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Na era atual de rápido avanço tecnológico, os drones têm sido amplamente aplicados em campos militares e civis. Nas forças armadas, drones podem realizar reconhecimento, vigilância, e missões de ataque, fornecendo apoio crucial para operações de combate. E no setor civil, drones demonstraram valor imensurável em fotografia aérea, entrega logística, e proteção de plantas agrícolas, impulsionando o desenvolvimento industrial e melhorando a eficiência.
No entanto, o uso generalizado de drones também trouxe impactos negativos. Descontrolado “vôos negros” e “voos imprudentes” estão cada vez mais desenfreados, representando inúmeras ameaças potenciais à segurança pública. Embora os drones comuns possam desempenhar um papel positivo sob gestão regulamentada, baixa altitude, velocidade lenta, e pequenos drones, devido às suas características inerentes, apresentam maiores desafios à segurança e à prevenção.
Diante deste cenário cada vez mais complexo, disperso, e ameaça aérea de baixo custo, os métodos tradicionais de defesa estão se mostrando inadequados. Portanto, o desenvolvimento de um sistema de defesa anti-UAV que possa fornecer uma resposta eficiente e uma cobertura abrangente tornou-se uma prioridade urgente para proteger infraestruturas críticas e ativos importantes.
Características de Baixa Altitude, Velocidade lenta, Drones Pequenos
Baixa altitude, velocidade lenta, pequenos drones voam em altitudes muito baixas, principalmente abaixo 1000 metros, tornando-os altamente suscetíveis à interferência do terreno, edifícios, árvores, e outros objetos. Esses objetos bloqueiam sinais, aumentando a dificuldade de detecção.
Suas seções transversais de radar são muito pequenas; drones multirotores comuns são minúsculos, com seções transversais de radar de apenas alguns centímetros quadrados ou até menores, tornando-os difíceis de serem detectados pelo radar tradicional em longas distâncias.
Seus sistemas de sinalização são diversos, empregando métodos de comunicação como Wi-Fi, Bluetooth, rádio de dados, bem como GPS e BDS (Sistema de navegação por satélite BeiDou). Alguns até usam sinais criptografados, aumentando a dificuldade de identificação e bloqueio do sinal.
A rápida taxa de subida de pequenos drones multirotores permite que eles subam do solo até dezenas de metros em segundos, atingindo rapidamente a área alvo e encurtando o tempo de reação dos sistemas de defesa.
Sua alta manobrabilidade lhes permite realizar manobras complexas, como pairar, girando, e mergulho, permitindo-lhes mover-se livremente em espaços confinados e evitar detecção e ataque.
Além disso, seu custo relativamente baixo, incluindo fabricação, R&D, operação, manutenção, e custos de treinamento, torna-os acessíveis a uma gama mais ampla de usuários, aumentando assim a complexidade do gerenciamento.
Dispositivo drone pequeno
Ameaças à segurança em áreas críticas
Nos setores militar e de defesa, baixa altitude, velocidade lenta, pequenos drones, com sua furtividade, manobrabilidade, e baixo custo, tornaram-se uma ameaça significativa à segurança.
Eles podem aproximar-se silenciosamente de locais estratégicos, como bases militares e centros de comando, para realizar missões de reconhecimento e vigilância., adquirir informações confidenciais, como o layout de instalações militares, a localização de armas e equipamentos, e padrões de atividade de pessoal.
Mais a sério, drones podem ser modificados em armas ofensivas, carregando dispositivos explosivos improvisados ou pequenos mísseis, voando em baixas altitudes e velocidades para escapar dos sistemas tradicionais de defesa aérea e lançar ataques surpresa contra alvos militares, causando danos significativos e representando um grande desafio para a defesa militar.
Em áreas de segurança civil de alto valor, a intrusão ilegal de baixa altitude, velocidade lenta, pequenos drones representam uma ameaça significativa. Por exemplo, drones invadiram zonas de proteção do espaço aéreo de aeroportos, causando atrasos e cancelamentos de vários voos e resultando em perdas económicas substanciais; drones também se aproximaram ilegalmente de instalações nucleares, representando um risco potencial para a segurança nuclear. Portanto, é urgente construir um sistema eficiente de defesa anti-drones para locais-chave.
Incidentes típicos de drones que causam problemas globais de segurança pública
Dois drones carregando explosivos detonados durante discurso do presidente venezuelano Maduro, ferindo sete pessoas. Este foi o primeiro relato do mundo “assassinato político” usando drones.
Ataques às instalações nucleares iranianas: Israel foi acusado de usar drones suicidas para destruir o sistema de energia da instalação nuclear iraniana de Natanz;
Ataques às instalações petrolíferas da Saudi Aramco: Os rebeldes Houthi do Iémen usaram 18 drones e sete mísseis de cruzeiro para atacar instalações petrolíferas sauditas, fazendo com que os preços globais do petróleo subissem.
