Найти и нейтрализовать: Борьба с беспилотниками набирает обороты. Часть 1

Найти и нейтрализовать: Борьба с беспилотниками набирает обороты. Часть 1

Компания IAI ELTA Systems доработала свои 3-D радары с целью обнаружения малозаметных, низколетящих, низкоскоростных воздушных целей

Сегодня беспилотники представляют собой реальную угрозу для гражданских и военных целей. Рассмотрим разрабатывающиеся системы, предназначенные для защиты как от самых примитивных, так и от самых изощренных угроз.


Беспилотные летательные аппараты (БЛА) когда-то были исключительно прерогативой военных и правительственных структур, на первых порах предоставляя им средства наблюдения, разведки и сбора информации, а позднее и ударные возможности. Впрочем, с распространением технологий беспилотных летательных аппаратов (БЛА) многочисленным, в том числе негосударственным игрокам в настоящее время стали доступны дешевые и весьма эффективные системы.

В настоящее время в магазине можно купить не только летательные аппараты самолетной и вертолетной схем, оборудованные автопилотами на базе GPS, но и бортовую аппаратуру, которая предлагает операторам изображение высокого качества, во многих моделях даже инфракрасное. Кроме того, эти аппараты также могут нести рудиментарную боевую нагрузку. Ряд полувоенных группировок получили доступ к БЛА, которые зачастую ни в чем не уступают тем, что развернуты современными вооруженными силами.

Ныне правительствам и военным необходимо развертывать эффективные контрмеры против ряда угроз, начиная от «одинокого стрелка», высокоорганизованных террористических атак и кончая де-факто милитаризованными возможностями – не в последнюю очередь ударными.

Несмотря на то, что технологии противодействия БЛА только лишь зарождаются, четко определена последовательность стадий этого процесса: обнаружить, опознать и уничтожить. Первые два элемента в этой цепочке на данный момент по большей части отработаны за счет совершенствования существующих технологий, хотя, впрочем, появляются и специфические решения в этой сфере.

При обнаружении и идентификации БЛА главное внимание уделяется использованию комбинации радиолокационных и оптико-электронных систем и здесь основная проблема – особенно это касается малоразмерных беспилотников – обуславливается их небольшой эффективной площадью отражения (ЭПО), минимальными тепловыми сигнатурами, и зачастую небольшой скоростью полета. Кроме того, положение дел осложняется типичными условиями боевого применения подобных систем, которые зачастую летают на малых высотах и в застроенных районах, что создает проблемы, связанные с помехами от наземных объектов.

Компания Saab пытается решать проблемы, связанные с противодействием БЛА, за счет расширения возможностей радаров своего семейства Giraffe. Руководитель направления по оборонным электронным системам Клас Трулссон сказал, что большая часть работы Saab в этой сфере базируется на ее опыте создания систем перехвата ракет, артиллерийских снарядов и миномётных боеприпасов. Это связано с тем, что малоразмерные БЛА имеют ряд схожих физических и эксплуатационных качеств; к последним относится, например, полет на небольших высотах.

Разработанная компанией Saab технология обнаружения целей под обозначением ELSS (Enhanced Low, Slow and Small) была интегрирована в ее радар Giraffe AMB, хотя она применима ко всем членам семейства Giraffe. Трулссон сказал, что радар был проверен в роли системы борьбы с БЛА во время проведения расширенных заводских испытаний, на учениях Black Dart в 2013 году, проведенных американской объединенной организацией по противовоздушной и противоракетной обороне JIAMDO, а также в британских испытаниях Bristow в 2013 и 2015 годах.

Технология ELSS позволяет добавить к радару режим параллельной обработки сигналов точно также как и режим перехвата ракет, артиллерийских снарядов и миномётных боеприпасов, работающий параллельно присущей системе функции обнаружения и сопровождения. По данным компании Saab, она сочетает возможности обнаружения и идентификации, отличаясь многопредположительной системой сопровождения и спектральной чистотой, что позволяет различать небольшие, медленно летящие объекты.

Оперативная концепция функциональности ELSS, проверенная компанией Saab, предусматривает, что радар Giraffe обнаруживает и проводит начальную классификацию цели, и те, что определены как БЛА, далее передаются оптическому сенсору, с помощью которого оператор проводит их дальнейший анализ.

