Сергей Макаренко - Противодействие беспилотным летательным аппаратам

Вышеуказанное относится к подавляющему числу БПЛА и является фундаментальными ограничениями, накладываемыми на эффективность существующих комплексов РЭП, ориентированных на противодействие БПЛА.

Далее будут более подробно рассмотрены различные технические аспекты проблематики подавления каналов управления и связи с БПЛА, при этом большее внимание будет уделено вопросам подавления каналов малых БПЛА, как наиболее опасных и сложных объектов для противодействия.

Командная радиолиния управления в направлениях «вверх» и «вниз» предназначена для передачи наиболее критических данных для процесса нормального управления полетом БПЛА: команд управления с ПУ и квитанций об их исполнении, программ полета, программ действий в автономном режиме, навигационных и специальных данных, обеспечивающих нормальное функционирование БПЛА, а также ТМИ о состоянии отдельных подсистем, остатке топлива и т. д. Указанные данные, как правило, имеют относительно малый объем и требуемую скорость передачи (порядка 2,4-200 кбит/с), однако, должны передаваться в масштабе реального времени.

Для больших и средних БПЛА специального и военного назначения, как правило КРУ организуется в режиме прямой видимости с наземным или воздушным ПУ, а при значительном удалении ПУ — ретрансляцией через узел-ретранслятор на летно-подъёмном средстве или через ССС. Для малых БПЛА как специального, так и коммерческого назначения КРУ организуется в режиме прямой видимости с наземным ПУ.

Обобщая материалы работ [317]возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ КРУ специальных и военных БПЛА, значимых для радиоэлектронного подавления.

При организации КРУ специальных и военных больших и средних БПЛА через ССС, как правило, используются ССС Irudum, Inmarsat, MOUS, WGS, при этом линии связи формируются в УКВ, L, X, Ku, Ka диапазонах. В УКВ диапазоне используются низкоскоростные каналы шириной по 25 кГц с QPSK сигналами. В L, Ku, X и Ka диапазонах производится «упаковка» КРУ в широкополосный общий спутниковый канал ССС (например, ССС Iridium, Inmarsat или WGS), на основе кодового (CDMA — Code Division Multiple Access) или частотно-временного (MF-TDMA — Multi-Frequency Time-Division Multiple Access) разделения абонентов с использованием BPSK, QPSK, 8PSK, 8QAM сигналов. Ширина главного лепестка ДНА спутниковой связи на БПЛА составляет порядка 10–35° [318].

Для управления специальными и военными малыми БПЛА (например, такими как RQ-7B Shadow 200, RQ-11B Raven, RQ-16T-Hawk и др.), как правило, организуется КРУ в режиме прямой видимости с наземным ПУ или с узлом-ретрансляции:

— каналы в L (1,4–1,85 ГГц), S (2,2–2,5 ГГц), С (4,4–5,85 ГГц), и Ku (15,15–15,35 / 14,4-14,83 ГГц) диапазонах — основные каналы КРУ;

— в УКВ диапазоне (220–400 МГц) — резервные каналы КРУ;

— спутниковый канал (как правило используется низкоорбитальная ССС Iridium обеспечивающая возможность использованиям небольших антенн) L-диапазона (1,616-1,6265 ГГц) — резервный канал КРУ, устанавливаемый опционально на отдельных БПЛА.

Ширина каналов:

— канал «вверх» в L, S, С и Ku диапазонах: в режиме фиксированной частоты — 300–700 кГц; в режиме ШПС — 0,7-28 МГц;

— канал «вниз» в L, S, С и Ku диапазонах: 3-20 МГц;

— каналы «вверх»/«вниз» в УКВ диапазоне: 25 кГц.

Скорости передачи данных в КРУ:

— до 20 кбит/с — в линии «вверх»; 200 кбит/с — в линии «вниз» (при передаче только ТМИ); 1,6-12 Мбит/с — в линии «вниз» (при передаче ТМИ совместно с данными от ОЭС БПЛА для визуального управления оператором) в L, S, С и Ku диапазонах;

— 2,4-16 кбит/с в линиях «вверх»/«вниз» в УКВ диапазоне;

— до 2,4 кбит/с в линиях «вверх»/«вниз» по спутниковой линии L диапазона (для СCC Iridium).

