Ar kalėjimų priešdroniniai sistemos tinka sunkioms vidaus/lauko aplinkoms?

Suprasti kalėjimų priešdronines sistemas ir jų veiklos iššūkius

Dronų grėsmių kalėjimams ir kontrabandos pristatymo per bepiločius skrydžius pakilimas

Dronų plitimas sukėlė didelių problemų saugumui kalėjimuose visoje šalyje. Pagal JAV aviacijos administracijos (FAA) duomenis, neautorizuotų dronų skrydžių netoli kalėjimų skaičius tarp 2020 ir 2023 metų išaugo net 540 procentų. Dar blogiau tai, kad šie skraidantys prietaisai dabar reguliariai naudojami visokiausiomis neteisėtomis prekėmis kontrabandą gabenti į kalėjimus. Kalbame apie narkotikus, ginklus, net mobiliusius telefonus, kurie tiesiog numetami už kalėjimo sienų. Pagal praėjusiais metais atliktą Nacionalinio teisingumo instituto tyrimą, kai kurios iš šių dronų gali vežti daugiau nei penkių svarų vertės kontrabandos. Problema ta, kad dauguma kalėjimų buvo pastatyti prieš dešimtmečius, kai niekas nesvarstė apie oro atakas. Dabar jie skubiai bando įrengti specialias sistemas, vadinamas C-UAS, kurios gali aptikti mažytes dronas, sveriančias vos pusę svaro, kol šios dar yra ore.

Priešnesavižvaldžių skrydžio sistemų (C-UAS) pagrindinės funkcijos kalėjimų saugumo užtikrinime

Šiuolaikinės C-UAS naudoja sluoksniuotą požiūrį:

• RF skenavimas nustatyti valdiklio / skrydžio kontrolės dažnius (200 MHz – 6 GHz diapazone)
• Radarinis sekimas objektams, judantiems 10–80 mylių per valandą apribotoje oro erdvėje
• Optinė patvirtinimo sistema naudojant dirbtinio intelekto kameras, kad atskirtų paukščius ar šiukšles
  2023 metų atvejo analizė parodė, kad tokias technologijas integruojančios sistemos vidutinio saugumo įstaigose sėkmingų dronų pristatymų sumažino 89 %. Tačiau tankiose urbanizacijos aplinkose ir kalėjimų korpusuose išlieka signalų trikdžiai.

Užfiksuoti dronų kontrabandos atvejai JAV ir Europos pataisos įstaigose

2022 m. Pietų Karoliną per šešis mėnesius ne mažiau kaip 47 kartus buvo bandyta nuleisti kontrabandą naudojant bepiločius, pagal Ponemon 2023 m. ataskaitą. Kokia vertė buvo kontrabandai? Apie 740 000 JAV dolerių vertės prekių. Europoje matome panašias problemas. Paimkime Jungtinę Karalystę, kur teisingumo ministerija praėjusiais metais užregistravo 112 incidentus, susijusius su bepiločiais, kas yra gana didelis šuolis lyginant su tik 19 atvejais 2019 m. Šie skaičiai rodo tai, kas akivaizdu, nors visiškai ne netikėta. Bepilotės tapo žymiai veiksmingesnės kontrabandai įkelti į kalėjimus, palyginti su senais metodais. Dėl to bausmės vykdymo įstaigoms reikia geresnių sprendimų nei tiesiog žingsniuojančios patruliavimo tarnybos. Vietoj to jos svarsto montuoti oro sąlygas atsparią aptikimo įrangą, jei nori išlikti pirmaujančiomis šio augančio reiškinio atžvilgiu.