Трулссон сказал, что на испытаниях Bristow 2015, проводившихся на полигонах в Шотландии в течение шести дней, радар с функциональностью ELSS смог обнаружить и отследить более чем 100 сложных воздушных целей с ЭПО размером до 0,001 м2, летавших на небольших скоростях в сложном пространстве. В тоже время в своих стандартных режимах система обеспечила полноценное традиционное воздушное наблюдение. Алгоритмы распознавания целей способны различать беспилотники, птиц, другие движущиеся объекты, а также отличать перемещения в воздухе от, например, наземного дорожного движения.


Тоже своего рода борьба... Беспилотник, созданный специалистами компании Malou Tech, поймал в свои сети квадрокоптер Phantom 2

Сотрудничество

ELSS будет также элементом новой системы семейства Giraffe компании Saab. Giraffe 4A – это многофункциональный радар, который отличается цифровой активной фазированной антенной решеткой (АФАР) с электронным управлением лучом, работающей в S-диапазоне. В одном многолучевом 3-D радаре, в котором используется галлий-нитридная технология, объединены одновременно возможности наблюдения, противовоздушной обороны, обнаружения и предупреждения и наведения вооружения.

Трулссон пояснил, что «для того чтобы система была полезна для операторов, необходим высокий уровень гарантированного автоматического обнаружения и классификации угрозы БЛА», добавив при этом, что с одними только алгоритмами (классификации) распознавания целей функция ELSS способна правильно классифицировать только 80% обнаруженных целей.

Касательно испытаний Bristow 2015 Трулссон сказал, что Saab работала с компанией Selex по интеграции инфракрасной камеры. Здесь радар и ИК-камера хорошо дополнили друг друга, поскольку, хотя ИК-камера и не оптимизирована для наблюдения за несколькими треками, она обеспечивает исчерпывающую идентификацию и проверку целей, которые ранее были отобраны радиолокационным компонентом.

Свои комплексные решения в сфере борьбы с угрозой БЛА предлагают несколько компаний, включая Airbus Defence and Space (DS), Israel Aerospace Industries (IAI) и британский консорциум, состоящий из Blighter Surveillance Systems, Chess Dynamics и Enterprise Control Systems.

«Первоначальным толчком для нашего выхода на этот рынок послужили события в Южной Корее в 2014 году, когда несколько северокорейских беспилотников совершили аварийную посадку на территории Южной Кореи. Всем сразу захотелось незамедлительно проверить все их сенсоры и посмотреть, что они можно было бы сделать для обнаружения этих относительно малоразмерных БЛА», – рассказал Марк Редфорд, исполнительный директор компании Blighter Surveillance Systems.

Радар с электронным сканированием серии A400 Ku-диапазона от Blighter Surveillance Systems является одним из компонентов системы борьбы с БЛА AUDS (Anti-UAV Defence System) британского консорциума. Изначально он был разработан для обеспечения возможностей наземного наблюдения. Частотно-модулированная доплеровская РЛС непрерывного излучения обеспечивает покрытие 180° по азимуту и 10° или 20° по углу места в зависимости от конфигурации. Она имеет максимальную дальность 8 км и может обнаруживать цели с ЭПО менее 0,01 м2. Множественные треки могут захватываться и сопровождаться одновременно.

«Радары наблюдения за воздушным пространством были оптимизированы, как правило, для больших дальностей и обнаружения очень больших и заметных целей. События в Южной Корее наглядно показали, что все эти доступные и с технологической точки зрения отработанные технологии не способны видеть малоразмерные беспилотники, поскольку зачастую в наши дни они изготавливаются из пластика или пенопласта с очень небольшим количеством металла и это просто невероятно маленькие цели», – сказал Редфорд.

