Огляд методів виявлення та локалізації малих безпілотних літальних апаратів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.87.46-55Ключові слова:
Дрон, малий безпілотний літальний апарат, МЛА, детекція, максимальна дальність виявленняАнотація
Безпілотні летальні апарати (БПЛА) або дрони широко використовуються в багатьох сферах, але в той же час почала стрімко зростати i кількість правопорушень з їх використанням. Тому задача виявлення дронів є актуальною. Метою дослідження, наведеного в статті, є порівняння та критичний аналіз основних методів та засобів виявлення малих безпілотних летальних апаратів. В роботі було досліджено потенційні можливості наступних методів виявлення дронів: оптичний метод, радіолокаційний та акустичний методи. Встановлено, що оптичний метод передбачає використання камер високої розділової здатності у світлий час доби, але він занадто залежний від природних факторів навколишнього середовища, наприклад, дощу або туману. У темний час доби для детектування дронiв зазвичай використовують інфрачервоні оптичні пристрої. Основними недоліками такого підходу є невисока максимальна дальність виявлення цілі та поглинання атмосферою IЧ випромінювання, окрім «вікон» з межами довжин хвиль 3–4 та 8–12 мм. В результаті наведених розрахунків встановлено, що дальність визначення цілі оптичним методом складає близько 230 метрів, а з використанням ІЧ приймача 73 метри. Зазначено, що радіолокаційні методи поділяються на активні та пасивні. Радіолокаційні системи можуть працювати у будь-яку частину доби та дозволяють виявляти малі безпілотні літальні апарати (МЛА) на відстанях до кількох кілометрів (9,3 км). В результаті аналізу спектру радіочастотного сигналу можна отримати найбільш детальну інформацію про ціль. Основним недоліком радіолокаційних методів є те, що всі РЛС не працюють у ближній зоні. Встановлено, що акустичні сенсори дозволяють ефективно виявляти малі безпілотні летальні апарати незважаючи на рельєф оточуючого середовища, але результати залежать від наявних акустичних фонових шумів та завад. Ефективна дальність виявлення цілі складає біля 75 метрів. У статті наведено порівняння результатів розрахунку, на основі експериментальних даних, дальності виявлення малого безпілотного літального апарату «DJI Mini 2 Fly More Combo». У висновках дослідження зазначено, що найбільш ефективним підходом є комбінація відомих методів виявлення БПЛА та наведено рекомендації, щодо побудови таких систем.
Посилання
Перелік посилань
Dalamagkidis K. Classification of UAVs / K. Dalamagkidis // Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. — 2015. — pp. 83-91.
Соловьев В. А. Проблемы обнаружения беспилотных летательных аппаратов оптикоэлектронными устройствами / В. А. Соловьев, А. В. Купреев, М. В. Жендарев, И. В. Якименко // Электронный математический и медикобиологический журнал. — 2011. — Т. 10, Вып. №3. — С. 1–13.
Даник Ю. Г. Аналіз ефективності виявлення тактичних безпілотних літальних апаратів пасивними та активними засобами спостереження / Ю. Г. Даник, М. В. Бугайов // зб. наук. пр. ''Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем''. — 2015. — Вип. №10. — С. 5-20.
Торопчин А. Я. Довідник з протиповітряної оборони / А. Я. Торопчин, І. О. Романенко, Ю. Г. Даник та ін. — К.: МО, 2003. — 366 с.
Лепіх Я. І. Оптико-електронні системи ближньої локації: монографія / Я. І. Лепіх, В. І. Сантоній, Л. М. Будіянська та інш. За редакцією Лепіха Я. І. — Од: Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2019. — 294 с.
Сухаревський О. І. Розрахунок радіолокаційних характеристик моделі безпілотного літального апарату RQ-1 “PREDATOR”/ О. І. Сухаревський, В. О. Василець, Я. О. Белевщук, К. І. Ткачук // Системи обробки інформації. — 2012. — Вип. 5(103). — с. 68-72.
Михайлов А. А. Применение оборудования охранных телевизионных систем в условиях ограниченной видимости или других дестабилизирующих факторов / А.А. Михайлов, А. В. Котельников, Ю. В. Тарасова, М. В. Ванжа, А. А. Никитина, А. Г. Зайцева. — М.: НИЦ ''Охрана'', 2015. — 111 с.
Austin R. Unmanned aircraft systems: UAVS design, development and deployment / R. Austin. — Chichester, UK: John Wiley and Sons Ltd, 2010. — Р. 113–127.
Гришин Ю. П. Радиотехнические системы: учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» / Ю. П. Гришин, В. П. Ипатов, Ю. М. Казаринов и др. — М.: Высшая школа, 1990. — 496 с.
Таблиця спектральних коефіцієнтів випромінювання. https://www.icsgroup.ru/upload/iconsult/301/Fluke_emissivity_factor.pdf.
Быстров Р. П. Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Р. П. Быстров, Г. К. Загорин, А. В. Соколов, Л. В. Фёдорова. — М.: Радиотехника, 2008. — С. 318.
Ширман Я. Д. Теоретические основы радиолокации / Я. Д. — М. : Сов. радио, 1970. — 561 c.
Beel J. J. Anti-UAV Defense For Ground Forces and Hypervelocity Rocket Lethality Models / J. J. Beel. – Monterey, California : Naval Postgraduate School, 1992. — Р. 36–46.
Куприянов А. И. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте / А. И. Куприянов, А. В. Сахаров. – М.: Вузовская книга, 2003. — 528 с.
