Исраил 95REG (israil_95reg) wrote,
Исраил 95REG
israil_95reg

Category:

По поводу БПЛА. Радиоэлектронное подавление систем навигации и радиосвязи. Часть 8

2.2. Коммерческие комплексы РЭП

Необходимость обеспечения защиты критической инфраструктуры и важных объектов в мирное время, при обеспечении требований ЭМС со существующими связными и навигационными РЭС, привело к формированию отдельного направления в области противодействия БПЛА, заключающегося в создании, так называемых, коммерческих комплексов РЭП.

1.jpg

В настоящее время к таким коммерческим комплексам РЭП, предназначенным для противодействия БПЛА можно отнести: "Серп", "Заслон", "Атака DBS", "Крона-2М", "Солярис-Н" и др.

Отличительными чертами коммерческих комплексов РЭП, по сравнению с боевыми, являются:

- относительно невысокий энергопотенциал, в связи чем – меньшая дальность действия, при одновременном обеспечении требований ЭМС за пределами зоны подавления;

- использование направленных антенных систем, которые позволяют создавать модульные комплексы РЭП, со сложной конфигурацией подавляемых секторов и контролируемого периметра;

- использование для вскрытия факта полета БПЛА и контроля их траектории неизлучающих средств – как средств РРТР, так и пассивных РЛС, основанных на приеме отраженных сигналов от внешних источников радиоизлучения, например, от ретрансляционных телевизионных вышек;

- использование режимов подавления каналов управления БПЛА, основанных не на заградительных помехах, перекрывающих отдельный
диапазон частот, а на помехах прицельных по частоте и структуре широко распространенных средств связи с малыми БПЛА квадрокоптерами;

- использование режимов "вскрытия" каналов управления, основанных на автоматическом определении типа протокола, из числа наиболее широко используемых, с последующем использовании известных уязвимостей в них;

- использование режимов подавления и навязывания ложных режимов работы каналов навигации БПЛА, основанных на формировании шумовых помех, прицельных по частоте, для закрытых каналов СРНС, при одновременном формировании ложных сигналов – имитирующих
помех, прицельных по частоте и структуре сигнала, для открытых каналов СРНС (преимущественно по каналу L1 GPS), так называемый, "спуфинг" (от англ. spoofing – подмена) сигналов СРНС.

Анализ этих отличительных черт коммерческих комплексов РЭП относительно боевых позволяет сделать вывод о том, что, с одной стороны, данные комплексы реализуют более интеллектуальные режимы противодействия БПЛА, основанные на имитирующих помехах, прицельных по частоте и структуре широко распространённых полезных сигналов управления и навигации БПЛА-квадрокоптеров. С другой стороны, данные комплексы утратили существенную часть универсальности применения и ориентированы, прежде всего на широко распространенные коммерчески доступные малые БПЛА, оборудованные исключительно стандартными средствами связи и навигации по СРНС.

Обобщая данные об отечественных комплексах "Серп", "Заслон", "Атака-DBS", "Крона-2М", "Тревога-Шит", "Blighter AUDS", "Drone Dome", "Falcon Shield" и др., можно сформировать обобщенные ТТХ коммерческого комплекса РЭП, ориентированного на противодействие БПЛА.

ТТХ подсистемы разведки:

- ведение разведки БПЛА:
а) РРТР каналов связи и управления БПЛА;
б) использование РЛС с пассивным или активным принципом подсветки целей;
в) использование оптико-электронного средства (ОЭС) в видимом
и ИК-диапазоне;

- дальность обнаружения БПЛА:
а) средствами РРТР: до 5-10 км;
б) путем использования РЛС: до 8-30 км;
в) путем использования ОЭС (в видимом диапазоне с оптическим увеличением): до 3-5 км;

- литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется РРТР каналов управления БПЛА:
а) RC433: 433 МГц;
б) сети 4G: 725-770, 790-830, 850-894 МГц;
в) сети CDMA: 850- 894 МГц:
г) RC868: 868-916 МГц;
д) GSM900: 890-915, 935-960 МГц;
е) GSM1800: 1710-1880 МГц;
ж) сети 3G: 2110-2170 МГц;
з) сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4-2,5 ГГц;
и) сети 4G: 2,5-2,7 ГГц;
к) сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9-5,5 ГГц;
л) сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5-6,1 ГГц.ТТХ подсистемы РЭП:

- литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется подавление:
а) частоты типовых каналов коммерческих систем связи:
o RC433: 433 МГц;
o сети 4G: 725-770, 790-830, 850-894 МГц;
o сети CDMA: 850- 894 МГц:
o RC868: 868-916 МГц;
o GSM900: 890-915, 935-960 МГц;
o GSM1800: 1710-1880 МГц;
o сети 3G: 2110-2170 МГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4-2,5 ГГц;
o сети 4G: 2,5-2,7 ГГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9-5,5 ГГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5-6,1 ГГц;
б) частоты каналов навигации по СРНС:
o GPS (L1 – 1575,42 МГц / L2 – 1227,6 МГц);
o ГЛОНАСС (L1 – 1602 МГц / L2 – 1246 МГц);
o BeiDou (B1 – 1561,098 МГц / B2 – 1207,14 МГц);
o Galileo (E1 – 1575,42 МГц / E5 – 1191,79 МГц);

- дальность подавления приемных трактов средств связи и средств навигации по СРСН на БПЛА: до 6 км;

- энергопотенциал воздействия: 5-10 Вт;

- направленность антенн: направленные антенны с шириной главного лепестка диаграммы направленности 45-90⁰;

- типы формируемых помех:
а) для «закрытых» каналов связи и управления, имеющих криптографическую защиту: шумовая помеха, прицельная по частоте;
б) для "открытых" каналов связи и управления или каналов, имеющих типовые уязвимости в протоколах шифрования: имитирующая помеха, прицельная по частоте и структуре полезного сигнала, с целью навязывания ложных режимов работы;
в) для "открытых" каналов навигации по СРНС: шумовая помеха,
прицельная по частоте; имитирующая помеха, прицельная по частоте и структуре полезного сигнала, с целью навязывания ложных траекторий полета.

В целом коммерческие комплексы РЭП для противодействия БПЛА являются эффективным средством решения задач подавления каналов управления и навигации исключительно широко распространённых малых коммерческих БПЛА-квадрокоптеров. Наличие априорных данных о стандартах связи, используемых для управления БПЛА (в основном это каналы Wi-Fi на опорных частотах 2,4, 5,2 и 5,8 ГГц), а также об уязвимостях криптографических протоколов защиты, встроенные в эти стандарты (WEP, WPA и др.), позволяет производителям комплексов РЭБ реализовывать в них режимы автоматического "взлома" каналов управления, с последующем формированием для них помех, прицельных по частоте и структуре полезного сигнала, имитирующих команды управления "посадка" или "снижение". То же самое относится и к возможностям коммерческих комплексов РЭП в отношении подавления каналов навигации по СРНС.

Однако такая строгая ориентированность комплексов на малые коммерческие БПЛА, существенно снижает возможности данных комплексов по противодействию БПЛА, имеющих другие, отличные от широко используемых, частоты и стандарты каналов управления.

2.3. Малогабаритные носимые средства РЭП

Малогабаритные носимые средства РЭП, в формате различного рода "электронных автоматов" или "электронных винтовок" с регулярным постоянством стали презентоваться начиная с 2015 г., когда проблеме противодействия БПЛА стали уделять повышенное внимание.

В настоящее время к таким малогабаритным носимым средствам РЭП, предназначенным для противодействия БПЛА, можно отнести: "REX 1", "REX 2", "Пищаль-ПРО", "Таран-ПРО", "Stupor" и др.

Отличительными чертами этих носимых средств РЭП, по сравнению с боевыми и коммерческими комплексами, являются:

- отсутствие какой-либо разведывательной подсистемы, вскрывающей параметры каналов управления БПЛА;

- использование для подавления шумовых помех, прицельных по частоте широко распространенных каналов навигации СРНС и каналов связи с малыми БПЛА-квадрокоптерами;

- малый энергопотенциал, в связи чем – малая дальность действия;

- использование направленных антенных систем, совпадающих по ориентации с направлением самого устройства;

- использование в составе средств РЭП аккумуляторных батарей с ограниченным "боезапасом" – на несколько часов эпизодического применения;

- для некоторых мобильных средств РЭП указываются медицинские ограничения на длительность применения данных устройств человеком-оператором, ввиду негативного влияния электромагнитного излучения (ЭМИ)

