Kaip veikia drone žlugdikliai ir jų vaidmuo valdant dronus

Mokslas, stovintis už drone žlugdiklių ir radijo signalų trikdžių

Suprasti RF pagrįstą trikdymą drone žlugdiklių technologijoje

Drone žlugdikliai veikia siųsdami stiprius radijo dažnius (RF), kurie tiesiogiai užgožia ryšius, kuriuos drone bando priimti. Dauguma paprastų vartotojų dronų ir net daugelis komercinių dronų veikia naudodamiesi pažįstamais dažniais – daugiausiai 2.4 GHz ir 5.8 GHz, skirti siųsti komandas ir gauti video atsakymus iš dangaus. Kai šie dažnių diapazonai yra užgožti žlugdiklių sukelto triukšmo, efektyviai atjungia žmogų, valdantį drone, nuo galimybės tinkamai jį valdyti, taip pat neleidžia matyti, kas vyksta per jų ekraną. Dėl to, daugelis šiuolaikinių dronų automatiškai perjungs į saugos režimus, tokiais kaip saugus nusileidimas, grįžimas namo iš kur buvo paleistas, arba tiesiog laukimas ore, kol kas nors vėl sutvarkys situaciją.

Signalų trikdymo mechanizmai: kaip drone žlugdikliai blokuoja ryšį

Belaidės ryšių jungtys turi silpnų vietų, kurias gali išnaudoti signalų trikdžiai. Kai kas nors naudoja trikdytuvą prieš drono ir jo operatoriaus valdymo (C2) ryšį, kyla įvairių elektromagnetinių trikčių, kurios tiesiogiai užmaskuoja tikruosius signalus. Tai reiškia, kad dronas praranda ryšį su asmeniu, kuris jį valdo. Geresni trikdytuvai dar labiau trikdo atgalinį drono vaizdo siuntimą. Jie užgožia perdavimo kanalus taip stipriai, kad operatoriai negali matyti, kas vyksta realiu laiku. Abu šie veiksniai kartu daro drono stebėjimą ir valdymą labai sudėtingą. Dėl to daugelis dronų tiesiog lioviasi veikti tinkamai per tokių atakų metu.

Tikslaus dažnio nukreipimas prieš platjuosčio trikdymo technikas

Priešdronų sistemos naudoja dvi pagrindines priemones:

• Tikslaus dažnio nukreipimas : Konkrečių juostų (pvz., GPS L1/L2 arba Wi-Fi kanalų) kruopštaus blokavimas sumažina neplanuotą trikdomąjį poveikį šalia esantiems įrenginiams.
• Plačiųjų juostų blokavimas : Skleidžia triukšmą per daugelį dažnių, užtikrindamas veiksmingumą prieš nežinomus arba dažnį keičiančius dronus, tačiau didina riziką ląstelinėms, Wi-Fi ir kitoms ryšių sistemoms.

Karinės klasės sistemos vis dažniau naudoja adaptuojamą blokavimą, dinamiškai perjungiant tarp tikslaus ir plačiųjų juostų režimų priklausomai nuo realaus laiko grėsmių analizės, kad būtų maksimaliai padidintas efektyvumas ir sumažintas šalutinis trikdis.

Drųnų navigacijos ir valdymo trikdymas naudojant GPS ir radijo blokavimą

Ryšio nutraukimas: blokuojami valdymo signalai ir vaizdo perdavimo kanalai

Drone žlugdikliai koncentruojasi ties svarbiausiomis dažnių juostomis, ypač 2,4 GHz ir 5,8 GHz, kuriais daugelis dronų naudojasi valdymui ir realaus laiko vaizdo transliavimui. Aktyvavus tokį įrenginį, jis užpildo eterį galinga radijo triukšmu, kuris praktiškai neleidžia praeiti signalams, siunčiamiems iš valdiklio, ir nutraukia duomenų srautą atgal į operatoriaus kontrolės įrenginį. Pagal praeitų metų tyrimus, šis metodas veikia gana gerai – maždaug 85–90 procentų atvejų nutraukia ryšį tarp operatoriaus ir dronų. Tai dažniausiai verčia droną perjungti į saugos režimą, dėl kurio jis arba kaburiuoja vietoje, arba automatiškai leidžiasi žemyn. Problema kyla tada, kai tokie įrenginiai naudojami gyvenamuosiuose rajonuose, nes jie neskiria dronų signalų nuo įprastų belaidžių ryšių. Buvo pranešimų apie namų Wi-Fi nutrūkimą ir Bluetooth ausinės pertraukimą per dainos grojimą, kuomet buvo atliekami testai šalia veikiančių žlugdiklių.