«Наши радары используют в комбинации электронное сканирование и эффект Доплера, – пояснил Редфорд. – Электронное сканирование позволяет нам подавлять все фоновые помехи. Очевидно, что если вы в пустыне, у вас фона немного и практически любой радар выполнит свою работу, но поскольку большая часть этих угроз находятся в городских районах или рядом с важной инфраструктурой, где есть большие здания и много созданных человеком объектов, у вас много отраженных сигналов, огромное их количество, и я бы посоветовал обязательно использовать радары с электронным сканированием для надежного подавления помех от земной поверхности для того, чтобы вы могли видеть эти крошечные цели. Кроме того, необходима доплеровская технология для детектирования очень медленного движения».

Редфорд также заметил, что для того чтобы оптимизировать радар для обнаружения БЛА, потребовались небольшие изменения. Самым очевидным здесь является то, что система, как правило, устанавливается на вышке и направляется на землю, от которой значительное количество помех отражается обратно. Установка системы ближе к земле и направление ее вверх позволили снять некоторые из проблем, касающихся фоновых помех.


Радар Giraffe 4A будет иметь функциональность Saab ELSS


Человеко-машинный интерфейс для радара компании Blighter, входящего в систему AUDS

Доплеровский радар с непрерывным излучением с частотной модуляцией работает в режиме электронного сканирования и обеспечивает покрытие по азимуту 180° и по углу места 10° или 20° в зависимости от конфигурации. Он работает в диапазоне Ku и имеет максимальную дальность действия 8 км, может определять эффективную площадь отражения размером до 0,01 м2. Одновременно система может захватывать на сопровождение несколько целей.

Обзорно-поисковая система Hawkeye от Chess Dynamics устанавливается в одном блоке с радиочастотным глушителем и состоит из оптико-электронной камеры с высоким разрешением и охлаждаемого средневолнового тепловизора. Первая имеет горизонтальное поле зрения от 0,22° до 58°, а тепловизор от 0,6° до 36°. В системе используется цифровое следящее устройство Vision4ce, обеспечивающее непрерывное сопровождение по азимуту. Система способна непрерывно панорамировать по азимуту и наклоняться от -20° до 60° со скоростью 30° в секунду, сопровождая цели на дистанции около 4 км.

«Как только мы захватили цель оптико-электронной системой, мы детектируем ее обычной цветной дневной камерой, а также высокочувствительной тепловизионной камерой – сказал Редфорд. – Это дает две отдельные сигнатуры, визуальную, которая позволяет оператору идентифицировать цель, и тепловую, когда тепловизор позволяет увидеть горячие точки, например двигатели и батарейные блоки; то есть у нас есть два канала визуализации системы, и по обоим мы ведем видеослежение».

Во время испытаний система продемонстрировала способность обнаруживать, отслеживать и нейтрализовывать цели всего за 15 секунд. Дальность нейтрализации составляет 2,5 км при почти мгновенном воздействии на цель.



Система борьбы с беспилотниками AUDS разработана британским консорциумом

Ключевой особенностью системы является способность радиочастотного глушителя настраиваться на определенные каналы передачи данных с точным необходимым уровнем воздействия. Например, глушитель может использоваться для глушения сигнала GPS, принимаемого БПЛА, или радиоканала контроля и управления. Также имеется потенциал для внедрения в систему возможности «перехвата», что позволит оператору AUDS «практически» взять на себя управление БПЛА. Работа глушителя заключается не только в том, чтобы «сбить» аппарат, его можно использовать просто для нарушения функциональности БПЛА для того, чтобы вынудить его оператора вывести свой аппарат из зоны.

Компания IAI ELTA Systems адаптировала свой 3-D радар с АФАР для обнаружения воздушных малозаметных, низколетящих и низкоскоростных целей. Система Drone Guard использует радары ELM-2026D, ELM-2026B и ELM-2026BF для ближнего (10 км), среднего (15 км) и дальнего (20 км) обнаружения соответственно. В системе Drone Guard объединены радиолокационные станции и оптико-электронные сенсоры, к которым при желании может быть добавлен исполнительный элемент.

