، بیشتر پهپادهای مدرن به طور خودکار به حالت‌های ایمنی مانند فرود ایمن خود، بازگشت به محلی که از آنجا پرتاب شده‌اند، یا فقط معلق ماندن در هوا تا زمانی که کسی دوباره وضعیت را رفع کند، سوئیچ می‌کنند.

مکانیسم‌های تداخل سیگنال: نحوه مسدود کردن ارتباط توسط جَمِرهای پهپادی

ارتباطات بی‌سیم دارای نقاط ضعفی هستند که تداخل سیگنال می‌تواند از آن بهره ببرد. وقتی کسی از یک مخابره‌گر (جامر) علیه ارتباط دستور و کنترل (C2) بین یک پهپاد و خلبان آن استفاده می‌کند، تمام انواع نویز الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که در واقع سیگنال‌های واقعی را می‌پوشاند. این موضوع به این معنی است که پهپاد دیگر قادر به برقراری ارتباط با کسی که آن را هدایت می‌کند، نیست. جامرهای بهتر حتی در این زمینه هم پیش‌تر می‌روند و باعث اختلال در فید ویدئویی که از پهپاد دریافت می‌شود می‌گردند. آنها کانال‌های انتقال را به حدی زیادی اشباع می‌کنند که اپراتورها نمی‌توانند در زمان واقعی ببینند که چه اتفاقی در حال رخ دادن است. ترکیب این دو مشکل باعث می‌شود کنترل صحیح پهپاد و درک اتفاقات اطراف آن بسیار دشوار شود. در نتیجه، بسیاری از پهپادها در حین چنین حملاتی دیگر به درستی کار نمی‌کنند.

هدف‌گیری با فرکانس دقیق در مقابل تکنیک‌های جامینگ نوار پهن

سیستم‌های مقابله با پهپاد دو رویکرد اصلی دارند:

• هدف‌گیری با فرکانس دقیق : ممانعت متمرکز روی باندهای خاص—مانند GPS L1/L2 یا کانال‌های وای‌فای—ایجاد تداخل غیرارادی با دستگاه‌های اطراف را کاهش می‌دهد.
• ممانعت گسترده : نویز با طیف گسترده‌ای را در چندین فرکانس منتشر می‌کند، که اثربخشی آن را در مقابل پهپادهای ناشناخته یا با فرکانس پرشی تضمین می‌کند، اما خطر تداخل با ارتباطات موبایل، وای‌فای و دیگر ارتباطات را افزایش می‌دهد.

سیستم‌های نظامی از ممانعت تطبیقی استفاده می‌کنند، که به‌صورت پویا بین حالت‌های دقیق و گسترده بر اساس تحلیل بلادرنگ تهدید سوییچ می‌کنند تا حداکثر اثربخشی را با حداقل اختلال جانبی فراهم کنند.

اختلال در ناوبری و کنترل پهپاد با ممانعت از GPS و رادیو

قطع کردن ارتباط: ممانعت از سیگنال‌های کنترلی و ارتباط تصویری

جَمَرهای پهپاد بر روی کاردهای مهم فرکانسی متمرکز می‌شوند، به‌ویژه ۲٫۴ گیگاهرتز و ۵٫۸ گیگاهرتز که بیشتر پهپادها به آنها برای کنترل و پخش زنده ویدئو متکی هستند. هنگامی که فعال می‌شوند، امواج را با تداخل رادیویی قوی سرکوب می‌کنند که در واقع هر سیگنالی را که خلبان ارسال می‌کند نابود کرده و جریان داده را به کنترل‌کننده قطع می‌کند. براساس تحقیقات سال گذشته، این روش همچنین به خوبی عمل می‌کند و ارتباط بین خلبان و پهپاد را حدود ۸۵ تا حتی ۹۰ درصد از زمان قطع می‌کند. این موضوع معمولاً پهپاد را وادار به ورود به حالت ایمنی می‌کند، به طوری که در همان مکان معلق می‌ماند یا به صورت خودکار پایین می‌آید و فرود می‌آید. مشکل زمانی پیش می‌آید که این دستگاه‌ها در مناطق پرجمعیت استفاده شوند، زیرا بین سیگنال‌های پهپاد و اتصالات بی‌سیم معمولی تفاوتی قائل نمی‌شوند. مردم از قطع شدن اینترنت خانگی وای‌فای و همچنین قطع شدن گوشی‌های بلوتوثی در میانه آهنگ‌ها در حین آزمایش‌های انجام شده در نزدیکی عملیات جَمر گزارش داده‌اند.

