Lĩnh vực kinh doanh  »  Thiết bị kỹ thuật

HỆ THỐNG CHẾ ÁP THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TẦM THẤP

I. Hệ thống chế áp thiết bị bay không người lái tầm thấp:

1. Thiết bị bay không người lái UAV – Unmanned Aerial Vehicles:

1.1.   Tổng quan về thiết bị bay không người lái:

Thiết bị bay không người lái UAV (còn được gọi là drone) là thuật ngữ chỉ những phương tiện bay được điều khiển tự động theo chương trình được định trước hoặc được điều khiển bằng sóng vô tuyến, với những ưu điểm như:

· Không cần người điều khiển trực tiếp, do đó giảm thiểu chi phí, thương vong, bay liên tục trong nhiều giờ, trong các trường hợp khẩn cấp.

· UAV dễ dàng thay đổi đường bay, do đó khó bị đánh chặn, có thể hoạt động ở nhiều khu vực địa hình.

· Với ưu thế nhỏ, khó bị phát hiện, UAV có thể dễ dàng hoạt động ở những vùng nguy hiểm, xâm nhậm các khu vực nhạy cảm để trinh sát và theo dõi đối phương, thậm chí nó có thể được lập trình để tấn công các mục tiêu khi cần thiết.

 

Hình 1. Một số loại drone và đặc điểm

Hơn 90% các drone hoạt động tại băng tần 2.4Ghz ISM (sử dụng Bluetooth, FHSS hoặcWifi), 433Mhz vẫn được sử dụng (hiếm khi), các tần số điều khiển trước đó (27Mhz, 35Mhz, 72Mhz) đã trở nên lỗi thời. Với giá cả phải chăng, có khả năng mang trọng tải từ vài gam tới vài kilogam, có hơn 300.000 drone (micro) có thể được bán ra trên toàn thế giới mỗi tháng.

Hiện nay, UAV được rất nhiều hãng trên thế giới nghiên cứu, chế tạo, phát triền, ngày càng hoàn thiện và dần trở nên rất phổ biến do có nhiều ưu điểm nổi bật. Nó được sử dụng với nhiều mục đích quân sự như bay giám sát, hỗ trợ lực lượng mặt đất, theo dõi và tiêu diệt mục tiêu hoặc trong các mục đích phi quân sự như giao hàng, quay phim chụp ảnh trên không, xây dựng bản đồ, tìm kiếm cứu nạn…

1.2. Mối nguy hại từ UAV và sự cần thiết của hệ thống chống UAV:

Không thể phủ nhận, sự tồn tại của các UAV đã tạo ra thêm một phương pháp giám sát hoàn toàn mới, cả về lợi ích hoặc trở thành các mối đe dọa tiềm ẩn. Với những ưu điểm trên, đặc biệt là kích thước nhỏ gọn và khó bị phát hiện, UAV ngày càng được sử dụng phổ biến. Bên cạnh những UAV sử dụng cho những mục đích hợp pháp thì rất nhiều UAV hiện nay đã và đang sử dụng cho những mục đích bất hợp pháp bởi chúng có thể mang theo camera, vũ khí, hóa chất độc hại, vật liệu nổ… và ngày càng được sử dụng cho hoạt động khủng bố, gián điệp, buôn lậu, trở thành mối đe dọa anh ninh:

· Giám sát, theo dõi, do thám bất hợp pháp các khu vực nhạy cảm.

Với kích thước nhỏ gọn, khả năng bị phát hiện thấp, các UAV có thể được sử dụng để xâm nhập, theo dõi vào các khu vực nhạy cảm như cơ quan chính phủ, quân sự, do thám công nghệ, chụp hình, thu thập thông tin tình báo, quay lén bất hợp pháp…

· Buôn lậu, khủng bố

Các UAV hiện tại có thể mang tải trọng vài kilogram, nó có thể được điều khiển đê buôn lậu mặt hàng cấm như vũ khí, ma túy… Các tổ chức khủng bố có thể sử dụng UAV có thể mang theo bom, mìn, súng… tấn công người hoặc khu vực an ninh, gây ra những cuộc tấn công khủng bố mà hậu quả là vô cùng khủng khiếp.

· Đe dọa an ninh hàng không

UAV đi vào sân bay hoặc bay gần các máy bay khác có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới hoạt động cất cánh, hạ cánh của máy bay thương mại, đe dọa tới an toàn của ngành hàng không.

