מהי יעילות ציוד ניגון FPV בבלימת שידור וידאו של רחפנים?

הבנת שידור וידאו של רחפנים מסוג FPV והפגיעות של האותות

איך רחפנים מסוג FPV משתמשים בתדרים 2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ לשידור וידאו בזמן אמת

רוב הרחפנים של ראיית-הצולב (FPV) משתמשים בשתי תדרי רדיו בו-זמנית - בדרך כלל 2.4 ג'יגה-הרץ מטפל בפקודות הבקרה, בעוד 5.8 ג'יגה-הרץ מעביר את שידור הוידאו החי חזרה למיקרוסקופ של הטייס. התדר הנמוך יותר, 2.4, חודר טוב יותר דרך מכשולים אך איננו מהיר כמו השני, בעוד 5.8 מספק צילום HD חד ללא השהיה מוגזמת. לפי בדיקות עדכניות של GPSPatron, כמעט תשעת עשיריות ממשקי FPV מסחריים לא מצוידים בתכונות קפיצה בין תדרים מתקדמות. כלומר, האותות שלהם עוקבות אחרי דפוסים יחסית קבועים, מה שהופך אותם ליעדים קלים לטכנולוגיות ניגון רחפנים שמטרתן לחסום או להשתלט על החיבור.

תפקיד הקשר רדיו-תדר (RF) בפעולת רחפנים עם ראיית-הצולב (FPV)

לשידור וידאו בזמן אמת, משקפי הטייס האלה צריכים חיבורים מתמשכים בתדר רדיו עם הטייסים האמיתיים שם בחוץ. קחו את מה שקורה בחזית של אוקראינה למשל. כאשר טייסים משתמשים במגניסי אות, הם יכולים להגדיל את טווחם ל-15 ק"מ. אבל יש מלכודת. אותות אלה משודלים יוצרים חתימות RF די ניכרות שמצביעות על רמות כוח של מעל 25 dBm. כוח כזה דומה למה שמגיע ממגדל טלפון סלולרי קטן. ונחשו מה? מערכות ההגנה נגד FPV לתפוס את האותות האלה בקלות מספיק כדי להבין בדיוק איפה מפעיל מזל"ט מתחבא.

נקודות פגיעות מרכזיות בהעברת אות FPV המנוצלת על ידי מערכות אנטי-FPV

שלושה חולשות קריטיות מגדירות את נקודות החולשה האלקטרוניות של מערכות FPV:

1. הקצאת ערוצים קבועים : 72% מהחלליות משתמשות בערוצי תדרות שהותקנו מראש על ידי היצרן (Sciencedirect 2024)
2. טלמטריה לא מוצפנת : מאפשר זיוף של מידע על גובה ו- GPS
3. עיוות רב-דרכים : סביבות עירוניות גורמות לירידה של 40–60% באיכות האות (Sciencedirect 2024), מה שמאלץ טייסים להגביר את עוצמת השידור

פגמים אלו מאפשרים למערכות מודרניות נגד FPV להשבית הזרמת וידאו עם הפרעה כיוונית של רק 500 מ"וואט בתדרים תואמים.

טכנולוגיות ליבתיות נגד FPV: הפרעה, זיהוי והשבתה של אותות

מערכות לחימה אלקטרונית וכמה שהם אפקטיביות נגד רחפנים מסוג FPV

מערכות מלחמת אלקטרוניים של ימינו יכולות לפגוע בצורה משמעותית באופן שבו רחפנים אופ"ם פועלים, ובאופן עקרוני מוצפות את חיבורי הבקרה שלהן ומטילות זעזועים ב señales GPS. לפי מחקר שפורסם על ידי C4ADS בשנת 2023, כמעט תשעת עשירים מהרחפנים הרוסיים מסוג אופ"ם שנלכדו באזורים ניטריים איבדו לחלוטין כל קשר כאשר נחשפו לסיגנלי עיכוב בשיעור של יותר מ-50 וואט. מה שהופך מערכות אלה ליעילות במיוחד הוא שלא רק שמשלחות סינר כללי לכל הכיוונים. במקום זאת, הן משלבות השבתה של ספקטרום רחב עם התקפות ממוקדות שפוגעות ישירות בחולשות בתוכנת התרתי של הרחפנים. קחו לדוגמה את טכנולוגיית OccuSync של DJI. לפי דוח של DroneSec משנת 2023, כשני שלישים מהרחפנים המותאמים מסוג אופ"ם משתמשים במערכת זו. אך ברגע שיש הפרעה רציפה בתדר רדיו שארכה עולה על שלוש שניות, התחנות מתחילות להתנהג באופן לא צפוי ואובדת מהימנותן במהירות.