اختلال و جعل سیگنال GPS در عملیات ضدپهپاد

فناوری جدید ممانعت‌کننده به سیستم‌های GNSS با ایجاد سیگنال‌های نویزی یا کاملاً جعلی در محدوده فرکانسی 1.5 تا 1.6 گیگاهرتز حمله می‌کند. با توجه به اطلاعات منتشر شده توسط آژانس ایمنی هوانوردی اتحادیه اروپا در سال 2023، افزایش بی‌سابقه‌ای در موارد ممانعت از GPS در مناطق نزدیک به مناطق درگیر مشاهده شد. این عدد بیش از 200 درصد افزایش یافت! جالب است که در حدود یک‌سوم موارد، این تلاش‌های جعل موفقیت‌آمیز بودند و موجب سانسناچی در پهپادها شدند و آن‌ها را فریب دادند تا فکر کنند در جای دیگری قرار دارند. پهپادهای مصرفی معمولی زمانی که ارتباط GPS خود را از دست می‌دهند، به سادگی از آسمان می‌افتند. اما پهپادهای نظامی؟ آن‌ها گاهی می‌توانند به نوعی از ناوبری اینرسیایی تکیه کنند. اما حتی این روش هم کامل نیست. این سیستم‌ها دقت چندانی ندارند و در برابر تکنیک‌های ممانعت چند فرکانسی آسیب‌پذیر هستند که در واقع تمام روش‌های ممکن برای تشخیص موقعیت پهپاد را دچار اختلال می‌کنند.

جنگ الکترونیک و سیستم‌های یکپارچه ضد پهپاد

نقش جنگ الکترونیک در استراتژی‌های مخدوش‌کننده پهپادهای نظامی

در جنگ الکترونیکی، سه رویکرد اصلی وجود دارد که با هم کار می‌کنند: شناسایی تهدیدات، اختلال در ارتباطات و فریب سیستم‌های دشمن. هنگام مواجهه با پهپادها در صحنه نبرد، تیم‌های نظامی اغلب با اسکن امواج رادیویی با استفاده از آنالایزرهای طیف RF شروع می‌کنند تا فرکانس‌هایی که این دستگاه‌های پرنده کوچک از آن استفاده می‌کنند را شناسایی کنند. وقتی این فرکانس‌ها مشخص شدند، می‌توانند اقدام به اختلال‌های متمرکز کنند. بر اساس تحقیقاتی که در سال ۲۰۲۲ در IEEE منتشر شده است، سیستم‌های آنتن جهت‌دار به‌خوبی موفق به مسدود کردن سیگنال‌ها تا فاصله‌ای حدود ۳ کیلومتر شده‌اند. چیزی که واقعاً جالب است، بهبود عملکرد این سیستم‌های جهت‌دار نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر ایزوتروپیک (بدون جهت) در کاهش اثرات جانبی ناخواسته است - حدود ۷۲٪ کاهش در تداخل‌ها. نسل جدید تجهیزات جنگ الکترونیکی همچنین دارای قابلیت‌های جعل سیگنال GPS هستند که به اپراتورها این امکان را می‌دهند تا پهپادهای سرکش را به جای سرنگونی، به مناطق ایمن‌تری «هدایت» کنند.

تشخیص RF و اختلال در سیستم عامل های واحد C-UAS

سیستم عامل های ضد UAS یکپارچه، رادار، سنسورهای الکترو اپتیکال و طبقه بندی سیگنال های مبتنی بر هوش مصنوعی را برای شناسایی و ردیابی هواپیماهای بدون سرنشین ترکیب می کنند. این سیستم ها به طور خودکار تکنیک های اختلال را بر اساس رفتار تهدید تطبیق می دهند:

• تداخل پالس برای اختلال سیگنال متناوب
• پرش فرکانس برای مقابله با هواپیماهای بدون سرنشین سازگاری
• مشارکت هماهنگ چند سیستم برای گروه های بدون سرنشین

یک آزمایش ناتو در سال 2023 نشان داد که سیستم های یکپارچه 95 درصد از هواپیماهای بدون سرنشین تجاری را در زیر 500 متر در عرض 8 ثانیه تشخیص می دهند. با این حال، ازدحام طیف در مناطق شهری همچنان به دلیل شبکه های بی سیم همپوشانی یک چالش است.