· Gây nguy hiểm cho con người

UAV có thể trở nên cực kỳ nguy hiểm khi rơi vào người dân hoặc khu vực đông dân cư. Với những người thiếu kinh nghiệm trong việc điều khiển UAV, UAV có thể bị va chạm với người, phương tiện hoặc công trình gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Như vậy, bên cạnh những lợi ích tuyệt vời do UAV mang lại thì hậu quả từ những UAV được sử dụng cho mục đích xấu, bất hợp pháp có thể vô cùng nghiêm trọng. Từ đây, một hệ thống giám sát và phòng chống đặc biệt với những loại UAV này trong các khu vực nhạy cảm là vô cùng cần thiết để có thể ngăn chặn kịp thời những hậu quả đáng tiếc có thể xảy ra. Hệ thống ngăn chặn thiết bị bay không người lái UAV được thiết kế để phát hiện, theo dõi và ngăn chặn hoạt động của các UAV bằng phương pháp gây nhiễu tần số vô tuyến.

2. Hệ thống chế áp thiết bị bay không người lái tầm thấp:

2.1. Tổng quan hệ thống chế áp thiết bị bay không người lái tầm thấp:

Hệ thống ngăn chặn thiết bị bay không người lái được thiết kế với mục đích làm gián đoạn và vô hiệu hóa các thiết bị bay không người lái (UAV – Unmanned Aerial Vehicles), hệ thống máy bay từ xa thử nghiệm được điều khiển từ xa (RPAS - Remotely Piloted Aircraft Systems) hoặc hệ thống máy bay không người lái (UAS - Unmanned Aircraft Systems) khi hoạt động bất hợp pháp trong khu vực nhạy cảm hoặc được sử dụng với mục đích xấu. Hệ thống là sự kết hợp giữa radar quét điện tử giúp phát hiện mục tiêu, hệ thống quang-điện (EO – Electro-Optical) cho bám sát/phân biệt mục tiêu và bộ vô hiệu hóa vô tuyến RF định hướng.

Hình 2. Hệ thống ngăn chặn UAV

Hệ thống ngăn chặn UAV là một hệ thống cảm biến thông minh và hoạt động hiệu quả trong việc phát hiện từ xa các UAV cỡ nhỏ, sau đó theo dõi, bám sát và phân loại mục tiêu trước khi cung cấp các tùy chọn để làm gián đoạn hoạt động của mục tiêu. Hệ thống có thể được sử dụng ở những khu vực ngoại thành hoặc đô thị để ngăn chặn các UAV  sử dụng với mục đích xấu như các hoạt động tấn công khủng bố, gián điệp, mang chất độc hại hoặc sử dụng trái phép  trong các khu vực cấm, cơ sở hạ tầng quan trọng.

2.2. Hệ thống ngăn chặn thiết bị bay không người lái (UAV)

Hệ thống ngăn chặn UAV được xây dựng dựa trên ba thành phần chính, bao gồm:

· Hệ thống radar phát hiện sử dụng cho mục đích phát hiện các UAV

· Hệ thống camera quan sát cho việc theo dõi, bám sát, nhận dạng mục tiêu

· Hệ thống vô hiệu hóa tần số vô tuyến định hướng sử dụng để vô hiệu hóa hoạt động của UAV

Hình 3. Thành phần và mô hình kết nối hệ thống ngăn chặn UAV

Hệ thống ngăn chặn UAV sử dụng công nghệ: Vô tuyến định nghĩa bời phần mềm (SDR: Software Defined Radio) sử dụng một nền tảng phần cứng thống nhất để cung cấp các tiêu chuẩn thông tin, các lược đồ điều chế và tần số khác nhau thông qua các module phần mềm. Việc sử dụng hệ thống vô tuyến định nghĩa bởi phần mềm (SDR) cho hệ thống chế áp thiết bị bay không người lái tầm thấp giúp cho việc sử dụng giải tần phá sóng hiệu quả hơn, giúp cho hệ thống có khả năng tùy chỉnh dạng sóng tùy theo yêu cầu, thiết lập nhiều cấu hình vô hiệu hóa khác nhau, có khả năng phá các giải khác nhau cũng lúc cũng như khả năng điều khiển công suất từng dài phù hợp với mục đích của người điều hành hệ thống.

2.3. Mô tả hoạt động hệ thống:

Khi một UAV được nhận dạng và xác định, thiết bị gây nhiễu vô tuyến định hướng sẽ phát ra một chùm sóng vô tuyến định hướng về phía mục tiêu làm cho nó không thể nhận tín hiệu điều kiển vô tuyến hoặc tín hiệu định vị GPS. Hệ thống ngăn chặn UAV hoạt động theo ba giai đoạn:

· Phát hiện mục tiêu

· Theo dõi, bám sát mục tiêu

· Vô hiệu hóa mục tiêu

Mô tả hoạt động của hệ thống

Giai đoạn 1: Phát hiện các mục tiêu UAV với radar

Hình 4. Phát hiện mục tiêu

Hệ thống radar phát hiện

Hệ thống radar quét điện tử, hoạt động tại băng Ku (15.7 – 17.2 Ghz), sử dụng kỹ thuật quét mảng điện tử thụ động PESA - Passive Electronically Scanned Array và sóng điều tần liên tục FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave, cùng với kỹ thuật phát hiện drone số D3 – Digital Drone Detection cho độ nhạy cao, cung cấp khả năng phát hiện đáng tin cậy đối với các UAV cỡ nhỏ ngay cả khi chúng bay gần mặt đất hoặc các tòa nhà, công trình kiến trúc, nơi có môi trường phản xạ phức tạp.