GPS signalo trikdis ir klastojimas naudojant priešdrone operacijas

Šiuolaikinės trikdančios technologijos taiko GNSS sistemas, užtvindydamos 1,5–1,6 GHz dažnių diapazonus triukšmu arba visiškai netikrais signalais. Peržvelgus 2023 metais paskelbtus Europos aviacijos saugos agentūros duomenis, akivaizdu, kad GPS trikdymo įvykių skaičius smarkiai išaugo arti konfliktų vietovių. Skaičiai padidėjo daugiau nei 200 procentų! Be to, maždaug vieną trečdalį laiko šie suklastoti bandymai iš tiesų pavykdavo, apgaudinėdami dronus, kad jie manytų esą visai kitur. Paprasti vartotojiški dronai, praradę GPS ryšį, paprasčiausiai nukrinta. Tačiau kariniai dronai? Jie kartais gali pasitelkti tai, kas vadinama inercine navigacija. Tačiau net tai nėra tobula. Šios sistemos mažiau tikslios ir tampa pažeidžiamos dėl vadinamųjų daugiakanalių trikdymo technikų, kurios tiesiog trikdo kiekvieną galimą būdą, kuriuo dronas galėtų nustatyti savo vietą.

Elektroninė kova ir integruotos dronų naikinimo sistemos

Elektroninės kovos vaidmuo karinėse strategijose, susijusiose su dronų signalų trikdančia veikla

Elektroninėje kovoje pagrindinės veiklos kryptys yra trys, veikiančios kartu: aptikti grėsmes, trikdyti ryšius ir apgaudinėti priešo sistemas. Susidūrus su dronais mūšio lauke, karinės grupės dažnai pradeda nuo radijo bangų tyrimo naudojant RF spektro analizatorius, kad būtų nustatytos dažnių juostos, kuriose veikia mažyčiai skrendantys aparatai. Pažinus dažnį, galima pradėti taikyti koncentruotą trikdymo techniką. Pagal 2022 m. IEEE paskelbtą tyrimą, rodyklės antenos parodė gana gerus rezultatus blokuojant signalus iki maždaug 3 km atstumu. Ypač įdomu, kad šios rodyklės sistemos lyginant su senosiomis visų krypčių antenomis sumažina nepageidaujamą šalutinį poveikį maždaug 72 %. Naujausios kartos elektroninės kovos įranga taip pat apima GPS klastojimo funkcijas, kurios leidžia operatoriams veiksmingai „nukreipti“ pavojingus dronus į saugesnes zonas, o ne tiesiogiai jų šaudyti.

RF aptikimas ir trikdis vieningose C-UAS platformose

Integruotos priešpriešinės UAS platformos sujungia radarus, elektrooptinius jutiklius ir dirbtinio intelekto valdomą signalų klasifikavimą, kad aptiktų ir stebėtų orlaivius. Šios sistemos automatiškai pritaiko trikdymo metodus pagal grėsmės elgesį:

• Impulsinis trikdis dėl periodinio signalo pertraukimo
• Dažnių šokinėjimas kova su adaptyviais orlaiviais
• Suderintas kelių sistemų įtraukimas dėl orlaivių būrių

2023 m. NATO bandomasis parodė, kad integruotos platformos aptinka 95 % komercinių orlaivių, esančių žemiau 500 metrų, per 8 sekundes. Tačiau miestuose dažnių sąstingis išlieka problema dėl besiklojančių belaidžių tinklų.

Papildomų trikdžių rizika civilinėje oro erdvėje ir reglamentavimo klausimai

Nors ir efektyvus kritinių objektų saugai užtikrinti, dronų trikdančiosios priemonės kelia pavojų aviacijai, avarinėms tarnyboms ir viešajai ryšių sistemai. 2023 metų Globalus dažnių tyrimas 14 % neleistinų trikdžių priskyrė prie dronų naikinimo operacijų. Reguliuojančios institucijos dabar privalo:

1. Dažnių konkrečiųjų trikdančiųjų leidimų išdavimas
2. Geografiškai apribotų aktyvavimo zonų nustatymas
3. Tiesioginio dažnių stebėjimo įdiegimas

Operatoriai privalo laikytis FCC ir ITU standartų, ypač arti oro uostų ir ligoninių, kad būtų išvengta žalingo trikdymo.

Priešdronų technologijų tipai: nuo aptikimo iki neutralizavimo

Pasyvios ir aktyvios sistemos: dronų aptikimas be jų įspėjimo

Netiesioginiai aptikimo įrenginiai veikia be jokio signalo siuntimo. Jie remiasi tokiais dalykais kaip RF nuskaitymas ir šiluminė vizualizacija, kad galėtų aptikti orlaivius pagal jų temperatūrą arba ryšių tipą. Pagrindinė šio metodo privalumas yra tas, kad šie įrenginiai veikia tyliai, todėl protingi orlaiviai nesugebės suprasti, kad jie stebimi, kol jau bus per vėlu. Tačiau taip pat yra aktyvūs įrenginiai, tokie kaip radaras ir LiDAR, kurie gali sekti objektus iš daug tolesnių atstumų. Tačiau čia yra viena bėda: šie įrenginiai siunčia energijos impulsus, o gudrūs orlaiviai gali tai aptikti ir bando išvengti sekimo arba visiškai dingti.