خطرات دخالت جانبی در فضای هوایی غیرنظامی و نگرانی های نظارتی

در حالی که استفاده از مخابره‌کننده‌های پهپادی برای ایمن‌سازی مراکز حیاتی مؤثر است، این دستگاه‌ها مخاطراتی را برای هوانوردی، خدمات اضطراری و ارتباطات عمومی به همراه دارند. سالانه گلوبال اسپکترم اودیت 2023، 14٪ از مداخلات غیرمجاز را به عملیات‌های ضد پهپادی نسبت داده است. مقررات جدید نهادهای نظارتی شامل موارد زیر است:

1. مجوزهای مخابره‌کننده محدود به فرکانس خاص
2. منطقه‌های فعال‌سازی مجهز به جغرافیای الکترونیکی (جیوفنس)
3. نظارت زنده بر روی طیف فرکانسی

اپراتورها باید با استانداردهای FCC و ITU مطابقت داشته باشند، به ویژه در نزدیکی فرودگاه‌ها و بیمارستان‌ها، تا از مداخلات مخرب جلوگیری شود.

انواع فناوری‌های مقابله با پهپاد: از تشخیص تا خنثی‌سازی

سیستم‌های غیرفعال در مقابل فعال: تشخیص پهپاد بدون ایجاد هشدار

سیستم‌های تشخیص غیرفعال بدون ارسال سیگنال‌هایی از خود کار می‌کنند. آن‌ها به چیزهایی مانند اسکن RF و تصویربرداری گرمایی متکی هستند تا پهپادها را بر اساس میزان گرمای تولیدی یا نوع ارتباطاتی که از آن استفاده می‌کنند، شناسایی کنند. مزیت بزرگ این روش این است که این سیستم‌ها ساکت هستند، بنابراین پهپادهای هوشمند متوجه نمی‌شوند که کسی از آن‌ها نظارت می‌کند تا زمانی که دیر شده است. از سوی دیگر، سیستم‌های فعال مانند رادار و لی‌دار وجود دارند که می‌توانند اهداف را از مسافت‌های بسیار دورتری ردیابی کنند. اما یک مشکل وجود دارد: این سیستم‌ها در واقع پالس‌های انرژی ارسال می‌کنند، و پهپادهای باهوش ممکن است متوجه این موضوع شوند و سعی کنند فرار کنند یا کاملاً ناپدید شوند وقتی که متوجه شوند شناسایی شده‌اند.

روش‌های غیرمرگبار: توضیحات مربوط به ممانعت از سیگنال، فریب سیستم و تصرف پهپاد

روش‌های غیرکشندۀ بدون از بین بردن فیزیکی، پهپادها را غیرفعال می‌کنند. سیستم‌های جم کردن، سیگنال‌های کنترلی (2.4/5.8 GHz) و GPS (L1/L2) را مسدود می‌کنند، در حالی که سیستم‌های جعل موقعیت مکانی مختصات نادرستی را برای دستکاری مسیر پروازی ارسال می‌کنند. سیستم‌های تصرف، از آسیب‌پذیری‌های فirmware به منظور در دست گرفتن کنترل استفاده می‌کنند. این راهکارهای غیرنیرومند، خسارات جانبی را به حداقل می‌رسانند و آنها را برای حفاظت از زیرساخت‌های شهری و اماکن حساس ایده‌آل می‌کنند.

جمرهای پهپاد قابل حمل: تحول و استفاده در میدان نبرد

از سیستم‌های جم کردن پهپاد نصب شده روی خودرو تا سیستم‌های جم کنندۀ پهپاد قابل ارتقاء برای سربازان

