Αντιμετώπιση UAV με προηγμένες τεχνολογίες radar για την ενίσχυση της ασφάλειας των αεροδρομίων

Το άρθρο βασίζεται στην εργασία "Advanced Radar-Based Counter-UAV Solutions for Enhanced Aircraft Security in Airport Environments" (Dr Βασίλης Μηλιώτης & Μπάμπης Παπασπύρος, Ιαν. 2024) που εστιάζει στις τεχνολογίες ανίχνευσης και εξουδετέρωσης μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV), με επίκεντρο εξελιγμένα radar & αισθητήρες και τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης για την προστασία των αεροδρομίων από απειλές. Η μελέτη προτείνει ένα καινοτόμο anti-drone σύστημα και αρχιτεκτονική βασισμένη σε AI για βελτιωμένη ανίχνευση και αποτελεσματικότητα εξουδετέρωση, διασφαλίζοντας ισχυρή προστασία.

Η αυξανόμενη χρήση μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAV), κοινώς γνωστά ως drones, αποτελεί σοβαρή απειλή για την ασφάλεια των αεροδρομίων, προκαλώντας συχνές διακοπές στις πτήσεις και θέτοντας σε κίνδυνο την ασφάλεια επιβατών και πληρωμάτων. Χαρακτηριστικά περιστατικά σε μεγάλα αεροδρόμια, όπου η παρουσία drones οδήγησε σε αναστολή των πτήσεων, αναδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη για την ανάπτυξη αποτελεσματικών αντιμέτρων.
Τεχνολογικές Λύσεις Αντιμετώπισης των UAV
Η παρούσα έρευνα αναλύει τις τρέχουσες τεχνολογίες ανίχνευσης UAV με τη χρήση radar, καθώς και την ανάπτυξη νέων αρχιτεκτονικών που συνδυάζουν radar και τεχνητή νοημοσύνη (AI) για την έγκαιρη και ακριβή ανίχνευση και εξουδετέρωση αυτών των συσκευών. Οι προτάσεις εστιάζουν κυρίως σε μικρά και πολυάριθμα UAV (swarm drones), τα οποία αποτελούν ιδιαίτερα δύσκολη πρόκληση για τις υπάρχουσες τεχνολογίες.
Η χρήση radar Doppler και micro-Doppler έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική στην ανίχνευση των χαρακτηριστικών υπογραφών των drones, διευκολύνοντας τη διαφοροποίηση τους από άλλα αντικείμενα στον αέρα, όπως τα πουλιά. Επιπλέον, η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να επεξεργάζεται τα δεδομένα των radar σε πραγματικό χρόνο, βελτιώνοντας την ακριβή ταξινόμηση και την άμεση απόκριση στις απειλές.
Για να επεξηγήσουμε περαιτέρω τις προόδους και τα συγκριτικά πλεονεκτήματα των αναδυόμενων λύσεων στις τεχνολογίες anti-UAV, ο Πίνακας 1 παρέχει μια επισκόπηση διαφόρων υπαρχόντων συστημάτων. Η ανάλυση εμβαθύνει σε βασικές τεχνολογίες, εύρη ανίχνευσης, δυνατότητες ολοκλήρωσης και συγκεκριμένα χαρακτηριστικά προσαρμοσμένο για την αντιμετώπιση προβλημάτων με τα drone σε περιβάλλοντα αεροδρομίου. Κάθε σύστημα αξιολογείται με βάση το τεχνολογικά στοιχεία, όπως τύποι radar, ενσωμάτωση αισθητήρων και μοναδικές δυνατότητες μετριασμού Κίνδυνοι που σχετίζονται με τα UAV. 

Ο πίνακας χρησιμεύει ως ένας περιεκτικός οδηγός, που δείχνει τις πιο πρόσφατες καινοτομίες στην τεχνολογία anti-UAV, συμπεριλαμβανομένης της ενσωμάτωσης πολλαπλών αισθητήρων και της χρήσης αισθητήρων που βασίζονται σε AI.
Η χρήση σμήνους drones και mini drones θέτει σημαντικές απειλές για την ασφάλεια στις λειτουργίες του αεροδρομίου, που απαιτούν αποτελεσματικά αντίμετρα. Η τρέχουσα έρευνα για τα αντίμετρα σμήνους drone είναι ακόμα περιορισμένη
Πολυεπίπεδες τεχνολογίες ανίχνευσης και εξουδετέρωσης
Μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους της μελέτης είναι η αποτελεσματικότητα των πολυεπίπεδων τεχνολογιών ανίχνευσης. Συνδυάζοντας radar Doppler, συστήματα ηλεκτρο-οπτικής/υπέρυθρης (EO/IR) τεχνολογίας, και συστήματα ανάλυσης εκπομπών RF, τα αεροδρόμια μπορούν να ενισχύσουν την ικανότητά τους να εντοπίζουν και να παρακολουθούν τα UAV σε μικρές και μεσαίες αποστάσεις. Αυτό το πολυεπίπεδο σύστημα παρέχει καλύτερη ακρίβεια σε σχέση με τις μεμονωμένες τεχνολογίες ανίχνευσης, επιτρέποντας την έγκαιρη ανίχνευση των UAV και τον συντονισμό της αντίδρασης.
Οι τεχνολογίες εξουδετέρωσης (soft kill) περιλαμβάνουν τη χρήση συστημάτων παρεμβολής για την αποδιοργάνωση των σημάτων επικοινωνίας των UAV, ενώ οι τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης συνεισφέρουν στην ανάλυση των δεδομένων των αισθητήρων και στη λήψη γρήγορων αποφάσεων για την αντιμετώπιση των απειλών σε πραγματικό χρόνο.
Αρχιτεκτονική για την αντιμετώπιση των UAV στα αεροδρόμια
Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική για τα συστήματα ανίχνευσης και εξουδετέρωσης UAV συνδυάζει  προχωρημένες τεχνολογίες που ενισχύουν την ικανότητα εντοπισμού και καταστολής των UAV σε ένα πολύπλοκο περιβάλλον. Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζεται μια ενδεικτική ανάπτυξη των anti-drone αισθητήρων σε ένα αεροδρόμιο. (Ο αριθμός των αισθητήρων είναι ενδεικτικός)