«Радар типа АФАР очень небольшой, весит немного и поэтому мы адаптировали его в качестве стандартного блока для своих систем, – сказал начальник службы сбыта в компании IAI ELTA Боаз Натан. – Этот вращающийся трехмерный радар имеет электронное сканирование по углу места, что очень важно для обнаружения малоразмерных объектов. Вместе с радаром у нас есть два варианта монтажа оптико-электронных систем. Либо мы устанавливаем оптронику на сам радар и она вращается вместе с радаром, либо мы ставим ее на отдельное основание и во время работы перебрасываем ее на цель. В первом случае радар фактически представляет собой систему сопровождения в режиме сканирования с очень высокой скоростью, которая будет непрерывно отслеживать все цели в зоне. При обнаружении подозрительного объекта она автоматически делает снимок зоны камерой, установленной на радаре, то есть оператор видит цель на радаре и у него одновременно есть мгновенный снимок, то есть он сможет выполнить важнейшую задачу по идентификации цели. Если вы желаете работать на больших дальностях или иметь что-то специальное, то мы можем установить оптронную систему на отдельное основание, и тогда оператор сможет навести эту систему на цель для приближения, днем или ночью».

Натан считает, что точность используемой радиолокационной системы станет ключевой характеристикой, которая поможет операторам в ее успешном освоении. «Большая проблема, которую необходимо решать для радаров, заключается в вероятности обнаружения и ложных срабатываниях, поскольку мы говорим о зашумленной зоне, где полно людей и это основная причина, почему нам необходим в высшей степени продвинутый радар».

«Прежде всего, это должен быть трехмерный радар, поскольку вы должны быть способны различать цели на земле и в воздухе. Двухмерный радар не будет работать должным образом, так как за цель может быть принят любой движущийся автомобиль или человек. Второе, он должен иметь низкий частоту ложных тревог. Вам не нужна система со слишком многочисленными ложными срабатываниями, особенно в зашумленном пространстве. Мы считаем, что у нас есть большое преимущество потому, что технология Drone Guard чисто военная; это весьма продвинутые радары, несмотря на свои небольшие размеры».

Компания Airbus DS при разработке новых систем борьбы с БЛА также использует технологии, проверенные в других приложениях. Здесь можно привести два примера: радара с АФАР SPEXER 500 и ИК-камера Z:NightOwl.

SPEXER 500 предназначен для использования в таких задачах, как защита лагерей, охрана периметра и защита ключевой национальной инфраструктуры. Он был разработан для обнаружения и отслеживания наземных и низколетящих целей в зонах с ограниченной прямой видимостью. Инфракрасная камера Z:NightOwl дальнего действия предназначена для наблюдения за границей, береговой линией и критически важными объектами.

Руководитель отдела сбыта в компании Airbus DS Майнрад Эдель сказал, что для систем необходимо и не так уж много доработок аппаратного обеспечения для того, чтобы адаптировать их для задач борьбы с БЛА; здесь большая часть работы сосредоточена на программном обеспечении и интеграции различных компонентов. «Мы берем компоненты как есть и компьютер со специальным управляющим программным обеспечением, которое также включает базу данных по БЛА, а что касается самого оборудования или «железа», то изменений здесь нет». Говоря о различиях между возможными целями и ложными срабатываниями, то Эдель заметил, есть два метода, которые учитывает компания. «Первый главным образом применим для больших дистанций, в соответствии с ним сличаются шаблоны с профилем полета цели, а второй заключается в том, что когда цель подлетает, ближе мы смотрим на доплеровский радар и идентифицируем ее, поскольку птица обычно не имеет пропеллера».

Эдель сказал, что основная проблема заключалась в автоматизации и обеспечении низкого уровня ложных сигналов. «На данный момент у нас присутствует человек в процессе и я думаю, что мы пока не можем без него обойтись. Тем не менее, мы хотим максимально автоматизировать системы, так как операторы хотят системы, которым необходимо минимальное количество людей. Они ждут систему, которая поднимает только реальную тревогу, и вот тогда оператор посмотрит, что там летит. Они хотят меньше ложных сигналов и не хотят, чтобы оператор сидел перед системой 24 часа в сутки. Это то, что мы должны получить, то есть автоматизировать систему насколько возможно и уменьшить число ложных срабатываний».





