Елена Сергеевна Янакова, доктор технических наук, специалист по радиолокационным системам, рассказывает о современных подходах к обнаружению беспилотных летательных аппаратов и делится практическим опытом внедрения подобных решений для защиты гражданских объектов.
— Елена Сергеевна, в последние годы тема обнаружения дронов становится всё более актуальной. Какие решения сейчас доступны на гражданском рынке?
— Действительно, эта тема сейчас крайне актуальна. На рынке представлен достаточно широкий спектр решений — от компактных РЛС ближнего действия до серьёзных комплексных систем. Если говорить о базовой классификации, то можно выделить три основные категории.
Первая категория — это компактные мобильные РЛС с дальностью действия 1-3 километра. Они обычно работают в X-диапазоне (8-12 ГГц) или Ku-диапазоне (12-18 ГГц), что обеспечивает хороший компромисс между размером антенны и разрешающей способностью. Типичная мощность излучения составляет 10-50 Вт, что позволяет обнаруживать малоразмерные БПЛА с ЭПР от 0.01 м². Они хороши для защиты небольших объектов, их легко развернуть и перемещать при необходимости.
Вторая категория — среднедистанционные системы с дальностью 5-10 километров. Здесь чаще используется С-диапазон (4-8 ГГц) и нижняя часть X-диапазона, что обеспечивает лучшую всепогодность. Мощность передатчика уже достигает 100-300 Вт. Разрешающая способность по дальности составляет 5-15 метров, по угловым координатам — 1-2 градуса. Это уже стационарные решения, которые чаще всего используются на промышленных объектах.
И третья категория — комплексные системы дальнего действия, способные обнаруживать цели на расстоянии более 15 километров. В таких системах часто комбинируются разные диапазоны: L-диапазон (1-2 ГГц) для грубого обнаружения на больших дальностях и X-диапазон для точного сопровождения. Мощность передатчиков может достигать 1-2 кВт, используются фазированные антенные решётки с электронным сканированием луча, обеспечивающие круговой обзор пространства. Точность определения координат достигает единиц метров по дальности и десятых долей градуса по угловым координатам. Такие системы обычно интегрируются с другими средствами обнаружения и используются для защиты критически важной инфраструктуры.
Важно отметить, что для всех категорий характерно использование когерентной обработки сигналов и доплеровской фильтрации, что позволяет эффективно выделять движущиеся цели на фоне отражений от местных предметов. Частота повторения импульсов выбирается в диапазоне от единиц до десятков килогерц, в зависимости от требуемой однозначной дальности и скорости обзора пространства.
— Какие технологии сейчас наиболее эффективны для обнаружения дронов?
— В современных системах обнаружения БПЛА используется несколько ключевых технологий. Прежде всего, это доплеровская радиолокация, которая отлично работает для определения скорости и направления движения цели. Однако есть и ограничение — цель должна находиться в движении.
Второе важное направление — это РЛС с непрерывным частотно-модулированным излучением, или FMCW-радары (от английского Frequency-Modulated Continuous Wave). В русскоязычной технической литературе их также называют ЧМ-радарами или РЛС с непрерывным ЧМ-излучением. Принцип их работы основан на излучении непрерывного сигнала, частота которого меняется по определённому закону — обычно линейно во времени. Сравнивая частоту излучённого и отражённого сигналов, можно с высокой точностью определить расстояние до цели и её радиальную скорость. Они обеспечивают высокую точность определения дальности при относительно низком энергопотреблении, что особенно важно для мобильных комплексов. Ещё одно их преимущество — способность обнаруживать даже зависшие дроны, что особенно актуально для защиты от дронов-наблюдателей.
Нельзя не упомянуть и системы с фазированными антенными решётками. Они обеспечивают быстрое сканирование пространства за счет мощной цифровой обработки сигналов и могут одновременно отслеживать множество целей.
— Елена Сергеевна, а сточки зрения конструктивных особенностей радиолокационных систем, существуют радары с механическим поворотным устройством для сканирования пространства, есть другие типы. На что стоит обращать внимание при выборе?
— Действительно, это важный вопрос при выборе радиолокационной системы. Давайте рассмотрим основные типы сканирования и их особенности.
Механическое сканирование — это классическое решение, где антенна физически вращается с помощью специального привода. Главные преимущества таких систем — это относительная простота конструкции и меньшая стоимость. При этом они обеспечивают круговой обзор пространства с постоянной скоростью вращения, обычно 10-60 оборотов в минуту. Однако у них есть существенные ограничения: механический износ деталей, необходимость регулярного обслуживания приводов, относительно медленное переключение между секторами обзора и невозможность мгновенного возврата к представляющей интерес цели.
Другой тип сканирования — электронное сканирование, реализуемое с помощью фазированных антенных решёток (ФАР), лишено этих недостатков. В таких системах луч перемещается за счёт изменения фазовых соотношений между излучателями без каких-либо механических движений. Это обеспечивает практически мгновенное перенацеливание луча (доли микросекунд), возможность одновременного сопровождения нескольких целей и формирование специальных диаграмм направленности для подавления помех. Кроме того, надёжность таких систем существенно выше из-за отсутствия движущихся частей за счет значительного удорожания конечного продукта.