Οι κύριες συνιστώσες της πρότασης περιλαμβάνουν:

• Radar συνεχούς κύματος (FMCW): Αυτό το σύστημα προσφέρει ακριβείς μετρήσεις απόστασης και διόπτευσης των UAV, βοηθώντας στον έγκαιρο εντοπισμό τους.
•  Radar Doppler: Χρησιμοποιείται με βάση την αρχή λειτουργίας τους, για την ανίχνευση και παρακολούθησή μικρών drones σε πολύ χαμηλά ύψη. Παράλληλα με τεχνικές AI ταυτοποιεί την ύπαρξη drones σε σχέση με άλλους στόχους.
•  Ηλεκτρο-Οπτικοί/Υπέρυθροι αισθητήρες (EO/IR): Παρέχουν οπτική επιβεβαίωση και βελτιωμένες δυνατότητες ανίχνευσης, προσφέροντας μια ολιστική εικόνα των UAV.
•  Αποκάλυψη RF σημάτων & Παρεμβολή Η χρήση συστημάτων ευρείας ζώνης για την ανίχνευση συχνοτήτων παίζει καθοριστικό ρόλο στην αποτελεσματική αντιμετώπιση των UAV. Αυτά τα συστήματα επιτρέπουν την αποκάλυψη των συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται από τα UAV για επικοινωνία και έλεγχο. Έτσι, τα συστήματα παρεμβολής μπορούν να στοχεύσουν συγκεκριμένα τις ενεργές συχνότητες των UAV, διακόπτοντας τις λειτουργίες τους χωρίς να προκαλούν παρεμβολές στα κρίσιμα συστήματα επικοινωνίας του αεροδρομίου. Αυτό το στοχευμένο σύστημα παρεμβολής διασφαλίζει τη συνέχιση των απαραίτητων επικοινωνιών για την ομαλή λειτουργία των  επιχειρήσεων ενώ παράλληλα καταστέλλει τις ανεπιθύμητες δραστηριότητες των UAV.

Προστασία αεροδρομίου
Στην βασική μελέτη παρουσιάζεται η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής αυτής. Τα radar και οι αισθητήρες τοποθετούνται στρατηγικά σε κρίσιμα σημεία του αεροδρομίου, όπως πύργος ελέγχου, οι διάδρομοι απογείωσης προσγείωσης και η περίφραξη του αεροδρομίου, με σκοπό την πλήρη κάλυψη των πιθανών σημείων εισόδου UAV. Το κεντρικό σύστημα διοίκησης & ελέγχου (C2) αναλαμβάνει τη διαχείριση και το συντονισμό της ανταπόκρισης στις απειλές σε πραγματικό χρόνο.
Προκλήσεις και Συμπεράσματα
Η αντιμετώπιση των UAV παραμένει μια ανοιχτή πρόκληση για την ασφάλεια των αεροδρομίων, ειδικά όσον αφορά τα swarm drones και τα μικρά UAV, τα οποία είναι πιο δύσκολο να ανιχνευτούν και να κατασταλούν. Η προτεινόμενη λύση συνδυάζει τις δυνατότητες πολλαπλών αισθητήρων και τεχνητής νοημοσύνης, προσφέροντας αυξημένη ακρίβεια στην ανίχνευση και πιο αποτελεσματική εξουδετέρωση των UAV.
Οι μελλοντικές έρευνες, πρέπει να εστιάσουν στην ανάπτυξη καλύτερων τεχνικών για την αντιμετώπιση των αυτόνομων σμηνών UAV που δεν βασίζονται στην επικοινωνία, καθώς και στην περαιτέρω βελτίωση των αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης για την κατηγοριοποίηση των απειλών. Με τη συνεχή εξέλιξη των τεχνολογιών, τα αεροδρόμια μπορούν να εξασφαλίσουν την ομαλή και ασφαλή λειτουργία τους, προστατεύοντας από τις αυξανόμενες απειλές των UAV.