השבתת תדר כפול (2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ) והשפעתה על הפרעה בסיגנלי אופ"ם

מערכות נגד FPV יעדות בו זמנית את תחומי התדרים 2.4 ג'יגה-הרץ (בקרת טיסה) ו-5.8 ג'יגה-הרץ (וידאו) באמצעות אנטנות מערך פאזתי. בדיקות של יצרן דفاع מוביל הראו ששבירת תקשורת דו-רצף מ log הגעה של 94% בטווח של 800 מטרים, לעומת 62% לפתרונות בעלי רצף יחיד. הביצועים משתנים בהתאם לסביבה:

שילוב זיהוי RF ושיבוש אותות בפלטפורמות מודרניות למניעת שימוש בדרונים

מערכות מודרניות משתמשות כיום ברדיוים מוגדרים על ידי תוכנה (SDRs) המשוכללים האלה שיכולים לקלוט את אותות ה-FPV במהירות יחסית, בערך חצי שניה לפי הדليل של אופרטור EW האוקראיני משנה שעברה. כשנקלט אות וידאו בתדר 5.8 ג'יגה-הרץ, מרבית ההספק מועבר לשם מיידית, בערך שני שלישים מהזמין. אך מעניין שמשיכו לשמור על הפרעה גם בתחום התדרים של 2.4 ג'יגה-הרץ. בדיקות בשטח שנערכו באזור חרקוב חשפו אופרטורים תצפית משמעותית: הגישה שלהם הפחיתה את ההפרעות הלא רצויות בقنלי הקשר שלהם בבערך 40 אחוז, בהשוואה לשיטות של השמדה בלתי מבוקרת של כל התדרים.

קשיים בהשבתה של תדרי FPV מתפתחים: מקרה של טקטיקות הרחפנים הרוסיות

הרוסים הפכו חכמים יותר באסטרטגיות הטייסנים שלהם בתקופה האחרונה. לפי Conflict Armament Research משנת שעברה, הם משתמשים במטוסים ללא טייס על תדרים מתחת ל-1 ג'יגה-הרץ בערך שליש מהתקפותיהם, מה שבעצם הופך ציוד נוגד-טייסנים רגיל לחסר תועלת. כדי להילחם בזה, מערכות דفاع מתחילות לאמץ טכנולוגיה הנקראת רדיו קוגניטיבי. מערכות חדשות אלה סורקות את הטווח שבין 0.7 ל-6 ג'יגה-הרץ כל חצי שנייה ואז מכווננות בהתאם כדי לשבש את האותות. הבעיה? המערכת כולה צורכת סוללות במהירות מבהילה. צריכת החשמל מוכפלת בהשוואה למה שהיה קודם, מה שמקשה מאוד על חיילים בשטח הסמכים על מקורות אנרגיה ניידים.

אנטנות מתקדמות נגד FPV ושיבוש מכוון באזורים מבוקעים

איך אנטנות נוגדות FPV יוצאות למיפע על 2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ כדי לעכב שידורי וידאו

דור החדש של אנטנות נגד FPV משתמש בטכנולוגיית מערך מופחת כדי לכוון אותות חסימה במיוחד לפסי 2.4 GHz ו-5.8 GHz שבהם פועלת רוב מערכות ה-FPV. המערכים הללו יכולים לצמצם את רוחב הקרניים שלהם לטווח שבין 15 ל-30 מעלות, מה שנותן להם יתרון של כ-12 עד 18 דציבל בהשוואה לחוסמים איזוטרופיים רגילים. כלומר, הם יכולים להשבית אותות לא רצויים מבלי לפגוע בצורה משמעותית בתקשורת הסביבה. לפי מבחנים שערך סוכנות הספקטרום ההגנתית בשנה שעברה, גישה זו מקטינה את הפרעות האורבות בכ-75%, מה שהופך אותה לפתרון נקי בהרבה עבור מפעילים שצריכים לשמור על תקשורת רדיו נוספת באזור.