Minkštieji naikinimo metodai: trikdymas, apgaudinėjimas ir orlaivių perėmimas

Soft-kill metodai išjungia dronus be fizinio sunaikinimo. Dažnų blokavimas blokuoja valdymo (2,4/5,8 GHz) ir GPS (L1/L2) signalus, o apgaudinėjimas pateikia klaidingas koordinates, kad būtų galima valdyti skrydžių kryptis. Valdymo perėmimo sistemos panaudoja programinės įrangos trūkumus, kad perimtų kontrolę. Šie nekinetiniai sprendimai sumažina šalutinį poveikį, todėl jie yra idealūs miestų infrastruktūrai ir svarbiems objektams apsaugoti.

Nešiojamieji dronų dažniai: evoliucija ir mūšio lauko diegimas

Nuo transporto priemonėse montuojamų iki karių nešiojamų dronų dažnių sistemų

Tai, kas prasidėjo kaip didelių priešdronus sistemų montavimas ant transporto priemonių, per laiką smarkiai pasikeitė, o dabar kariai nešiojasi kompaktiškesnes jų versijas. Anksčiau tokios sistemos reikėjo sunkvežimių maitinimui ir milžiniškų antenų, todėl jos buvo naudingos tik pastoviose kontrolės punktuose arba saugant kolonas. Tačiau dėl radijo dažnių technologijų pažangos šios sistemos gerokai sumažėjo. Šiuolaikiniai nešiojamieji triukšmų generatoriai sveria mažiau nei 15 svarų (apytiksliai 6,8 kg) ir gali blokuoti signalus iki maždaug 450 metrų atstumu. Geriausia yra tai, kad jie turi įdiegtą GPS ir GLONASS navigaciją bei triukšmų kūrimo funkcijas tiek 2,4, tiek 5,8 GHz dažniuose. Atsižvelgiant į naujausius rinkos duomenis, pastebėtas gana reikšmingas padidėjimas, kiek šių takinių triukšmų generatorių naudoja pėstininkų daliniai. Pagal 2024 metų pabaigos pramonės ataskaitas, naudojimo rodikliai padidėjo maždaug 62 % lyginant su ankstesniais metais.

Nešiojamųjų triukšmų generatorių naudojimas šiuolaikinėse gynybos ir saugumo operacijose

Šiuolaikinės transporto saugos komandos, saugančios svarbius objektus, tokius kaip branduolinių reaktorių aikštelės ir svarbūs transporto judėjimai, jau naudoja nešiojamąsias triukšmo kliūtis. Vadinamieji triukšmo šautuvai gali išjungti nepageidaujamus orlaivius per maždaug aštuonias sekundes, siųsdami į juos koncentruotus radijo dažnių spindulius, tai padeda išlaikyti šalia esamus elektroninius prietaisus neliestus. Daugelis saugos darbuotojų teikia pirmenybę lengvesnėms versijoms, sveriančioms mažiau nei dešimt svarų (apytiksliai 4,5 kg), kurios veikia apie pusantros valandos nuo vieno įkrovimo, kai reikia greitai judėti. Fiksuotoms pozicijoms didesni, kuprinės dydžio dažnio kartojimo įrenginiai suteikia visapusišką apsaugą nuo orlaivių grėsmių. Pagal faktines lauko ataskaitas, šios sistemos sėkmingai sustabdo daugiau nei devynis iš dešimt paprastų vartotojų orlaivių, skrendančių žemiau 200 pėdų (apytiksliai 61 metras), nors rezultatai gali skirtis priklausomai nuo aplinkos sąlygų ir konkrečių orlaivių modelių.

Dažnai užduodami klausimai

Kuriuos dažnių diapazonus užblokuoja bepiločių orlaivių trikdančiosios priemonės?

Bepiločių orlaivių trikdančiosios priemonės daugiausiai užblokuoja 2,4 GHz ir 5,8 GHz dažnių diapazonus, kuriuos dažniausiai naudoja vartotojiški ir komerciniai bepiločiai orlaiviai valdymui ir vaizdo transliavimui.

Kaip bepiločių orlaivių trikdančiosios priemonės veikia šalia esamus belaidžius įrenginius?

Bepiločių orlaivių trikdančiosios priemonės gali nepažymėti trikdyti šalia esančius belaidžius įrenginius, tokius kaip Wi-Fi tinklai, Bluetooth ir kiti ryšių įrenginiai, naudojantys panašius dažnių diapazonus.

Ar kariuomenės bepiločiai orlaiviai gali įveikti trikdančiąsias priemones?

Taip, kariuomenės bepiločiai orlaiviai, būdami trikdomi, kartais gali perjungti į inercinės navigacijos sistemas, nors šios nėra visada tokios tikslios kaip GPS.

Kaip reguliuojamos bepiločių orlaivių trikdančiosios priemonės?

Reguliuojančios institucijos reikalauja, kad operatoriai turėtų dažnių konkrečias trikdymo leidimų, naudotų geografinės vietos aktyvavimo zonas ir atliktų realaus laiko spektro stebėseną siekiant sumažinti trikdymą civiliškai technologijai.