Kalėjimų anti-bepilotų aptikimo sistemų aplinkos atsparumas

Veikimas nepalankiomis oro sąlygomis, apšvietimo ir ekstremaliomis temperatūromis

Šiuolaikinės kalėjimų priešdronų sistemos susiduria su unikaliomis aplinkos apkrovomis, o 2023 m. bandymų duomenys rodo, kad šilumos kameros išlaiko 92 % aptikimo tikslumą esant -20 °C – 50 °C temperatūros kraštutinumams. Pagal radaro principu veikiantys jutikliai stipriai lietuje praranda 15 % efektyvumo, tačiau po audros visiškai atsistato, tuo tarpu optinės sistemos naudoja dirbtinio intelekto filtrus, kad sumažintų rūko ir akinimo poveikį.

Eksploatacijos sunkumai kintamo reljefo ir elektromagnetiniu požiūriu tankiose zonose

Kalėjimų įvairialyte infrastruktūra – betoninės sienos, metaliniai tvorai ir požeminiai tuneliai – sukuria signalo aklosias vietas. 2024 m. viename tyrimo apie pataisos įstaigas nustatyta, kad RF triukšmą skleidžiantys generatoriai netenka 40 % veiksmingumo esant šalia aukštos įtampos elektros linijų, todėl reikalingos hibridinės sistemos, kurios derina garso trianguliaciją ir adaptuojamą dažnių šokinėjimą.

Viduje ir lauke veikimo patikimumas: kaip sunkios aplinkos sąlygos veikia sistemos veiksmingumą

Patalpose įrengti įrenginiai kovoja su klaidingomis signalizacijomis dėl ventiliacijos vibracijų (37% daugiau nei lauke), tačiau jie turi naudos iš kontroliuojamos temperatūros. Lauko įrenginiai atsparūs uraganui, bet dykumos įrenginiuose juos reikia perkalibruoti kas mėnesį dėl dalelių kaupimosi ant lęšių.

Nustatoma, ar iš NJJ sertifikuotų C-UAS gautais bandymų duomenimis galima pasiekti realaus streso sąlygas.

NIJ sertifikuotos sistemos pasiekė 86% uždraudimo rodiklių 2023 m. dykumos bandymuose, nors klaidingai teigiami rezultatai padidėjo iki 12% miestų prieinamuose kalėjimuose, kuriuose yra didelių 5G trukdžių. Įgyvendinant atnaujinimus, bandymas buvo sumažintas iki 0,8 sekundės, o tai yra labai svarbu, kai bandome sulaikyti 2 kg smurto UAV.

Pagrindinės technologijos prieš dronus ir jų pritaikymas kalėjimų aplinkai

Šiuolaikinės kalėjimo įstaigos reikalauja priešdronų sistemų, kurios subalansuotų aptikimo tikslumą ir aplinkos prisitaikymą. Žemiau analizuojame pagrindines technologijas ir jų funkcionalumą sudėtingose kalėjimų aplinkoje.

Radarų nustatymo didelių trukdžių aplinkoje

Saugumas kalėjimuose visada buvo sudėtingas dėl tokių dalykų kaip tvoros linijos, ryškios šviesos aplink perimetrus ir visų rūšių belaidžių signalų, kurie atsispirdavo aplink. Kai kalbama apie mažų dronų aptikimą, milimetrinių bangų radaro technologija laboratorijose pasiekia gana gerus rezultatus, 94% tikslumu, kai bandoma aptikti mažiau nei 2 kilogramus. Bet kada šios sistemos pradės veikti realiose kalėjimuose? Dėl visų šių kišimosi skaičius gerokai sumažėjo, nuo 22% iki 37% mažiau efektyvus, remiantis 2023 metų Nacionalinio Teisingumo instituto testais. Tačiau yra vilties su naujesniais įrenginiais, kurie derina tradicinį Doppler radaro su protingais filtravimo algoritmais, veikiančiais mašininiu mokymuisi. Šios hibridinės sistemos, atrodo, sumažina klaidingų signalizacijų skaičių, kuriuos sukelia lapai ar popierius, skridantys oru, sunaikinant beveik 90% tų piktų klaidingai teigiamų per praėjusių metų bandymus.

Optiniai ir šiluminiai vaizdai naktinės ir prastos matomumo stebėjimo tikslais

Karščio kameros aptikia drono dydžio šilumos signaturas 82 proc. efektyvumu iki 300 metrų aukštyje, visiškai tamsoje. Tačiau rūkas ar didelis lietus sumažina veikimą 40-60%, todėl reikia sujungtų jutiklių architektūros. 2024 m. kalėjimų tyrimų metu nustatyta, kad dvigubos spektro (matomos ir LWIR) sistemos 71 proc. sumažino kontrabandinių prekių pristatymo bandymus, palyginti su atskirais vaizdo kameru.

Akustiniai jutikliai ir triukšmo trukdžiai aktyviose kalėjimų įstaigose

Nors efektyvūs laboratorinių sąlygų (98 % bepiločių skrydžio aparatų klasifikavimo tikslumas), kalėjimų akustiniai masyvai susiduria su aplinkos triukšmu iš:

• Kiemo veiklos, viršijančios 85 dB
• Vėdinimo bei kondicionavimo sistemų, sukeliančių žemo dažnio trukdžius
• Klaidingi įspėjimai dėl laukinių gyvūnų (pvz., paukščių būriai)

Vietiniai duomenys rodo 31 % didesnį aptikimo vėlavimą per didžiausios įstaigos darbo valandas.

Atvirojo atpažinimo integracija ir signalų stabilumas apsaugotose ar miesto vietovėse

Tik 63% dronų, sulaikytų netoli kalėjimų, transliuoja atvirojo atpažinimo signalus. Sistemos, kuriose kombinuojamas GPS suklastojimo aptikimas su krypties antenomis, 80% signalas yra saugus betonuose, o visoriškoms antenoms - 45%.

Atvirkštinis atotrūkis: laboratorijų bandymai prieš realaus naudojimo patikimumą

Šis palyginimas, pagrįstas Nacionalinio teisingumo instituto (NIJ) pranešimais apie baudžiamąją sistemą, pabrėžia, kad pirkimo metu būtina atlikti aplinkos streso bandymus.

Sensorių sintezė ir sluoksniuotos architektūros patikimai aptikimui sudėtingose aplinkose

Daugiaplakti C-UAS, kuriame derinamos radaro, RF ir optinės technologijos

Kalėjimų gynyba nuo dronų juda link sudėtingų sluoksnių, nes paprasti jutikliai jau nepajėgia. Radarai gali aptikti daiktus, atvykstančius iš gana toli, iš tikrųjų apie 2,5 km, jei nėra nieko, kas užblokuotų matomumą. Tada yra šie RF skaitytojai, kurie gauna valdymo signalus, kuriuos naudoja dronai, o tai tampa sudėtinga, kai tuo pačiu metu čia šneka tiek daug kitų belaidžių įrenginių. Karščio kameros ir kitos optinės įrangos padeda patvirtinti, kas iš tikrųjų skraido virš mūsų galvos, tai yra labai svarbu, nes įprastiems bepilotiniams lėktuvams reikia pasakyti, kas yra ne tik atsitiktinai nutukę paukščiai ar skraidymo skyrius. Praėjusiais metais IEEE "Sensors Journal" paskelbtame tyrime nustatyta, kad skirtingų tipų jutiklių derinimas sumažina klaidingų signalizacijų skaičių beveik dviem trečdaliais, palyginti su vienodo tipo detektorių naudojimu netvarkingoje aplinkoje. Vis dėlto kalėjimuose yra problemų. Per daug metalinių konstrukcijų ir elektros įrangos sukelia elektromagnetinį triukšmą, kuris trukdo skaityti duomenis.