Intrusões ilegais de drones ocorreram na Casa Branca, nos Estados Unidos, a residência oficial do primeiro-ministro no Japão, a residência presidencial na França, a Casa Azul na Coreia do Sul, o Kremlin na Rússia, e o Mar da China Meridional.
Com base nesses incidentes de segurança, para resolver o problema da baixa velocidade, pequenos drones invadindo ilegalmente áreas de defesa e segurança civil de alto valor, é imperativo tomar medidas fortes, melhorar os meios tecnológicos, e utilizar tecnologias como radar, detecção fotoelétrica, e inteligência artificial para construir um sistema abrangente, sistema de monitoramento e contramedidas de drones em várias camadas para obter monitoramento em tempo real e intervenção eficaz nas atividades dos drones.
Análise Multidimensional da Tecnologia Contra-Drone
No ambiente moderno de segurança de baixa altitude, a miniaturização, redução de custos, e a inteligência dos drones tornam os métodos tradicionais de contramedidas insuficientes para cobrir diversos cenários de ameaça. Portanto, o sistema de tecnologia contra drones está evoluindo de “resposta de ponto único” para “colaboração multidimensional,” formando um padrão de aplicação abrangente que abrange múltiplas rotas técnicas, como reconhecimento e detecção, supressão de comunicação, e engano de navegação.
Estas tecnologias são independentes e complementares em missões reais, construir conjuntamente um sistema de defesa estável e confiável em baixa altitude. E o conteúdo a seguir analisará seus princípios, vantagens, e cenários aplicáveis item por item da dimensão tecnológica central.
Tecnologia de reconhecimento e detecção
Reconhecimento e detecção são elementos centrais das operações anti-drones. Superando desafios como a desordem de baixa altitude, sinais fracos, e a detecção de pequenos alvos é crucial. Atualmente, as principais tecnologias de detecção incluem detecção de radar, detecção eletro-óptica, detecção acústica, e detecção de rádio.
Detecção de radar
Os radares tradicionais têm capacidades de detecção limitadas em baixas altitudes., pequenos drones lentos. Alta resolução, radares de lóbulo lateral baixo, como radares phased array e radares de ondas milimétricas, são vantajosos. A rede multiradar também pode melhorar a probabilidade de detecção e a precisão do posicionamento. Em sistemas de radar modernos, pequenos veículos aéreos não tripulados (UAVs) são típicos “discreto, lento, e pequeno” alvos. Em ambientes de combate complexos, os sistemas de radar não precisam apenas alcançar detecção e rastreamento estáveis, mas também precisa identificar efetivamente pequenos alvos de UAV.
Detecção Optoeletrônica
O equipamento de detecção optoeletrônica inclui termovisores infravermelhos e câmeras de luz visível. Seu princípio de funcionamento é detectar a radiação infravermelha ou sinais de luz visível de um alvo. Equipamento de detecção optoeletrônica oferece alta resolução e precisão, permitindo rastreamento e monitoramento em tempo real de drones.
O sistema infravermelho de banda dupla Spotter da Hensoldt integra imagens térmicas e uma câmera de luz visível, com um alcance de detecção de até 5 quilômetros. A Guide Infrared apresentou suas inúmeras conquistas tecnológicas e aplicações de produtos no campo de imagens térmicas infravermelhas na 20ª Exposição Optoeletrônica Internacional China Optics Valley.
Detecção Acústica
A tecnologia de detecção acústica utiliza as características do ruído gerado durante o voo dos UAVs para identificar e localizar alvos. Tem vantagens como detecção passiva, ocultação forte, e resistência à interferência eletromagnética, tornando-o adequado para ambientes eletromagnéticos complexos ou áreas urbanas sensíveis.
O “radar acústico” desenvolvido pelo MIT Lincoln Laboratory com base em um conjunto de microfones de 64 canais pode detectar pequenos UAVs quadricópteros dentro de um alcance de 1 quilômetro com uma taxa de falsos alarmes inferior a 0.1 vezes/hora. A tecnologia de detecção acústica pode ser usada para localizar UAVs e prevenir ataques maliciosos por UAVs.
Detecção de Rádio
Equipamento de detecção de rádio detecta alvos detectando os sinais de comunicação e navegação dos UAVs, e tem alta sensibilidade e alta precisão. O sistema AUDS da Blighter Surveillance Systems no Reino Unido verifica o 2.4 Banda de frequência GHz/5,8 GHz para localizar os sinais de controle remoto de UAVs.
Tecnologia de supressão de comunicação
A supressão de comunicação visa interromper a comunicação entre o UAV e sua estação de controle e sistema de navegação. Métodos comuns incluem radiofrequência (RF) bloqueio e bloqueio de GPS. O bloqueio de RF suprime o link de comunicação do UAV, transmitindo sinais de bloqueio nas mesmas frequências ou em frequências semelhantes aos sinais de comunicação do UAV. O bloqueio de GPS interfere no sistema de navegação por satélite do UAV, impedindo-o de obter informações de posição precisas e fazendo com que perca o controle.
