Особенности обнаружения беспилотных воздушных судов с применением посадочного радиолокатора

Введение. В последние годы увеличилось количество инцидентов, связанных с беспилотными воздушными судами (БВС), поэтому их обнаружение в аэродромной зоне является важной задачей. Ее можно решить с помощью специализированных средств наблюдения, однако это потребует проведения процедур сертификации, подтверждающих эффективность и безопасность их применения. В связи с этим в ближнесрочной перспективе целесообразно использовать штатные средства. В секторе захода на посадку эту задачу может решить посадочный радиолокатор. Малая эффективная площадь рассеяния (ЭПР) БВС приводит к уменьшению максимальной дальности действия и появлению слепых зон, в пределах которых аппарат не может быть обнаружен.

Цель работы. Анализ возможности обнаружения БВС с помощью посадочного радиолокатора, оценка максимальной дальности обнаружения, слепых зон и разработка рекомендаций по их уменьшению.

Материалы и методы. Использован аналитический метод определения максимальной дальности обнаружения для посадочного радиолокатора с учетом особенностей БВС, а также метод оценки дальности обнаружения низколетящей цели с учетом влияния подстилающей поверхности.

Результаты. На примере посадочного радиолокатора RP-5G определены максимальные дальности обнаружения, которые составили 380, 2730, 4480 и 14 350 м для БВС с ЭПР 0.01, 0.05, 0.1 и 0.5 м². Протяженность слепой зоны RP-5G составила 4620, 2270 и 1019 м для БВС с ЭПР 0.01, 0.05 и 0.1 м². При ЭПР аппарата 0.5 м² и более слепая зона отсутствует.

Заключение. Выражения для расчета максимальной дальности обнаружения и слепых зон, а также полученные результаты помогут в оценке особенностей наблюдения БВС в аэродромной зоне (секторе посадки). Для наблюдения аппаратов с ЭПР более 0.5 м² возможно применение штатных посадочных радиолокаторов. Для БВС с ЭПР 0.1...0.5 м² целесообразно внедрить модернизированные посадочные радиолокаторы с увеличенной энергией зондирующего импульса.

1. Drone disruption at airports. URL: https://www.wtwco.com/en-US/News/2019/08/willis-towers-watson-launches-drone-disruption-action-plan (дата обращения 20.03.2022)

2. Drone sighting temporarily halts air traffic in Frankfurt. URL: https://www.poandpo.com/news/drone-sighting-temporarily-halts-air-traffic-in-frankfurt-1052019529 (дата обращения 20.03.2022)

3. GEO ZONE MAP. URL: https://www.dji.com/ru/flysafe/geo-map (дата обращения 20.03.2022)

4. Кудряков С. А., Книжниченко Н. В., Рубцов Е. А. Вопросы обеспечения безопасного использования беспилотных авиационных систем // Вестн. Санкт-Петерб. гос. ун-та гражданской авиации. 2019. № 1 (22). С. 72-84.

5. Robin Radar Systems IRIS. URL: https://www.robinradar.com/iris-counter-drone-radar?hsLang=en (дата обращения 20.03.2022)

6. Полуактивная радиолокация. Пассивный когерентный локационный комплекс. URL: https://etu.ru/ru/nii-prognoz/napravleniya-issledovanij/poluaktivnaya-radiolokaciya (дата обращения 20.03.2022)

7. Рубцов Е. А., Тюников П. Г. Определение эффективной площади рассеяния беспилотных воздушных судов при наблюдении с помощью посадочного радиолокатора // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: сб. тр. IX Междунар. науч.-практ. конф., Иркутск, Россия, 15-22 окт. 2020. С. 273-279.

8. Belous A. Handbook of Microwave and Radar Engineering. Springer, 2021. 973 p. doi: 10.1007/9783-030-58699-7

9. Грибков А. С., Грибков В. С., Громов А. Н. Радиолокационные характеристики объектов. Методы исследования / под ред. С. М. Нестерова. М.: Радиотехника, 2015. 311 с.

10. Кхыонг Н. В. Обоснование возможности применения посадочного радиолокатора для обнаружения метеобразований // Тр. МФТИ. 2021. Т. 13, № 1 (49). С. 71-82. doi: 10.53815/20726759_2021_13_1_71

11. Миллиметровая радиолокация: методы обнаружения негауссовских сигналов / Н. С. Акиншин, Р. П. Быстров, В. Л. Румянцев, А. В. Соколов. М.: Радиотехника, 2010. 528 с.