Обобщая данные о малогабаритных носимых средствах РЭП "REX 1", "Пищаль-ПРО", "Таран-ПРО", "Stupor", "DroneDefender", "UAV-D04JA", "DroneGun" и др., можно сформировать обобщенные ТТХ таких средств, ориентированных на противодействие БПЛА:

- литерные частоты широко распространениях средств связи, на которых ведется подавление:
а) частоты типовых каналов коммерческих систем связи:
o RC433: 433 МГц;
o сети 4G: 725-770, 790-830, 850-894 МГц;
o сети CDMA: 850- 894 МГц:
o RC868: 868-916 МГц;
o GSM900: 890-915, 935-960 МГц;
o GSM1800: 1710-1880 МГц;
o сети 3G: 2110-2170 МГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4-2,5 ГГц;
o сети 4G: 2,5-2,7 ГГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9-5,5 ГГц;
o сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5-6,1 ГГц;
б) частоты каналов навигации по СРНС:
o GPS (L1 – 1575,42 МГц, L2 – 1227,6 МГц);
o ГЛОНАСС (L1 – 1602 МГц / L2 – 1246 МГц);
o BeiDou (B1 – 1561,098 МГц / B2 – 1207,14 МГц);
o Galileo (E1 – 1575,42 МГц / E5 – 1191,79 МГц);

- дальность подавления приемных трактов средств связи и средств навигации по СРСН на БПЛА: до 0,4-2 км;

- энергопотенциал воздействия: 5-10 Вт;

- тип формируемых помех: шумовая или скользящая помеха, прицельная по частотам каналов средств связи и каналов СРСН;

- масса: 2,5-6,5 кг;

- время непрерывной работы: 0,5-4,5 ч.

Анализ отличительных черт малогабаритных средств РЭП и их ТТХ, позволяет сделать вывод, что эти средства являются наименее "интеллектуальными" и наименее эффективными при решении задачи противодействия малым БПЛА. С одной стороны, простота и мобильность этих средств позволяет их применять отдельным людям-операторам без специализированного обучения, с другой стороны, данные средства могут применяться только эпизодически и ориентированы на самые простые малые БПЛА-квадрокоптеры. При этом отсутствие в функционале данных устройств режимов формирования имитирующих помех по каналу навигации СРНС, приводит к тому, что поведение БПЛА, в условиях "грубого" шумового подавления каналов управления и навигации, становится фактически непредсказуемым. Несмотря на декларирование производителями подобных устройств таких эффектов как "падение БПЛА", "приземление БПЛА" или "возврат БПЛА к ПУ", фактическое поведение БПЛА определяется исключительно программой их действий в случае отсутствия связи и может существенно отличаться от вышеуказанных, вплоть до продолжения полета в соответствии с заблаговременно заданной программой.

3. Радиоэлектронное подавление навигационной системы БПЛА

3.1. Проблемные вопросы радиоэлектронного подавления навигационной системы БПЛА

При рассмотрении вопросов подавления канала навигации БПЛА необходимо учитывать, что навигационная система БПЛА может иметь различный уровень сложности и учитывать для определения местоположения БПЛА несколько сигналов, поступающих от датчиков различной физической природы:

1) навигационная система, основанная только на аппаратуре потребителей (АП) наиболее распространенных СРНС – такая система характерна для самых простых малых БПЛА-квадрокоптеров;

2) простая интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных микромеханических инерциальных навигационных систем (ИНС) и АП СРНС – такая навигационная система характерна для широкого класса малых БПЛА-квадрокоптеров для профессионального использования в различных целях;

3) интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных нескольких навигационных устройств: микромеханических ИНС, АП СРНС, барометрического высотомера, радио или лазерного высотомера – такая навигационная система характерна для профессиональных малых БПЛА, а также для БПЛА среднего класса;

4) интегрированная навигационная система, на основе комплексирования данных нескольких навигационных устройств: авиационных ИНС, АП СРНС, высотомеров (барометрического и радио), радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) VOR/DME (Very high
frequency Omni directional radio Range / Distance Measuring Equipment), системы АЗН-В (автоматического зависимого наблюдения-вещания) – такая навигационная система фактически полностью повторяет навигационную систему пилотируемого летательного аппарата (ЛА) и характерна для БПЛА тяжелого класса

Говоря о подавлении канала навигации БПЛА, необходимо четко понимать, что сам факт радиоэлектронного воздействия (подавления или навязывания ложных режимов работы) относится только к сигналам, принимаемым АП от одного или нескольких СРНС, что соответствуют только одному каналу из всего множества каналов поступления данных в навигационную систему БПЛА.