* Hiệu năng phát hiện mục tiêu:

- Radar có khả năng phát hiện nhiều loại UAV có kích thước khác nhau (kích cỡ tiêu chuẩn, trung bình, nhỏ và rất nhỏ). Tùy mỗi loại UAV mà radar có thể phát hiện ở các khoảng cách tối đa khác nhau, ví dụ:

+ Micro Air Vehicle (MAV): 2.4 km

+ Miniature UAV: 3.6 km

+ Compact UAV: 6.0 km

+ Manned hang-glider 9.0 km

+ Standard UAV: 10.0 km

- Kích thước tối thiểu của mục tiêu mà radar có thể phát hiện được (RCS): 0.01m2

* Vùng phủ:

- Phạm vi: 10m – 10km

- Góc phương vị: 360°

- Góc tà: 20°

* Có thể triển khai cố định/di động

Khi một radar phát hiện mục tiêu xuất hiện trong khu vực cảnh báo, radar sẽ tự động đưa tín hiệu thông tin mục tiêu cho hệ thống camera EO giúp camera EO thu thập thông tin và nhận dạng mục tiêu.

Giai đoạn 2: Camera thu thập, theo dõi bám sát và khóa mục tiêu (track & locked)

Hệ thống quang điện bao gồm một camera màu HD 2.3MP và camera tầm nhiệt (TI – Thermal Imager) độ nhạy cao với kỹ thuật bám sát, kết hợp với thông tin mục tiêu từ radar cho phép bám sát, phân biệt UAV.

Hình 5. Bám sát, theo dõi, khóa mục tiêu

Sử dụng camera màu HD 2.3 MP với khả năng tự động lấy nét và độ thu phóng quang học lên tới 30 lần và độ phóng đại số lên tới 12 lần. Camera tầm nhiệt với độ phân giải 640x512 pixel, hệ thống EO hoạt động cả ban ngày và ban đêm với camera có khả năng thu phóng tầm xa, được lắp đặt trên khối đơn cùng với bộ vô hiệu hóa tần số.

Hệ thống thực hiện quét (theo chiều dọc) cho đến khi hệ thống video tracking phát hiện được mục tiêu. Với hiệu năng cao trong việc phân tích số cho phép phát hiện và tự động bám sát mục tiêu.

Giai đoạn 3: Ngăn chặn UAV

Hình 6. Ngăn chặn mục tiêu

Khi mà UAV đã được xác định và nhận dạng, hệ thống vô hiệu hóa tần số RF định hướng sẽ phát ra một chùm sóng vô tuyến định hướng công suất lớn về phía UAV để ngăn chặn hoạt động của nó.

Hệ thống vô hiệu hóa tần số định hướng cung cấp:

Hệ thống vô hiệu hóa tần số định hướng cung cấp:

* Hoạt động ngăn chặn/gây nhiễu hiệu quả, phá sóng vô tuyến đa băng tần: GNSS, 433Mhz, 915Mhz, 2.4Ghz, 5.8Ghz

* Công suất đầu ra tương ứng với các tần số phá sóng:

- GNSS: 100mW – 10W

- 433Mhz: 1W – 40W

- 915Mhz: 1W – 40W

- 2.4Ghz: 1W – 50W

- 5.8Ghz: 1W – 10W

* Được gắn đồng trục cùng với hệ thống camera EO, hệ thống anten định hướng độ lợi cao (G = 15 dBc), độ rộng búp sóng (góc 3dB) khoảng 20o.

* Có thể triển khai cố định/di động

Tuy nhiên, trước khi kích hoạt hệ thống gián đoạn, cần chú ý một số yêu cầu chính để cung cấp một hệ thống có chức năng hoàn chỉnh

* Khả năng phát hiện mối đe dọa tiềm năng

* Xác nhận và nhận dạng mối đe dọa

* Đảm bảo bộ vô hiệu hóa nhắm đúng mối đe dọa

Tùy thuộc vào loại UAV mà hệ thống có thể phát hiện cũng như vô hiệu hóa ở các khoảng cách khác nhau.

Hình 7: Một số ví dụ vùng hoạt động của hệ thống với các loại UAV