Согласно проекту LOCUST с одной пусковой установки будет запускаться до 30 БЛА в быстрой последовательности, которые сформируют автономную «стаю»

Набор угроз

Большое внимание при анализе методов противодействия угрозе БЛА уделяется борьбе с небольшими летательными аппаратами, часто здесь в качестве примера приводят квадрокоптер Phantom производства китайской компании DJI. И это действительно так – можно привести многочисленные случаи, когда малоразмерные БЛА доставляли кучу неприятностей службам безопасности. Самый примечательный инцидент произошел в январе 2015 года, когда квадрокоптер приземлился на лужайку Белого дома. Много раз незаконное использование малоразмерных беспилотников приводило к срыву спортивных событий, сбоям в работе аэропортов, не говоря уже о нарушении работы политического съезда, на котором присутствовала немецкий канцлер Ангела Меркель.


Подобный квадрокоптер нарушил спокойствие службы безопасности Белого дома. На фото Phantom китайской компании DJI

Мир еще станет свидетелем серьезного происшествия, вызванного этими системами, поскольку простота, с которой малоразмерные БЛА могут применяться для неблаговидных целей, означает что это, по всей видимости, только лишь вопрос времени. Нет ничего сложного в том, чтобы без всякого опыта запустить беспилотник на пути крупного самолета или снарядить его небольшим количеством взрывчатки или отравляющим веществом.

Если речь идет о борьбе с угрозой БЛА, то самые большие трудности возникают, когда летательный аппарат, подлежащий нейтрализации, представляет собой небольшую платформу, которую легко спрятать и запустить без каких-либо вспомогательных средств. Нет простого решения этой проблемы за исключением усиления защиты тех объектов и тех событий, которые признаны рискованными.

Возможно, в связи с широкой дискуссией по возможному применению БЛА против гражданской инфраструктуры и мирных граждан мало внимания уделяется – по меньшей публично – необходимости борьбы с БЛА на оперативно-тактическом уровне.

Ряд негосударственных группировок применяют беспилотники для разведывательных целей. Например, израильские военные уже много лет борются с летательными аппаратами, запускаемыми Хезболлой. Большая часть из них представляет собой относительно сложные платформы, которые имеют либо иранское происхождение, либо изготовлены при значительном содействии этой страны.

Еще большую тревогу вызывает появление таких группировок, как например Исламское государство, выступающих в качестве операторов небольших систем, которые могут обеспечить их существенно значимой тактической информацией. Вооруженные силы, пытающиеся сдержать эти и другие повстанческие группировки в разных частях земного шара, осознают тот факт, что за их действиями противник беспрепятственно может вести наблюдение и в этом случае под угрозу ставится эффективность проведения военных операций. Это может привести к необходимости оснащать подразделения, действующие на земле, своими собственными мобильными системами, по крайней мере, хотя бы для обнаружения малоразмерных беспилотников, не говоря уже об их нейтрализации.

Хотя БЛА применялись в традиционных двухсторонних боевых действиях и ранее, например Грузия потеряла несколько беспилотников Hermes 450 в конфликте с Россией в 2008 году, это происходило эпизодически и зачастую БЛА имели дело с обычными или специализированными противовоздушными системами. В настоящее время беспилотные летательные аппараты регулярно используются в межгосударственных стычках – скорее для сбора информации и целеуказания, чем для ударных действий. Далеко и глубоко копать здесь не приходится, примером подобной тактики могут служить недавние боевые столкновения между Арменией и Азербайджаном.

Военные действия на Украине представляют собой интересный практический пример гибридной войны, когда государственные и негосударственные группировки регулярно сталкиваются друг с другом. Там произошло немало случаев потерь небольших БЛА, выполнявших разведывательные задачи в пользу подразделений, поддерживающих украинское правительство. Здесь свою роль сыграли системы глушения БЛА, почти наверняка поставленные или обслуживаемые российскими военными. Также на Украине были случаи глушения БЛА, летающих и выполняющих задачи под эгидой ОБСЕ. С целью продолжения выполнения своих обязанностей беспилотники S-100 Camcopter производства компании Schiebel, принадлежащие этой организации, были оборудованы системами противодействия.


Беспилотник S-100 Camcopter несет службу на Украине

Продолжение следует
Автор:
Alex Alexeev
Ctrl Enter

Заметив ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

58 комментариев
Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти