Словом «радар» сегодня называют две совершенно разные системы. Настоящая радиолокационная станция посылает радиоволны, принимает отраженный сигнал и по нему определяет положение летящего объекта. Онлайн-карта работает иначе: она получает готовые сообщения о замеченных БПЛА или предупреждениях и показывает их пользователю.
С небольшими дронами радиолокации приходится особенно трудно. Квадрокоптер может быть размером с крупную птицу, лететь медленно или зависнуть на месте. Из-за этого современные радары БПЛА должны не просто замечать слабое отражение, но и отделять беспилотник от птиц, машин, растительности и других объектов вокруг.
Что такое радар БПЛА?
Радар БПЛА — это радиолокационная станция, рассчитанная на обнаружение и сопровождение беспилотников. Антенна излучает радиосигнал, он отражается от объекта и возвращается к станции. По этому отражению аппаратура определяет положение и движение цели.
Радар позволяет получить несколько основных параметров:
- расстояние до объекта;
- направление на него;
- высоту у трехкоординатных РЛС;
- скорость;
- направление движения;
- траекторию полета.
После первого обнаружения система старается связать следующие отметки с тем же объектом и построить его трассу. Отдельные алгоритмы оценивают характер движения и отраженного сигнала, чтобы определить, к какому классу относится цель.
В итоге антидроновые радары совмещают сразу несколько функций: находят объект, сопровождают его и передают координаты другим средствам наблюдения.
Как радар замечает маленький дрон?
Размер беспилотника важен, но радиолокационная заметность зависит не только от габаритов. На отражение влияют форма корпуса, материалы, положение аппарата относительно радара и частота сигнала.
Для описания радиолокационной заметности используют эффективную площадь рассеяния, или ЭПР. Она показывает, насколько сильно объект отражает радиоволны обратно в сторону станции.
У небольших БПЛА ЭПР обычно намного меньше, чем у самолета. Дополнительную сложность создает скорость: квадрокоптер способен медленно двигаться или долго висеть почти на одном месте. РЛС, рассчитанной прежде всего на крупные и быстрые воздушные цели, такой объект обнаружить сложнее.
Специализированные радары работают с более слабыми отражениями и уделяют больше внимания небольшим медленным целям. После приема сигнала система обычно:
- отделяет полезные отражения от фона;
- выделяет движущиеся объекты;
- строит их трассы;
- оценивает скорость и характер движения;
- определяет вероятный класс цели;
- передает координаты оператору или другим датчикам.
Радиолокация также почти не зависит от освещения. Камере ночью требуется подходящая оптика или инфракрасный канал, а радар продолжает работать по отраженному радиосигналу.
Как радар отличает дрон от птицы?
Маленький объект в воздухе далеко не всегда оказывается беспилотником. Птицы тоже перемещаются с небольшой скоростью и могут давать отражение, сравнимое с сигналом от компактного дрона. Так что одной отметки на экране недостаточно.
Для классификации применяют в том числе микродоплеровский анализ. Обычный эффект Доплера помогает оценить движение объекта целиком, а микродоплеровская обработка позволяет заметить небольшие периодические движения его отдельных частей.
У мультикоптера постоянно вращаются пропеллеры. У птицы движутся крылья. Эти движения по-разному меняют отраженный сигнал, и радар может использовать такую картину как один из признаков при классификации.
Системы микродоплеровского анализа ищут характерные изменения сигнала от вращающихся лопастей и сравнивают их с известными образцами. Вместе с размером, скоростью и траекторией это помогает уменьшить число ложных тревог.
Для более надежного результата к радару часто подключают другие датчики. Камера может показать внешний вид объекта, а радиочастотный приемник — обнаружить сигнал управления или передачи данных.
Почему одного радара недостаточно?
Радар хорошо определяет, где находится воздушный объект и как он движется. Точно распознать конкретный аппарат ему сложнее. По этой причине комплексы обнаружения БПЛА часто объединяют радиолокацию с оптикой, тепловизорами и средствами радиоконтроля.
| Датчик | Что он дает | Ограничение |
|---|---|---|
| Радар | Координаты, скорость и траекторию | Маленькие цели бывает сложно точно классифицировать |
| Радиочастотный приемник | Сигналы управления и передачи данных | Не каждый дрон постоянно передает распознаваемый сигнал |
| Оптическая камера | Изображение объекта | Зависит от расстояния, освещения и погоды |
| Тепловизор | Тепловое изображение | Зависит от теплового контраста цели |
| Акустический датчик | Шум моторов и пропеллеров | Сильно зависит от окружающего шума |
Такое объединение данных позволяет одному датчику дополнять другой. Радар обнаруживает объект и передает его координаты, после чего камера может автоматически повернуться в нужную сторону. Радиочастотный приемник одновременно проверяет, есть ли рядом характерный канал связи.
У каждого метода есть свои ограничения. Радиоприемник может ничего не заметить у автономно летящего аппарата. Камера хуже работает в тумане, ночью или на большой дистанции. Радар видит движение, но иногда нуждается в дополнительном подтверждении типа цели.
Именно из-за этих ограничений системы обнаружения беспилотников стараются компенсировать слабые стороны одного датчика сильными сторонами другого.
От чего зависит дальность радара БПЛА?
У радара нет одной дальности для любых беспилотников. Крупный самолет и маленький квадрокоптер одна и та же станция обнаружит на разных расстояниях.