Tikslumo didinimas naudojant pažangius jutiklių sintezės algoritmus

Jutiklių sintezės algoritmai paima visus šiuos žaliuosius duomenis ir paverčia juos kažkuo naudingais, iš esmės jungiant tai, ką mato radaras su radijo dažnių signalais ir vaizdo įrašais. Naujausi mašinų mokymosi dalykai, įskaitant tuos sujunginius neuroninius tinklus arba CNN, kaip jie vadinami, padeda išvalyti netvarką iš užimtų belaidžių tinklų ir gamyklų mašinų. Paimkite vieną bandomąjį atvejį, kai mokslininkai sukūrė daugiagelių jutiklių sistemą robotams. Jis sugebėjo tiksliai identifikuoti mažus bepilotinius lėktuvus, sveriančius mažiau nei pusę kilogramų, maždaug 89 kartus iš 100. Šie maži dronai dažnai pasirodo pasienio perėjimuose bandydami pro juos perkelti daiktus. Šių sistemų efektyvumas priklauso nuo jų gebėjimo keisti jautrumą, priklausomai nuo aplinkinių įvykių. Drėgmės lygis, elektromagnetinis triukšmas iš artimuosius įrenginius viskas automatiškai atsižvelgiama į, nereikalaujant nuolatinio reguliuojimo.

Apklausa: sujungtos prieš droną sistemos Teksase

Per 14 mėnesių Teksaso kalėjimo komplekso darbuotojai bandė sustabdyti dronus 32 kartus. Jie nustatė, kad kai jie sujungė skirtingas technologijas, tokias kaip X juostos radaro sistemos, radijo dažnių trikdžiai, ir tos puikūs PTZ šilumos kameros, jiems pavyko aptikti atvykstančius dronus 94 proc. greitu greičiu net tada, kai matomumas buvo prastas dėl rūko, ką Sargybiniai gavo visus įspėjimus viename centriniame ekrane, kas padėjo jiems geriau organizuoti savo atsakymus. Dėl to jiems pavyko sustabdyti 28 neteisėtų daiktų išmesti į objektą atvejus. Žiūrint, kas atsitiko po šių sistemų įdiegimo, buvo gana įspūdingas sumažėjimas apie 72% mažiau neteisėtų dronų įsilaužimų, palyginti su anksčiau, kai buvo įdiegti tik pagrindiniai jutikliai.

Integravimas su esama kalėjimų saugumo infrastruktūra ir reagavimo protokolais

Sinkronizuoti C-UAS su CCTV, prieigos kontrolės ir perimetro signalizacijos sistemomis

Kalėjimų priešdroniniai tinklai veikia geriausiai, kai yra sujungiami su jau esamomis saugos sistemomis. Kai Priešnesaugius Skrydžio Prietaisus (Counter-Unmanned Aerial Systems) jungia prie esamų CCTV tinklų, sargybiniai gali vizualiai stebėti, kas vyksta, kai sistema aptinka ore skrendantį objektą per radarą ar radijo dažnio jutiklius. Tai taip pat žymiai sumažina klaidingus įspėjimus – testai, atlikti priežiūros įstaigose praėjusiais metais, parodė apie 42 % mažiau klaidingų teigiamų rezultatų. Taip pat labai svarbus ir automatinis valdymas. Aptikus dronus, sistema vienu metu automatiškai įjungia apsaugines šviesas, užrakina duris ir paleidžia signalizaciją. Tokios suderintos reakcijos yra logiškos, nes įstaigoms paprastai tenka mažiau nei septynių sekundžių, kad sustabdytų mažus pristatymo dronus, mėtylančius kontrabandą vidun.

Realinio laiko stebėjimas ir įspėjimai per centralizuotas valdymo platformas

Centrinė informacinės pulto sistema sujungia duomenis iš dronų detektorių, judesio jutiklių ir kalinio vietos sekimo prietaisų, nukreipdama dėmesį į potencialią grėsmę šalia svarbių zonų, tokių kaip lankytojų erdvės ar ginklų saugyklų patalpos. Vienoje JAV pietvakarių kalėjimo įstaigoje praėjusiais metais, 2022 m., pastebėjus, kad dronas įsiveržė į draudžiamą oro erdvę, integruota įspėjimų sistema leido sargybiniams pagauti jį dar neperskridus ir nepristatius apie 17 uncijų sukčiautiems narkotikams, panašiems į tikrus. Jiems pavyko sustabdyti droną mažiau nei po dviejų minučių nuo pirmojo pažeidimo aptikimo, kas buvo beveik pusės minutės greičiau lyginant su tradiciniais rankinio dangaus stebėjimo metodais.