Существуют также гибридные решения, где механическое вращение антенны сочетается с электронным сканированием в определённом секторе. Это позволяет совместить преимущества обоих подходов при умеренной стоимости.
При выборе системы рекомендую обращать внимание на следующие факторы:
- Требования к скорости обновления информации. Если важно быстрое обнаружение маневрирующих целей или одновременное сопровождение множества объектов — однозначно стоит выбирать системы с электронным сканированием.
- Условия эксплуатации. В сложных климатических условиях или при круглосуточной работе механические системы могут требовать частого обслуживания.
- Стоимость жизненного цикла. Хотя начальная стоимость систем с ФАР выше, при длительной эксплуатации они могут оказаться экономически более выгодными за счёт меньших затрат на обслуживание.
- Помеховая обстановка. В условиях сложной электромагнитной обстановки преимущества электронного сканирования с возможностью адаптивной пространственной фильтрации помех становятся критически важными.
- Требования к мобильности. Для мобильных комплексов системы с электронным сканированием предпочтительнее из-за отсутствия гироскопического эффекта, возникающего при механическом вращении антенны.
Если говорить о современных тенденциях, то сейчас даже в гражданском сегменте наблюдается переход к системам с электронным сканированием, особенно для ответственных применений. Это связано как со снижением стоимости технологий ФАР, так и с возрастающими требованиями к скорости и качеству обнаружения БПЛА.
— С какими сложностями приходится сталкиваться при внедрении таких систем?
— Основных проблем несколько. Во-первых, это влияние погодных условий. Дождь, снег, туман могут существенно снижать эффективность работы РЛС. Поэтому важно учитывать этот фактор, выбирать всепогодные решения и правильно их настраивать.
Во-вторых, серьёзное влияние оказывает рельеф местности и городская застройка. Здания создают теневые зоны, где обнаружение может быть затруднено. Поэтому так важно выбирать правильное место расположение и позиционирование радаров на этапе проектирования системы.
И третья проблема — это характеристики самих дронов. Современные БПЛА часто имеют малую эффективную площадь рассеяния, используются различные материалы корпуса, что усложняет их обнаружение.
— Как правильно подойти к выбору и внедрению системы обнаружения БПЛА?
— Всегда рекомендую начинать с тщательного предпроектного обследования. Необходимо чётко понимать, какую территорию защищаем, какие угрозы наиболее вероятны, какое типовое поведение нарушителей, какие требования к системе являются критичными.
После этого можно переходить к выбору технического решения. Здесь важно учитывать не только требуемую дальность обнаружения, но и условия эксплуатации, возможности интеграции с существующими системами безопасности.
Особое внимание необходимо уделить этапу развёртывания и настройки. Часто именно здесь закладывается будущая эффективность всей системы. Важно не только правильно разместить компоненты, но и провести их тщательную калибровку, а также обучить персонал.
И еще важный момент, который стоит упомянуть здесь — в дополнение к радиолокации следует применять и другие датчики обнаружения БПЛА (акустические и оптические). Такой подходит называется мультимодальным или мультиспектральным и позволит значительно улучшить качество обнаружения объектов, уменьшить количество ложных срабатываний.
— Какие типовые ошибки допускают организации при внедрении систем обнаружения БПЛА?
— Одна из частых ошибок — это недостаточное внимание к проблеме ложных срабатываний. Многие думают, что современные системы полностью автономны и не требуют настройки. На практике же требуется тщательная работа по настройке пороговых значений, внедрение многофакторного анализа.
Вторая распространённая ошибка — недооценка важности высоты обнаружения. Часто системы проектируются только для определённого диапазона высот, оставляя «слепые зоны» сверху или снизу.
И третья проблема — это сложности в обслуживании. Аппаратура является чувствительной к погодным условиям, к перемещениям и тд. Поэтому особое внимание стоит уделять мониторингу работоспособности данной системы, проводить техническое обслуживание, обновлять ПО и тд.
— Как вы оцениваете перспективы развития этой области?
— Развитие идёт в нескольких направлениях. Первое — это совершенствование алгоритмов обработки сигналов и внедрение систем искусственного интеллекта, что позволяет повысить точность обнаружения и снизить количество ложных срабатываний.
Второе направление — это миниатюризация компонентов, что делает системы более доступными и простыми в установке.
Появляются и новые вызовы. Например, обнаружение роёв дронов или противодействие малозаметным БПЛА. Также актуальной становится защита самих радиолокационных систем от средств радиоэлектронной борьбы.
— Какие рекомендации вы бы дали организациям, которые только планируют внедрение подобных систем?
— Прежде всего, важно понимать, что не существует универсальных решений. Каждый объект уникален, и система должна проектироваться с учётом его особенностей.
Второй момент — это важность комплексного подхода. Радиолокационная система должна быть частью общей системы безопасности, работать совместно с другими средствами обнаружения и противодействия.
И третье — это необходимость регулярного обслуживания и обновления системы. Технологии развиваются быстро, появляются новые угрозы, и система должна адаптироваться к этим изменениям.
Елена Сергеевна, спасибо большое за содержательную беседу. Надеемся, что данная информация будет полезной для компаний, которые задумались о построении системы обнаружения и защиты от БПЛА.