Мощности передатчиков:

— в L, С, S, Ku диапазоне в каналах «вверх»/«вниз»: 5-15 Вт;

— в УКВ диапазоне в каналах «вверх»/«вниз»: 15–25 Вт.

Используемые типы сигналов: BPSK, QPSK (DQPSK, SOQPSK), 2FSK, GMSK. Возможно использование режима ППРЧ в пределах разрешенной к использованию полосы частот в S, С и Ku диапазонах (например, встречаются варианты организации КРУ БПЛА с использованием режима ППРЧ по 10 каналам шириной по 4 МГц каждый в общей полосе 40 МГц). Тип помехоустойчивого кодирования: коды Рида-Соломона, сверточное кодирование, кодирование Витерби, турбо-кодирование, LDPC-кодирование. Скорости кода R =1/2, 2/3, 3/4. Типы многостанционного доступа: «точка-точка», многостанционный доступ БПЛА в режимах частотного (FDMA — Frequency Division Multiple Access) и временного (TDMA — Time-Division Multiple Access) разделения абонентов.

На БПЛА, стоящих на вооружении стран НАТО, формат данных КРУ, порядок передачи и обработки команд определяется стандартами STANAG: 4586, 4660 и 7085.

Для криптографической защиты данных в КРУ специализированных и военных БПЛА используется шифрование в соответствии со стандартами: MIL-STD-188-181A, MIL-STD-188-183, NSA Type I, Triple DES, AES-128, AES-256.

На БПЛА используются либо всенаправленные антенны, либо направленные антенны с шириной ДНА порядка 60–90° и усилением 2–4 дБи. Наземные ПУ используют следящие за БПЛА поворотные антенны диаметром до 1,2 м с усилением до 40 дБи с остронаправленной ДНА до 3,5–5°.

Дальность связи:

— в направлении ПУ — БПЛА с использованием направленных антенн на ПУ: до 75 км;

— в направлении ПУ — БПЛА / ПУ — БПЛА с использованием ненаправленных антенн: до 15 км;

— в направлении БПЛА — ПУ с использованием направленных антенн на БПЛА и ПУ: до 55 км.

Обобщая материалы работ [319]возможно сформировать следующие обобщенные ТТХ КРУ малых коммерческих БПЛА, значимых для радиоэлектронного подавления.

Для коммерческих малых БПЛА, направления «вверх» / «вниз» КРУ организуются в фиксированных частотных диапазонах, которые, как правило, соответствуют использованию на БПЛА одной или нескольких коммерческих технологий связи:

— RC433: 433 МГц;

— сети 4G: 725–770, 790–830, 850–894 МГц;

— сети CDMA: 850–894 МГц;

— RC868: 868–916 МГц;

— GSM900: 890–915, 935–960 МГц;

— GSM1800: 1710–1880 МГц;

— сети 3G: 2110–2170 МГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 2,4 ГГц: 2,4–2,5 ГГц;

— сети 4G: 2,5–2,7 ГГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 5,2 ГГц: 4,9–5,5 ГГц;

— сети Wi-Fi на базовой частоте 5,8 ГГц: 5,5–6,1 ГГц.

Используемые типовые частоты, ширина типовых каналов, типы сигналов и помехоустойчивого кодирования, мощности передатчиков и ТТХ приемных средств определяются соответствующими стандартами на вышеуказанные технологии связи.

Данные по наиболее распространённым стандартам Wi-Fi, используемым для управления малыми коммерческими БПЛА, представлены в таблице 4.4.

Особенностью организации канала «вниз» КРУ в малых коммерческих БПЛА является, то, что фактически сам канал отсутствует, а роль ТМИ от БПЛА выполняют видеоданные, поступающие от ОЭС БПЛА и предназначенные для визуального управления со стороны оператора.