На дальность влияют:
- размер и ЭПР цели;
- высота полета;
- скорость и характер движения;
- рельеф и здания;
- отражения от земли и растительности;
- погодные условия;
- характеристики антенны и обработки сигнала.
Значит, максимальная дальность, указанная в характеристиках радара, требует уточнения. Производитель может приводить ее для конкретного типа и размера цели, а результат для небольшого квадрокоптера окажется другим.
Сложнее всего работать рядом с землей. В городе сигнал отражается от зданий и автомобилей, за городом — от поверхности, деревьев и рельефа. На фоне этих отражений системе нужно найти слабый сигнал небольшого летящего аппарата.
Испытания систем обнаружения БПЛА показывают, что птицы, помехи и сложный фон по-прежнему могут вызывать ложные срабатывания и снижать надежность обнаружения небольших целей.
Что оператор видит на экране радара БПЛА?
Радиолокационный экран показывает прежде всего трассы обнаруженных объектов. Для каждой цели система может отображать положение, скорость, направление движения и другие рассчитанные параметры.
В интерфейсе обычно встречаются:
- номер трассы;
- координаты;
- высота;
- скорость;
- курс;
- пройденная траектория;
- предполагаемый класс объекта;
- оценка надежности классификации.
Если комплекс связан с камерой или тепловизором, оператор может дополнительно увидеть изображение выбранного объекта. Данные нескольких датчиков при этом сводятся в один интерфейс.
Координаты на таком экране появляются после собственных измерений станции. Радар принимает отражение от летящего объекта и по нему постоянно обновляет его положение.
Чем онлайн-карта БПЛА отличается от настоящего радара?
Онлайн-карты с предупреждениями о БПЛА сами не ведут радиолокационное наблюдение. Они собирают уже появившиеся сообщения и показывают пользователю районы, где действует предупреждение или была опубликована информация о беспилотниках.
Например, « Радар России» работает как информационная карта. На ней отображаются предупреждения по регионам, городам и районам, но сама веб-страница не обнаруживает воздушные объекты радиоволнами.
Другие карты БПЛА используют похожий принцип: собирают сообщения из внешних источников и наносят их на карту.
| Настоящий радар БПЛА | Онлайн-карта БПЛА |
|---|---|
| Имеет радиолокационную антенну | Работает как сайт или приложение |
| Сам обнаруживает объект | Получает готовые сообщения |
| Измеряет координаты и скорость | Показывает район предупреждения |
| Сопровождает цель | Не строит радиолокационную трассу |
| Получает данные от собственного датчика | Использует внешние источники информации |
Значок на такой карте чаще всего относится к территории предупреждения, а не к непрерывно измеряемой позиции конкретного беспилотника. Точность зависит от того, какие данные получил сам сервис.
Есть и приложения, где информацию передают пользователи. Человек замечает объект, отправляет сообщение, фотографию или координаты, после чего данные появляются в общей системе. Здесь источником наблюдения служит человек со смартфоном, а не радиолокационная станция.
Может ли радар определить модель дрона?
Как правило, радар определяет класс цели, а не конкретную модель. По размеру, скорости, траектории и особенностям отраженного сигнала система может отнести объект к мультикоптерам, самолетным БПЛА, птицам или другим группам.
Узнать точную модель сложнее. Разные дроны могут иметь похожие размеры, скорость и характер движения. Радиолокационных признаков для уверенного различения в таком случае может не хватить.
Дополнительную информацию дает оптика. Камера позволяет рассмотреть форму корпуса и расположение винтов, если это допускают расстояние и погода. Радиочастотный приемник иногда помогает определить тип используемого канала связи.
Таким образом, обнаружение БПЛА обычно состоит из нескольких последовательных этапов: радар находит объект, система строит его трассу, оценивает признаки, а другие датчики при необходимости помогают уточнить тип цели.
Вопросы и ответы
Что такое радар БПЛА?
Радар БПЛА — радиолокационная станция, которая обнаруживает воздушные объекты по отражению радиоволн и определяет их положение и движение.
Как радар обнаруживает дрон?
РЛС принимает отраженный от беспилотника сигнал, рассчитывает его координаты и скорость, а затем строит трассу движения и оценивает тип объекта.
Почему маленькие дроны сложно обнаруживать радаром?
Небольшие БПЛА дают слабое отражение, часто летают низко и медленно, а их радиолокационные признаки могут быть похожи на признаки птиц и других небольших объектов.
Как радар отличает дрон от птицы?
Система учитывает скорость, траекторию и особенности отраженного сигнала. Дополнительно может использоваться микродоплеровский анализ движения пропеллеров или крыльев.
Может ли радар увидеть автономный дрон без радиосвязи?
Да. Радар обнаруживает сам летящий объект по отражению радиоволн, поэтому наличие канала управления для радиолокационного обнаружения не требуется.
Чем радар БПЛА отличается от онлайн-карты?
Радар сам измеряет положение воздушного объекта. Онлайн-карта получает сообщения из внешних источников и показывает районы, к которым относятся предупреждения.
Показывает ли онлайн-карта точное положение дрона?
Точность зависит от источника данных. Многие карты показывают район предупреждения или населенный пункт, а не непрерывную траекторию конкретного беспилотника.
Какие датчики работают вместе с радаром БПЛА?
В комплекс могут входить оптические камеры, тепловизоры, радиочастотные приемники и акустические датчики. Они помогают уточнить данные радара и тип обнаруженного объекта.