Grėsmių sumažinimo strategijos: trikdymas, klastojimas ir nukreipimas kontroliuojamose aplinkose

Kontroliuojamas signalo trikdymas tampa labai svarbus perpildytose kalėjimo aplinkose, kur nenorime atsitiktinai trukdyti medicinos įrangai ar įprastiniams ryšio sistemoms. Šios geografiškai apribotos zonos gali sulaikyti dronus nuo per artimo artėjimo prie tikrųjų kalinio gyvenamųjų patalpų, nesutrikdydamos šalia esančių pagrindinių biurų pastatų. Tuo pačiu metu tam tikri GPS apgavystės metodai nukreipia skrendančius robotus į saugesnes vietoves, kur jie galėtų saugiai nusileisti. Pagal 2024 m. saugumo pranešimą, šių skirtingų metodų derinimas sumažina neteisėtas dronų operacijas kalėjimų teritorijose maždaug 79 procentų, ypač tada, kai taip pat sumontuojamos didelės tinklo sistemos, skirtos fiziškai pagauti bet ką, kas prasiveržia.

Atvejo tyrimas: SentryCS veiksmingumas nelegalių dronų numetimų prevencijoje

Aukščiausios saugos lygio įstaiga, naudojanti integruotą C-UAS sistemą, per šešis mėnesius pranešė apie 85 % mažesnį nelegalių skraidmenų kontrabandos bandymų skaičių. Sistemos sinchronizacija su mikrobangų judėjimo detektoriais ir biometriniais prieigos valdymo sprendimais leido tiksliai atskirti pristatymo skraidmenis nuo oficialių techninės priežiūros bepiločių aparatau, visiškai nesutrikdant kalėjimo pramonės programų veiklos.

DUK

Kokios yra C-UAS pagrindinės funkcijos kalėjimų saugumo užtikrinime?

Kalėjimų saugumo srityje naudojamos nepilotuojamųjų orlaivių sistemos (C-UAS) taiko sluoksniuotą požiūrį, kuris apima RF skenavimą, radarinį sekimą ir optinę patvirtinimo sistemą, siekiant aptikti, sekti ir patvirtinti neautorizuotas skraidmenų veiklas.

Kaip orų sąlygos veikia kalėjimų skraidmenų aptikimo sistemas?

Neigiamos orų sąlygos, tokios kaip stiprus lietus ar migla, gali pabloginti radarinių ir optinių sistemų veikimą. Šios sistemos dažnai reikalauja atkūrimo po įvykio arba pažangių filtrų, kad būtų sumažintas aplinkos poveikis.

Ar skraidmenų aptikimo sistemos veiksmingos patalpose?

Taip, tačiau vidaus diegimai kovoja su klaidingais įspėjimais dėl vėdinimo sukeltų virpėjimų ir naudojasi kontroliuojama temperatūra, tuo tarpu išoriniai tinklai atlaiko gamtinius aplinkos veiksnius, bet reikalauja perkoregavimo.

Kaip kalėjimai integruoja anti-dronų sistemas su esamais saugumo protokolais?

Kalėjimai šias sistemas integruoja su esama CCTV, prieigos kontrolės ir perimetro signalizacijomis, kad padidintų aptikimo ir reagavimo veiksmingumą. Realiojo laiko stebėjimas per centralizuotas valdymo platformas pagerina reagavimo laiką.

Ar anti-dronų sistemos gali klaidingai trukdyti kalėjimo veiklai?

Signalų trikdymo metodai yra atidžiai kontroliuojami, kad būtų išvengta trukdžių svarbiems kalėjimo veiklos aspektams, užtikrinant sklandžią integraciją be poveikio medicinos ar ryšio sistemoms.