12. Radar PAR RP-5NG. URL: https://www.nrtscz.cz/radar-par-rp-5ng/ (дата обращения 20.03.2022)

13. Precision approach radar RP-5GI. URL: https://www.tcz.cz/radar-systems/precision-approach-radar-rp-5gi/?lang=en (дата обращения 20.03.2022)

14. GCA-22ML. URL: https://www.litaktak.com/product/atc-systems/GCA-22ML/ (дата обращения 20.03.2022)

15. PAR 2090C Precision Approach Radar. URL: https://electronics.leonardo.com/en/products/par2090c (дата обращения 20.03.2022)

16. PAR-E Precision Approach Radar. URL: https://www.eldis.cz/en/par-e-fixed (дата обращения 20.03.2022)

17. Модуль посадочного радиолокатора ПРЛ-27СМ. URL: https://aviationunion.ru/konkurs/docs/2017/7/Nom_7_LEMZ.pdf (дата обращения 20.03.2022)

18. Precision Approach Radar (PAR-2020). URL: https://www.l3harris.com/sites/default/files/2020-11/l3harris-precision-approach-radar-2020-sell-sheet-sas.pdf (дата обращения 20.03.2022)

19. Radar Countermeasures for Unmanned Aerial Ve hicles / C. Clemente, F. Fioranelli, F. Colone, G. Li. London: The Institution of Engineering and Technology, 2021. 432 p.

20. Макаренко С. И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам. СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. 204 с.

21. Сухаревский О. И., Василец В. А., Ряпо-лов И. Е. Оценивание параметров зон обнаружения беспилотного летательного аппарата "Орлан-10" радиолокационными средствами самоходного зенитного ракетного комплекса 9К33М3 "ОСА-АКМ" // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2016. № 4 (25). С. 33-38.

22. Radar scattering characteristics of a UAV model in X-band / O. Sukharevsky, V. Vasylets, V. Orlenko, I. Rya-polov // IET Radar, Sonar and Navigation. 2020. Vol. 14, № 4. P. 532-537. doi: 10.1049/iet-rsn.2019.0243

23. Analyzing Radar Cross Section Signatures of Diverse Drone Models at mmWave Frequencies / V. Semkin, J. Haarla, T. Pairon, C. Slezak, S. Rangan, V. Viikari, C. Oestges // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 48958-48969. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2979339

24. Micro-UAV Detection and Classification from RF Fingerprints Using Machine Learning Techniques / M. Ezuma, F. Erden, C. K. Anjinappa, O. Ozdemir, I. Guvenc // IEEE Aerospace Conf. Big Sky. Saint Petersburg and Moscow, Russia, 2-9 March 2019. IEEE, 2019. P. 1-13. doi: 10.1109/AERO.2019.8741970

25. Detection, Tracking and Interdiction for Amateur Drones / I. Guvenc, F. Koohifar, S. Singh, M. L. Sichitiu, D. Matolak // IEEE Communications Magazine. 2018. Vol. 56, № 4. P. 75-81. doi: 10.1109/MCOM.2018.1700455

26. Micro-UAV Detection with a Low-Grazing Angle Millimeter Wave Radar / M. Ezuma, F. Erden, C. K. Anjinappa, W. A. Gulzar, I. Guvenc // IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS), Orlando, FL, 2023 Jan. 2019. IEEE, 2019. P. 1-4. doi: 10.1109/RWS.2019.8714203

27. Rahman S., Robertson D. A. In-flight RCS measurements of drones and birds at k-band and w-band // IET Radar, Sonar and Navigation. 2018. Vol. 13, № 2. P. 300-309.

28. Interference of radar detection of drones by birds / J. Gong, J. Yan, D. Li, D. Kong // Progress In Electromagnetics Research. 2019. Vol. 81. P. 1-11.

29. Ezuma M., Funderburk M., Guvenc I. CompactRange RCS Measurements and Modeling of Small Drones at 15 GHz and 25 GHz // Proc. IEEE Radio Wireless Symp. (RWS), San Antonio, TX, 26-29 Jan. 2020. IEEE, 2020. P. 1-4. doi: 10.1109/RWS45077.2020.9050049