Kako učinkovita je proti-FPV oprema pri blokadi prenosa videa drona?

Razumevanje oddajanja videa FPV dronov in ranljivosti signalov

Kako FPV droni uporabljajo pasova 2,4 GHz in 5,8 GHz za prenos videa v realnem času

Večina FPV dronov hkrati uporablja dve radijski frekvenci – ponavadi 2,4 GHz za krmiljenje, medtem ko 5,8 GHz prenaša živi video posnetek nazaj na očala pilota. Nižji pas 2,4 GHz bolje prebije ovire, vendar ni tako hitro, medtem ko 5,8 GHz omogoča ostr videoposnetke v visoki ločljivosti brez velike zakasnitve. Vendar pa naj bi po nedavnih testih GPSPatrona skoraj devet od desetih komercialnih FPV sistemov niti ne imelo naprednih funkcij preskakljanja frekvenc. To pomeni, da njihovi signali sledijo precej rednim vzorcem, kar jih naredi enostavne cilje za protidronske naprave, ki želijo onemogočiti ali prevzeti povezavo.

Vloga RF komunikacije pri upravljanju dronov s prve osebe (FPV)

Za prenos videa v realnem času potrebujejo pilotove očala neprekinjene radiofrekvenčne povezave z dejanskimi droni. Vzemimo za primer dogajanje na prvi liniji v Ukrajini. Ko piloti uporabljajo okrepitev signala, lahko dosežejo doseg okoli 15 kilometrov. A obstaja past. Ti okrepljeni signali ustvarjajo dokaj opazne RF podpise z močmi nad 25 dBm. Takšna moč je primerljiva z močjo majhne mobilne postaje. In kaj se zgodi? Sistemi proti FPV dronom te signale zlahka zaznajo in tako ugotovijo točno, kje se skriva pilot drona.

Ključne ranljivosti pri prenosu FPV signalov, ki jih izkoriščajo sistemi proti FPV

Trije kritični pomanjkljivosti določajo elektronske ranljivosti sistemov FPV:

1. Fiksne dodelitve kanalov : 72 % vseh dronov uporablja frekvenčne kanale, prednastavljene s strani proizvajalca (Sciencedirect 2024)
2. Nekodirana telemetrija : Omogoča podvajanje podatkov o nadmorski višini in GPS
3. Multipath motnje : Urbani okolji povzročajo 40–60 % poslabšanja signala (Sciencedirect 2024), zaradi česar morajo piloti povečati moč oddajanja

Te pomanjkljivosti omogočajo sodobnim proti-FPV sistemom prekinjati video prenose že z 500 mW usmerjenega motenja pri ujemajočih se frekvencah.

Osnovne tehnologije zaščite proti FPV: Motenje, zaznavanje in prekinitev signala

Sistemi elektronskega bojevanja in njihova učinkovitost proti FPV dronom

Današnji sistemi elektronskega spopada lahko resnično motijo delovanje FPV dronov, saj popolnoma preplavijo njihove povezave za nadzor in motijo GPS signale. Glede na raziskavo C4ADS iz leta 2023 je skoraj devet od desetih ruskih FPV dronov, ujetih v bojnih območjih, popolnoma izgubilo vso povezavo, ko so bili izpostavljeni motilnim signalom z močjo nad 50 vatov. To, kar te sisteme elektronskega spopada naredi tako učinkovite, je dejstvo, da ne povzročajo le naključnega šuma. Namesto tega kombinirajo šum po širokem frekvenčnem spektru s ciljanimi napadi, usmerjenimi ravno v ranljivosti programske opreme dronov. Vzemimo na primer DJI-jevo tehnologijo OccuSync. DroneSec je lansko leto poročal, da jo uporablja približno dve tretjini modificiranih FPV dronov. A takoj ko pride do neprekinjenega radijskega motenja, ki traja več kot tri sekunde, droni začnejo delovati nepredvidljivo in hitro izgubijo zanesljivost.

Dvojni pasovni jamming (2,4 GHz in 5,8 GHz) in njegov vpliv na motnje FPV signalov

Sistemi proti FPV hkrati delujejo na pasovih 2,4 GHz (nadzor) in 5,8 GHz (video) z uporabo faziranih antenskih nizov. Testiranje enega od vodilnih proizvajalcev obrambne opreme je pokazalo, da dvojni pas prekinitve doseže uspešnost 94 % na razdalji 800 metrov, v primerjavi s 62 % pri rešitvah z enim samim pasom. Učinkovitost se razlikuje glede na okolje:

Integracija zaznavanja RF in prekinitve signala v sodobnih platformah za boj proti dronom

Sodobni sistemi sedaj uporabljajo te napredne programsko opredeljene radijske postaje (SDR), ki lahko zaznajo FPV signale precej hitro, približno v pol sekunde, kar nakazuje Ukrajinski ročnik za elektronsko vojno iz lanskega leta. Ko zaznajo video signal na 5,8 GHz, se večina moči takoj usmeri tja, dejansko okoli dve tretjini razpoložive moči. Vendar zanimivo je, da ohranjajo še vedno nekaj motenj tudi na pasu 2,4 GHz. Pri resničnih testih, opravljenih v regiji Harkov, so operaterji opazili pomembno ugotovitev. Njihov pristop je zmanjšal nenamerna motnja njihovih lastnih komunikacijskih kanalov za približno 40 odstotkov v primerjavi s preprostim neprekinjenim motenjem vseh frekvenc.