آنچه با سیستم‌های بزرگ مقابله با پهپاد که بر روی خودروها نصب می‌شدند آغاز شد، در طول زمان دگرگونی بزرگی پیدا کرده است، به‌طوری‌که اکنون سربازان نسخه‌های کوچک‌شده آن را به‌صورت همراه حمل می‌کنند. در گذشته، این سیستم‌های اولیه برای تأمین انرژی به کامیون‌ها و آنتن‌های بزرگ نیاز داشتند، بنابراین تنها در چهارچوب‌های ثابت یا در زمان محافظت از قافله‌ها کاربرد داشتند. اما با پیشرفت‌های اخیر در فناوری فرکانس رادیویی، این سیستم‌ها بسیار کوچک‌تر شده‌اند. جامرهای قابل حمل امروزی وزنی کمتر از 15 پوند (حدود 6/8 کیلوگرم) دارند و قادرند سیگنال‌ها را تا فاصله‌ای حدود 1500 فوت (حدود 450 متر) مسدود کنند. بهترین بخش این است که این دستگاه‌ها دارای سیستم‌های ناوبری داخلی GPS و GLONASS هستند و قابلیت مسدود کردن سیگنال‌ها را در دو باند 2/4 و 5/8 گیگاهرتز فراهم می‌کنند. بررسی داده‌های اخیر بازار نشان می‌دهد که استفاده از این جامرهای تاکتیکی توسط واحدهای پیاده نظام به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. بر اساس گزارش‌های صنعتی اواخر سال 2024، نرخ استفاده به‌طور تقریبی 62 درصد نسبت به سال‌های قبل افزایش داشته است.

کاربرد تاکتیکی جامرهای قابل حمل در عملیات دفاعی و امنیتی

امروزه، جامرهای قابل حمل به تجهیزات ضروری برای تیم‌های امنیتی که مراکز ارزشمندی مانند تأسیسات هسته‌ای و حرکت‌های مهم حمل و نقل را محافظت می‌کنند، تبدیل شده‌اند. این جامرهایی که گاهی اوقات به عنوان ریفل‌های جامر نامیده می‌شوند، می‌توانند با شلیک پرتوهای متمرکز فرکانس رادیویی، پهپادهای ناخواسته را در حدود هشت ثانیه خنثی کنند و این امر به حفظ دستگاه‌های الکترونیکی دیگر در مجاورت از تأثیرات جانبی کمک می‌کند. بیشتر کارکنان امنیتی نسخه‌های سبک‌تر این دستگاه‌ها را ترجیح می‌دهند که وزنی کمتر از ده پوند (حدود ۴٫۵ کیلوگرم) دارند و با یک بار شارژ، تا نیم ساعت کار می‌کنند، زیرا این امر به حرکت سریع‌تر آن‌ها کمک می‌کند. برای مکان‌های ثابت، واحدهای تکرارکننده بزرگ‌تر به اندازه کوله‌پشتی، حفاظت کاملی از تمام جهات نسبت به تهدیدات پهپادی فراهم می‌کنند. بر اساس گزارش‌های میدانی از عملیات‌های واقعی، این سیستم‌ها قادرند در حدود ۹ بار از هر ۱۰ بار، بیشتر پهپادهای مصرفی که در ارتفاعی کمتر از ۲۰۰ فوت (حدود ۶۱ متر) پرواز می‌کنند را به‌خوبی متوقف کنند، البته نتایج ممکن است بسته به عوامل محیطی و مدل‌های خاص پهپادهای مواجهه‌شده، متفاوت باشد.

سوالات متداول (FAQ)

جیمرهای پهپادی چه باندهای فرکانسی را هدف قرار می‌دهند؟

جیمرهای پهپادی عمدتاً باندهای فرکانسی 2.4 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز را که توسط بیشتر پهپادهای مصرفی و تجاری برای کنترل و استریم ویدئویی استفاده می‌شود، هدف قرار می‌دهند.

جیمرهای پهپادی چگونه بر دستگاه‌های بی‌سیم اطراف تأثیر می‌گذارند؟

جیمرهای پهپادی می‌توانند به طور غیرارادی با دستگاه‌های بی‌سیم اطراف مانند شبکه‌های وای‌فای، بلوتوث و دیگر ارتباطاتی که از باندهای فرکانسی مشابه استفاده می‌کنند، تداخل ایجاد کنند.

آیا پهپادهای نظامی می‌توانند از تکنیک‌های جیمینگ عبور کنند؟

بله، پهپادهای نظامی گاهی می‌توانند در صورت جیم شدن به سیستم‌های ناوبری اینرسیایی سوئیچ کنند، هرچند این سیستم‌ها همیشه به اندازه GPS دقیق نیستند.

جیمرهای پهپادی چگونه تنظیم می‌شوند؟

سازمان‌های نظارتی مطالبات دارند که اپراتورها مجوزهای جیمینگ مخصوص به فرکانس‌ها را داشته باشند، از مناطق فعالسازی با ژئوفنس استفاده کنند و مانیتورینگ لحظه‌ای از طیف فرکانسی انجام دهند تا تداخل با فناوری‌های غیرنظامی به حداقل برسد.