יעילות של אנטנות נגד FPV בתנאים בשטח: שיעורי הצלחה של 90–98%

נתוני שטח ממבצעי נגדrones של אוקראינה בשנת 2023 מראים שמערכות כיווניות השיגו הפרעה של 94% בשידור הוידאו במרחק 800 מטרים בטבעת פתוחה, עם ירידה ל-87% באזורים עירוניים עקב החזרות. מערכות המשלבות קפיצה תדרית קוגניטיבית שמרו על יעילות של 91% נגד איומים מהירים מסוג FPV, והיו טובות יותר ב-34% לעומת מערכות חסימה סטטיות (קבוצת לחימה אלקטרונית של נאט"ו, 2023).

מקרה לדוגמה: פריסות קו הקדמי באוקראינה של מערכות חסימה כיווניות נגד FPV

בקרבת باخموت, הצליחה יחידה ניידת נגד רכבים פצמ"ר לעצור כ-89 אחוז מהמשימות שלrones אויב במהלך שש שבועות פעילות, הודות למכשילים כיווניים המותקנים על כלי רכב. המערכת מכסה כ-55 מעלות לאורך האופק ומתמקדת בתחום התדרים של 5.8 ג'יגה-הרץ, מה שהפחית את מספר הפיגועים המוצלחים של רכבי פצמ"ר בקירוב 78%. גם המפעילים בשטח שמו לב לדבר מעניין – ברוב המקרים, המטרות איבדו לחלוטין את שידורי הוידאו שלהן כשנתקפו במרחק בין 500 ל-700 מטרים, ובהתאם לדוחות, זה קרה בכ-93% מהמקרים. מה שגורם להתקנה הזו להיות ייחודית במיוחד הוא המחיר – היא עולה רק כ-62% מהמחיר של מערכות דחיית אזוריות מסורתיות עבור כל קילומטר רבוע המוגן. חיסכון שכזה מתרבה במהירות כשמדובר בהגנה על אזורי שטח גדולים מפני איומים אוויריים.

מערכות אנטי-FPV דור חדש: חכמות, סלקטיביות ומבוססות בינה מלאכותית

כישלון חכם וסלקטיבי לשם שמירה על תקשורת ידידותית

מערכות נוגדות ה-FPV המתקדמות ביותר מסתמכות על בינה מלאכותית כדי לנהל תדרי רדיו ולעצורrones אויריות של האויב משליחת וידאו, תוך שמירה על קשרי הקשר החבריים שלצידנו. אלו כבר לא רק מערכות השהייה בסיסיות. במקום זאת, אלגוריתמים חכמים בודקים כיצד התנהגויות שונות של אותות מתנהגות באוויר, ומזהים את קישורים ה-FPV בעייתיים בתדר 2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ שמשתמשים בהם יריבים לעומת שידורים לגיטימיים. מחקר שפורסם בשנה שעברה הראה שמערכות הבינה המלאכותית הללו יכולות לחסום אותות FPV לא רצויים בהצלחה של כ-92%, מה שנחשב להישג מרשים למדי בהשוואה לטכניקות ישנות יותר שהצליחו רק בכ-58%. דיוק זה הוא ההבדל הגדול בפעולות בשטח, שם שימור ערוצי תקשורת הוא קריטי לחלוטין.

ניתוח ספקטרום ממונע ב-AI לתגובות נוגדות FPV אדפטיביות

מערכות נגד FPV שפועלות באמצעות למידת מכונה בזמן אמת יכולות להתאים את עצמן לסכימות מודולציה חדשות בתוך פחות משנייה, מה שנחשב כ-60 פעמים מהיר יותר מאשר יכולת ההתאמה של בני אדם באופן ידני. מודלי הלמידה העמוקה שעומדים מאחורי הטכנולוגיה הזו אומנו על בסיס של כ-120 אלף דוגמאות שונות של אותות FPV, מה שמאפשר להם לזהות טריקים חדשים כגון קפיצה בתדרים ולנתק אותם אוטומטית באמצעות אמצעי ניגון מתאימים. כשנבדקו תחת תנאים בשטח, המערכות החכמות אלו הפחיתו את כמות הפסיידות בזיהוי בכ-78 אחוז, בהשוואה לשיטות זיהוי מבוססות כללים מסורתיות. שיפור מסוג זה מייצר הבדל משמעותי ביישומים בשטח, בהם תגובה בזמן אמת היא קריטית.