Težave pri motenju evoluirajočih FPV frekvenc: primer ruskih taktik dronov

Rusom so se v zadnjem času izboljšale taktike uporabe FPV dronov. Kot je minuli letni poročal Conflict Armament Research, uporabljajo te drone na frekvencah pod 1 GHz približno pri tretjini napadov, kar učinkovito naredi navadno protidronsko opremo neuporabno. V odgovor na to začenjajo obrambni sistemi vključevati tako imenovano kognitivno radiotehnologijo. Novi sistemi vsakih pol sekunde preiskujejo frekvenčni razpon od 0,7 do 6 GHz in nato ustrezno prilagajajo motilne signale. Težava? Takšna konfiguracija porablja baterije zaskrbljujoče hitro. Poraba energije se poveča približno dvakrat v primerjavi s prejšnjo rabo, kar vojakom v terenu, ki so odvisni od prenosnih virov energije, predstavlja velik izziv.

Napredne anti-FPV antene in usmerjeno motenje v bojnih conah

Kako anti-FPV antene ciljajo 2,4 GHz in 5,8 GHz za prekinitev video prenosov

Novejša generacija proti-FPV anten uporablja tehnologijo faziranih nizov za usmerjanje jamming signalov posebej v tista pomembna frekvenčna pasma 2,4 GHz in 5,8 GHz, kjer deluje večina FPV sistemov. Ti nizi lahko zožijo širino žarka na med 15 in 30 stopinj, kar jim daje prednost okoli 12 do 18 dB v primerjavi z navadnimi omnidirekcijskimi jammerji. To pomeni, da lahko motijo nezaželene signale, ne da bi preveč vplivali na komunikacije v neposredni bližini. Po testih, ki jih je lansko leto izvedla Agencija za vojaški spekter, ta pristop zmanjša nenamerne motnje signalov približno za tri četrtine, kar predstavlja veliko bolj čisto rešitev za operaterje, ki morajo ohraniti druge radijske komunikacije na tem območju.

Učinkovitost proti-FPV anten v resničnih pogojih: Stopnje uspešnosti 90–98 %

Podatki iz terena iz ukrajinskih protidronskih operacij leta 2023 kažejo, da so usmerjeni sistemi dosegli motnje video prenosa v višini 94 % na razdalji 800 metrov v odprti tereni, kar pade na 87 % v urbanih območjih zaradi odbijanja signalov. Sistemi, ki vključujejo kognitivno skačanje po frekvencah, so ohranili učinkovitost 91 % proti gibljivim grožnjam FPV, pri čemer so statične jamnere prekašali za 34 % (Skupina za elektronsko vojskovodstvo NATO, 2023).

Primer primera: Razpostavitev usmerjenih proti-FPV jamnerjev na ukrajinskem bojnem prizorišču

V bližini Bakhmuta je mobilna proti-FPV enota v šestih tednih delovanja uspela preprečiti približno 89 odstotkov misij sovražniških dronov z uporabo smerne motnje, montirane na vozilo. Sistem pokriva približno 55 stopinj po obzorju in se osredotoča na frekvenčni pas 5,8 GHz, kar je zmanjšalo uspešne FPV samomorilske napade za približno 78 %. V operativnem terenu so opazili tudi nekaj zanimivega – večina ciljev je popolnoma izgubila video signal, ko so bili napadeni na razdalji med 500 in 700 metri, kar se je zgodilo v približno 93 % primerov, so poročali. Kar ta sistem posebej privlačen, je cena: stane le približno 62 % tistega, kar bi zahtevala tradicionalna sistema za onemogočanje dostopa na vsakem kvadratnem kilometru zaščitenega območja. Takšna varčevanja se hitro nabirajo pri zaščiti velikih območij pred zračnimi grožnjami.

Protisistemi proti FPV nove generacije: inteligentni, selektivni in omogočeni z umetno inteligenco

Inteligentno in selektivno motenje za ohranjanje komunikacije prijateljskih sil

Najnovejši sistemi proti FPV-ju uporabljajo umetno inteligenco za upravljanje radijskih frekvenc in preprečevanje oddajanja videa s strani sovražnih dronov, hkrati pa ohranjajo nedotaknjene prijateljske komunikacije. To več niso samo osnovni motilniki. Namesto tega pametni algoritmi analizirajo obnašanje različnih signalov na radijskem spektru, zaznavajojo neprijetne povezave FPV na 2,4 GHz in 5,8 GHz, ki jih uporabljajo nasprotniki, ter jih ločujejo od zakonitih oddaj. Raziskava, objavljena lansko leto, je pokazala, da ti sistemi z umetno inteligenco zavrejo nezaželene FPV signale z uspešnostjo okoli 92 %, kar je dejansko zelo impresivno v primerjavi s starejšimi metodami, ki so dosegale le okoli 58 %. Ta vrsta natančnosti naredi vse razliko pri dejanskih operacijah, kjer je ohranjanje komunikacijskih kanalov popolnoma ključno.

Analiza spektra na podlagi umetne inteligence za prilagodljive odzive proti FPV-ju

Sistemi proti FPV, ki uporabljajo strojno učenje v realnem času, se lahko prilagodijo novim modulacijskim shemam v manj kot eni sekundi, kar je približno 60-krat hitreje, kot lahko to ročno opravi človek. Modeli globokovga učenja, ki delujejo za to tehnologijo, so bili usposobljeni na približno 120 tisoč različnih vzorcih FPV signalov, kar jim omogoča, da prepoznajo nove trike, kot je skakanje po frekvencah, in samodejno izvedejo specifične nasprotne ukrepe. Ko so bili ti pametni sistemi testirani v dejanskih terenskih pogojih, so zmanjšali število neprepoznanih signalov za približno 78 odstotkov v primerjavi s tradicionalnimi detekcijskimi metodami, ki temeljijo na pravilih. Takšna izboljšava naredi veliko razliko pri dejanskih uporabah, kjer najbolj zadeva pravočasna reakcija.

Trend: Tehnike kognitivnega radija v dinamičnih okoljih elektronske vojne

Sodobne oborožene sile po vsem svetu začenjajo vnašati tehnologijo kognitivnega radija v svoje operacije. Ti napredni sistemi lahko takoj prilagajajo nastavitve motenj glede na to, kaj se dogaja z radijskimi frekvencami v določenem trenutku. Vojni raziskovalci so ugotovili, da se ti radijski sistemi pri upravljanju nivojev moči, usmerjanju signalov na želena mesta in izbiranju ustreznejših frekvenc za motnje izboljšujejo, kadar so kombinirani s tehnikami strojnega učenja. To je dejansko povečalo učinkovito delovno razdaljo teh sistemov za približno 40 odstotkov v mestnih območjih, ki so polna različnih elektromagnetnih motenj. Po poročilih obrambnega sektorja podjetij, kot je Booz Allen Hamilton, naj bi do sredine desetletja pričakovali ogromen padec nenamerne škode zaradi elektronskih napadov. Nekatere ocene kažejo, da bi se sporedna škoda lahko zmanjšala za kar 90 odstotkov v primerjavi s stanjem pred tremi leti.

Prenosne in integrirane rešitve proti FPV za taktično obrambo

Prenosni protidronski jammerji (npr. DroneGun MkIII) in delovno razdaljo

Protidronski jammerji za FPV, ki se lahko prenašajo med premikanjem, delujejo učinkovito v razdalji približno 1 do 2 kilometra. Onemogočajo videosignale s tehnologijo dvojnega pasu na frekvencah 2,4 GHz in 5,8 GHz. Lažji modeli, ki tehtajo manj kot 10 kilogramov, so pripravljeni na uporabo že v petih minutah. Nekateri novejši modeli ponujajo kar močan izplen, saj oddajajo do 540 vatov, kar je dejansko trikrat več kot starejši sistemi. Ti naprave, zasnovane za hitro premikanje, omogočajo tlačnim silam hitro vzpostavitev kratkoročnih področij onemogočanja signalov okoli pomembne opreme, brez potrebe po težki opremi.

Mobilni protidronski sistemi na vozilih za zaščito na črti fronte

Na vozila montirane enote proti FPV brezposadnim letalom razširijo doseg zaznavanja na 3–5 km, samodejno skenirajo podpise dronov med vožnjo konvoja. Integrirane usmerjene antene zagotavljajo 360-stopinjsko pokritost tudi pri hitrostih nad 60 km/h, medtem ko AI-poganjena analiza filtrira neškodljive signale. Ta zmogljivost zmanjša število lažnih pozitivov za 40 % v primerjavi s stacionarnimi sistemi.

Strategija: Slojevita obramba z prenosnimi, mobilnimi in fiksnimi enotami proti FPV brezposadnim letalom

Ko te prenosne enote združimo s sistemom za mobilno uporabo in opremo za fiksne lokacije, poljski testi iz leta 2025 kažejo, da se s tem zmanjšajo vrzeli v pokritosti za skoraj 90 % v dejanskih bojnih situacijah. Novi sistemi uporabljajo tako imenovano kognitivno radiotehnologijo, ki pametno preračunava porazdelitev moči med frekvenčnima pasovoma 2,4 GHz in 5,8 GHz, pri čemer se vedno osredotoči na trenutno aktivne grožnje. Vojnim silam je ta večplastna strategija v zadnjem času naredila veliko razliko. Med več nedavnimi operacijami je naš usklajeni sistem za motenje onesposobil približno 95 % sovražnih FPV dronov v samo osem sekund. Tak odzivni čas je nujen v sodobnih vojnih scenarijih.