Самохин В. Ф. Экспериментальное исследование источников шумности беспилотного летательного аппарата с винто-кольцевым движителем в толкающей компоновке / В. Ф. Самохин, С. П. Остроухов, П. А. Мошков // Электронный журнал «Труды МАИ». — 2012. — Вып. № 70. — С. 1–24.
Козерук С. О. Виявлення малих літальних апаратів за акустичним випромінюванням / С. О. Козерук, О. В. Коржик // Вiсник НТУУ ''КПI''. Серiя Радiотехнiка, Радiоапаратобудування. — 2019. — Вип.76. – с.15-20
Горбунов В. А. Эффективность обнаружения целей / В. А. Горбунов — М.: Военное издательство, 1979. — 160 c.
References
Dalamagkidis K. (2015). Classification of UAVs. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles, pp 83-91. DOI:10.1007/978-90-481-9707-1-94.
Solovjov V. A., Kypreev A. V., Zhendarev M. V. and Yakimenko I. V.(2011). Detection problems pilotless flying machines optiko-electronic devices. Mathematical morphology. Electronic mathematical and biomedical journal, Vol. 10, Iss. 3, pp. 1–13. [In Russian].
Danik Yu. G., Bugayov M. V. (2015). Analysis of the effectiveness of the appearance of tactful, unpowered lithal devices by passive and active means of caution. Problems of creation, testing, application and operation of complex information systems, Iss. 10, pp. 5-20. [In Ukrainian].
Toropchyn A. Ya., Romanenko I. O., Danyk Ju. Gh. and Pashhenko R. E. (2003). Dovidnyk z protypovitrianoi oborony [Air Defense Reference Book], Kyiv, 366 p. [In Ukrainian].
Lepich Ya. I., Santoniy V. I., Budiyanska L. M., Ivanchenko I. O. and Yanko V. V. (2019). Optyko-elektronni systemy blyzhnoyi lokatsiyi: monohrafiya [Optical-electronic systems of near location: monograph]. Odessa: Odessa I.I. Mechnikov National University, 294 p. ISBN 978-617-689-298-4. [In Ukrainian].
Sukharevsky O. I., Vasilets V. O., Belevshchuk Ya. O. and Tkachuk K. I. (2012). Calculation of radar characteristics of the RQ-1 “PREDATOR” unmanned aerial vehicle model. Information Processing Systems, Iss. 5(103), pp. 68-72. ISSN: 1681-7710. [In Ukrainian].
Mikhailov A. A., Kotelnikov A. V., Tarasova Yu. V., Vanzha M. V., Nikitina A. A. and Zaitsev A. G. (2015). Primeneniye oborudovaniya okhrannykh televizionnykh sistem v usloviyakh ogranichennoy vidimosti ili drugikh destabiliziruyushchikh faktorov [The use of security television systems equipment in conditions of limited visibility or other destabilizing factors.] Mosсow, NITS «Okhrana», 111 p. Р 78.36.049-2015. [In Russian].
Austin R. (2010). Unmanned Aircraft Systems: UAVS Design, Development and Deployment. Chichester, UK: John Wiley and Sons Ltd., pp. 113–127. DOI:10.1002/9780470664797.
Grishin Yu. P., Ipatov V. P., Kazarinov Yu. M. et al. (1990). Radiotekhnicheskiye sistemy: uchebnik dlya vuzov po spetsialnosti «Radiotekhnika» [Radio engineering systems: Textbook for universities in the specialty ''Radio Engineering''.] Moscow, Graduate school, 496 p. ISBN 5-06-000687-5. [In Russian].
Emissivity values of common materials (2008). Available at: https:// www.icsgroup.ru/upload/iconsult/301/ Fluke- emissivity-factor.pdf.
Bystrov R. P., Sokolov A. V. (2008). Passivna radioelectronica. Metodi obnaryusheniya ob'ektov [Passive radar. Object detection methods]. Mosсow, Radiotekhnika, 318 p. ISBN 978-5-88070-186-5. [In Russian].
Shirman Ya. D. (1970). Teoreticheskiye osnovy radiolokatsii [Theoretical foundations of radar ]. Moscow, Soviet radiо, 561 p. [In Russian].
Beel J. J. (1992). Anti-UAV Defense Requirements for Ground Forces and Hypervelocity Rocket Lethality Models. Monterey, California: Naval Postgraduate School, pp. 36–46. A.N: ADA252727.
Kupriyanov A. I., Sakharov A. V. (2003). Radioelektronnyye sistemy v informatsionnom konflikte [Electronic systems in information conflict]. Moscow, Vuzovskaya kniga, 528 p. ISBN 978-5-89522-456-4. [In Russian].
Samokhin V. F., Ostroukhov S. P., Moshkov P. A. (2012). Experimental study of the sources of noise of an unmanned aerial vehicle with a propeller-ring propeller in a pushing arrangement. Electronic journal «Trudy MAI», Moscow, Iss. 70, pp.1-24. [In Russian].
Kozeruk S.O., Korzhyk O. V. (2019). Detection Small Aircraft by Acoustic Radiation. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 76, pp. 15-20. DOI: 10.20535/RADAP.2019.76.15-20. [In Ukrainian].
Gorbunov V. A. (1979). Effektivnost obnaruzheniya tseley [Target detection efficiency]. Moscow, Voyennoye izdatelstvo Ministerstva oborony SSSR, 160 p. [In Russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Сергій Сокольський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