מגמה: טכניקות רדיו קוגניטיבי בסביבות לחימה אלקטרונית דינמיות

כוחות מזוינים מודרניים ברחבי העולם מתחילים לשלב טכנולוגיית רדיו קוגניטיבי לתפקודם. מערכות מתקדמות אלו יכולות להתאים את הגדרות החסימה בזמן אמת בהתאם למה שקורה בתדרי רדיו כלשהם ברגע נתון. חוקרי צבא גילו כי כאשר שילבו טכניקות של למידת מכונה, הרשויות נהיות טובות יותר בבקרת רמות הספק, בכיוון האותות אל היעדים הנכונים ובבחירת התדרים המתאימים להפרעה. זה למעשה הגדיל את הטווח שבו המערכות פועלות ביעילות בכ-40 אחוז באזורים עירוניים עמוסים עם כל מיני רעשים אלקטרומגנטיים. לפי דוחות של תחום ההגנה מחברות כמו Booz Allen Hamilton, נצפה ירידה דרמטית בפצעים לא מתוכננים ממתקפות אלקטרוניות עד אמצע העשור. כמה הערכות מצביעות על כך שנזקי לוואי יכולים לרדת כמעט ב-90 אחוז בהשוואה למה שהתרחש לפני שלוש שנים בלבד.

פתרונות ניידים ומובנים נגד FPV להגנה טקטית

מונעים ניידים לאיתור טיסנים (למשל, DroneGun MkIII) וטווח פעילות

מונעים נגד FPV הניתנים לשאת בהתקדמות פועלים ביעילות בטווח של כ-1 עד 2 קילומטרים. הם משבשים אותות וידאו באמצעות טכנולוגיה דו-תדרית בתדרים 2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ. המודלים הקלים יותר, שמשקלם פחות מ-10 קילוגרמים, מוכנים לפעולה תוך חמש דקות בלבד. חלק מהמודלים החדשים מציגים ביצועי הספק גבוהים במיוחד, עם תפוקה של עד 540 וואט, כלומר פי שלושה מהמערכות הישנות יותר. מערכות אלו בנויות להתקדמות מהירה, ומאפשרות לכוחות קרקעיים ליצור אזורי השבתה זמניים סביב ציוד חשוב, ללא צורך בצורך באמצעי תמיכה כבדים.

מערכות ניידות למניעת טיסנים על גבי כלי רכב להגנה בקו הקדמי

יחידות נגד FPV המותקנות על כלי רכב מרחיבות את טווחי זיהוי ל-3–5 ק"מ, וסורקות באופן אוטונומי אחר חתימות של רחפנים במהלך תנועת קונבוי. אנטנות כיווניות משולבות מספקות כיסוי של 360 מעלות גם במהירויות של מעל 60 קמ"ש, בעוד ניתוח מבוסס בינה מלאכותית מסנן אותות לא מזיקים. יכולת זו מקטינה את מספר ההתראות השגויות ב-40% בהשוואה למערכות נייחות.

אסטרטגיה: הגנה מרובת שכבות עם יחידות ניידות, נעות ונייחות נגד FPV

כאשר משולבים יחידות ניידות אלו עם מערכות ניידות וציוד קבוע, בדיקות בשטח מ-2025 מראות שצמצום הפערים בכיסוי מגיע לכמעט 90% בסיטואציות קרביות אמיתיות. המערכות החדשות משתמשות בטכנולוגיית רדיו קוגניטיבי, שמנווטת חכם את הקצאת ההספק בין תחומי התדרים 2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ, תוך התמקדות תמידית באלו איום פעילים כרגע. הכוחות הצבאיים ראו שהאסטרטגיה הרב-שכבתית הזו עושה את כל ההבדל בשנים האחרונות. במהלך מספר מבצעים אחרונים, כאשר זוהו טייסנים אויב מסוג FPV, המערכת המאוחדת שלנו להפרעה הצליחה להשמיד כ-95% מהם בתוך שמונה שניות בלבד. זמן תגובה שכזה הוא קריטי לחלוטין בתרחישים של מלחמה מודרנית.