Raytheon “Tempestade” a tecnologia de armazenamento digital de RF pode melhorar os sinais de interferência e melhorar a eficiência de supressão, 6 vezes.
da China “SkyNet” série de sistemas de interferência montados em veículos suporta interferência por salto de frequência e propõe um método de proteção de segurança de comunicação UAV combinando tecnologia de salto de frequência e mapeamento caótico para resolver as deficiências dos mecanismos de autenticação leves existentes na resistência eficaz a ataques de interferência.
Tecnologia de falsificação de navegação
A tecnologia de falsificação de navegação faz com que os UAVs se desviem da trajetória de voo pretendida, enviando sinais de navegação falsos. Os dispositivos de falsificação de navegação simulam sinais do sistema de navegação por satélite, enviando informações falsas de posição e velocidade.
Por exemplo, o sistema US HENSOLDT Nav Guard pode gerar sinais GPS falsos.
A tecnologia de engano BeiDou da China pode conseguir engano coordenado de pontos de dupla frequência BeiDou-3 B1C/B2a e é melhor adaptável a vários sistemas de navegação por satélite, alcançando uma taxa de sucesso de engano de mais de 95%.
Pequenos veículos aéreos não tripulados (UAVs) dependem fortemente do GPS para navegação, mas são vulneráveis a ataques de falsificação de GPS – simuladores comerciais usam sinais forjados para fazer com que os UAVs se desviem de suas rotas de voo. Embora existam muitos métodos de detecção anti-spoofing, a maioria requer hardware adicional e não é adequada para pequenos UAVs com cargas úteis limitadas. Portanto, a tecnologia de engano de navegação é uma estratégia eficaz contra UAV.
Tecnologia de Danos Físicos
Danos físicos referem-se a infligir diretamente danos graves em drones, tornando-os incapazes de voar. Métodos comuns incluem armas a laser, armas de microondas, e armas de rede. Armas laser disparam raios laser de alta energia para aquecer e derreter a estrutura do drone; armas de micro-ondas disparam micro-ondas de alta potência para danificar o equipamento eletrônico do drone; armas de rede disparam redes para capturar o drone.
Lockheed Martin's Sistema ATENA, equipado com um laser de fibra de 30 quilowatts, pode abater um drone 1.6 quilômetros de distância em 5 segundos. Os Estados Unidos lideram a tecnologia anti-drone de micro-ondas de alta potência devido às suas vantagens em ataques de alta potência à velocidade da luz por micro-ondas e danos por efeito de área. No entanto, armas de microondas sofrem de problemas práticos, como sistema de grande porte, mobilidade limitada, alcance limitado, atenuação severa de energia, assassinato indiscriminado, e o risco de danos por fogo amigo.
Contramedidas integradas para drones
Integrado contramedidas combinam vários métodos anti-drones para construir uma rede de interceptação em camadas. Os EUA. O Joint Anti-Drone Systems Office propôs uma arquitetura de três camadas de “detecção-identificação-interceptação.” O 2022 Os Jogos Olímpicos de Inverno de Pequim utilizaram o “Guardião de Baixa Altitude” sistema laser, combinado com uma plataforma de gerenciamento de drones, para alcançar todos os climas, monitoramento geral da área de competição, garantindo a segurança dos Jogos.
Com base na análise das contramedidas existentes, o conceito de defesa de “combinando hardware e software, defesa em camadas, e interceptação e desgaste em vários níveis” efetivamente constrói um sistema ofensivo e defensivo integrado. Este sistema resolve efetivamente os problemas de contramedidas únicas insuficientes e baixa eficácia defensiva, fornecendo uma referência para a construção de futuros sistemas de defesa.
Conclusão
Com a inovação contínua da tecnologia drone, a ameaça representada pela baixa altitude, velocidade lenta, e pequenos drones para a segurança de locais críticos está se tornando cada vez mais complexa e severa.
Através de pesquisas aprofundadas sobre vários métodos de combate a drones, este artigo constrói um sistema de defesa contra drones para locais críticos, fornecendo uma solução abrangente para enfrentar esta ameaça.
Em aplicações práticas, é necessário selecionar com flexibilidade métodos de combate a drones e estratégias de defesa com base nas necessidades de segurança de diferentes locais críticos e nas características das ameaças de drones, e otimizar continuamente o sistema de defesa.
Simultaneamente, é essencial aumentar continuamente o investimento em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia antidrones, incentivar a inovação, fortalecer a cooperação interdisciplinar, e promover o desenvolvimento inteligente e eficiente de sistemas de defesa anti-UAV.