Таким образом с использованием РЭП возможно обеспечить значимое нарушение работы только наиболее простых навигационных систем БПЛА (типы 1-3 из списка). Для БПЛА с полноценной интегрированной навигационной системой (тип 4 из списка), основанной на использовании нескольких каналов получения навигационных данных, нарушение спутникового канала (в том числе и поступление по нему ложных навигационных данных, вступающих в противоречие в данными других каналов), в большинстве случаев будет обнаружено, после чего навигационная система перестанет использовать спутниковый канал для определения местоположения БПЛА.

Нужно отметить, что в средних и тяжелых БПЛА, в подавляющем числе случаев, в качестве основного канала формирования навигационных данных используется информация именно от авиационных ИНС на основе лазерных или волоконно-оптических гироскопов. Данные ИНС в среднем обеспечивают ошибку счисления пути порядка 1,85 км за 1 ч полета. При этом информация по другим каналам (данные от АП СРНС, данные высотомеров, сигналы РСБН и АЗН-В) является вторичной и после верификации и комплексирования она используются только для коррекции показаний ИНС.

Дополнительно опять же нужно отметить, что средние и большие БПЛА используемые для решения специальных и военных задач, при этом в них АП СРСН использует не "открытые", а "закрытый" сигналы СРНС, имеющие более высокую помехозащищенность и криптозащиту. При этом оборудование навигационных спутников может формировать отдельные помехозащищенные зоны. Например, функционал спутников GPS-III предусматривает возможность формирования отдельных зон с повышенной на 20 дБ энергетикой сигналов "закрытых каналов". Вследствие этого задача нарушения корректного функционирования навигационных систем таких БПЛА становится еще более затруднительной, фактически невозможной.

Быстрое развитие БПЛА приводит к усовершенствованию их навигационного обеспечения, в том числе, для применения в условиях плохого приема сигналов СРНС.

К таким направлениям усовершенствования относятся следующие:

1) использование для повышения точности навигации многостанционных локальных РСБН или систем – имитаторов сигналов СРНС, при этом станции этих систем могут быть мобильными, находясь на автомобилях, и заблаговременно развертываться в зоне планируемого применения БПЛА. В частности, использование подобных систем позволяет повысить отношение сигнал/шум (ОСШ) на 35-50 дБ в зоне подавления (или плохого приема) сигналов СРНС и обеспечить приемнавигационных сигналов при мощностях активных шумовых и доплеровских (уводящих по скорости) помех в зоне действия РСБН до 100 Вт;

2) использование для навигации электронных карт местности, полет по которым осуществляется в соответствии с данными радио- или лазерного высотомера, РЛС или ОЭС видимого диапазона;

3) использование для навигации различных автономных систем технического зрения, а также технологии SLAM (Simultaneous Localizationand Mapping) – технологии автоматического одновременного построения карты местности в неизвестном пространстве, контроля текущего местоположения БПЛА и пройденного пути;

4) автономный прямолинейный полет БПЛА в направлении цели, подсвечиваемой внешним источником излучения.

Таким образом, обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что применение средств РЭП, в том числе и путем формирования "интеллектуальных" помех, прицельных по частоте и структуре сигналов СРНС, с целью навязывания ложного местоопределения и траектории полета, ориентировано на малые БПЛА с самыми простыми навигационными системами. При этом высокий темп развития БПЛА, а также возможность разработки в самом ближайшем будущем навигационных систем на основе электронных карт местности или систем технического зрения, сделает подавление каналов СРСН бесполезным даже против малых БПЛА.

Далее рассмотрим особенности подавления каналов навигации в БПЛА с навигационными системами на основе только АП СРСН, а также с простыми инерциальными системами на основе комплексирования данных микромеханических ИНС и сигналов СРНС, так как именно для таких БПЛА подавление канала спутниковой навигации может дать какой-либо значимый эффект.
Tags: БПЛА
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments