Wojna dronów – jak działa zagłuszanie dronów? Jak namierzyć drony?

Drony. To właśnie ten sprzęt jest jednym z podstawowych wyróżników współczesnego konfliktu zbrojnego. Wojna na Ukrainie pokazuje, że drony, i to nie tylko te projektowane wyłącznie pod kątem zastosowań militarnych, stały się nieodzownym wyposażeniem współczesnego pola walki. Nigdy wcześniej w żadnym konflikcie tego typu sprzęt nie był wykorzystywany na tak szeroką skalę. Temat zagłuszania dronów i zakłócania ich pracy interesuje nie tylko walczące strony, ale też wiele osób, które po prostu nie chcą, by ktoś latał dronem nad ich posesją.

  • Drony to dość złożone urządzenia, które się komunikują z operatorem przekazując różnego rodzaju dane, ten fakt można wykorzystać, by im przeciwdziałać.
  • Istnieją zarówno cywilne, jak i wojskowe systemy namierzania i neutralizacji dronów
  • Nawet uruchamiając drona na krótką chwilę w chronionej przestrzeni powietrznej, nie jesteś anonimowy!

Każdy temat wymaga pewnego wprowadzenia. Również i tutaj potrzebne jest pewne technologiczne wprowadzenie, które dla osób znających dobrze drony może wydać się banałem, ale jest niezbędne, by również i ci mniej obeznani dobrze zrozumieli, z jakiego typu sprzętem mamy tu do czynienia. Paradoksalnie skupimy się głównie na dronach cywilnych, a nie sprzęcie projektowanym od podstaw pod kątem zastosowań militarnych. Powodów takie podejścia jest kilka. Najważniejszy jest taki, że drony cywilne to sprzęt wykorzystywany masowo – również w wojnie na Ukrainie, czy na innych współczesnych teatrach działań militarnych. Tego typu sprzęt, choć pod względem zdolności operacyjnych znacznie ustępuje sprzętom od podstaw projektowanym do zastosowań wojskowych, wciąż może znacząco pomóc niewielkim oddziałom na szczeblu taktycznym, co doskonale pokazuje wyjątkowa kreatywność ukraińskich żołnierzy w wykorzystaniu tego typu sprzętu. Druga kwestia nie ma związku z działaniami militarnymi, co… z naszą prywatnością. Drony to coraz popularniejszych sprzęt również w rękach cywilów i choć jego użycie nie jest w pełni dowolne (wyjaśnimy to w dalszej części), nie przeszkadza to wielu osobom do uprawiania „dronowego podglądactwa”. Z dronami mają kłopot również osoby odpowiedzialne za zarządzanie przestrzenią powietrzną i nie mówimy tu o strefach działań wojennych, ale np. o okolicach lotnisk, gdzie w myśl polskich przepisów lotniczych, latanie jakimkolwiek BSP (bezzałogowy statek powietrzny) jest zabronione. Liczba incydentów lotniczych z udziałem dronów rośnie, bo też użytkowników dronów, którzy nie do końca zdają sobie sprawę, co mogą, a co nie, jest również coraz więcej.

Czym właściwie jest dron?

Dron to potoczna nazwa bezzałogowego statku powietrznego (BSP, a wg anglojęzycznej nomenklatury UAV, od zwrotu Unmanned Aerial Vehicle). Oznacza to pojazd, który nie wymaga do lotu załogi obecnej na pokładzie, a także nie może zabierać na pokład pasażerów (tym samym co jakiś czas nagłaśniane medialnie „taksówki-drony” nie są dronami).

Z czego składa się dron?

Z czego składają się najczęściej spotykane, czterowirnikowe drony cywilne? Oczywistymi elementami są silniki oraz baterie. W cywilnym sprzęcie najczęściej stosuje się dobrze znane ogniwa litowo-jonowe (dokładniej, najczęściej są to ogniwa Li-Po, czyli litowo-polimerowe). Ich liczba i pojemność jest zależna od masy drona. W najmniejszych tego typu urządzeniach cywilnych wystarczy jedna cela (jedno ogniwo o napięciu nominalnym 3,7 V), w większych liczba ogniw jest również odpowiednio większa. Najważniejszym elementem każdego drona jest moduł IMU (Internal Measurement Unit), zawierający takie komponenty jak akcelerometr, żyroskop i barometr, oprócz tego lepiej wyposażone urządzenia mają także kompas (dzięki niemu dron zawsze „wie”, gdzie jest północ, co ułatwia urządzeniu orientację w przestrzeni) oraz moduł GPS.

Jak dron się „orientuje”?

Czy to wszystko jest potrzebne? Owszem. Brak żyroskopu uniemożliwiałby stabilny lot drona (urządzenie „nie wiedziałoby” jaki ma stopień nachylenia względem ziemi), barometr pozwala ustalić wysokość lotu na podstawie pomiarów różnicy ciśnienia powietrza. Kompas nie jest absolutnie niezbędny, bo pozbawiony go dron może np. utrzymywać się w locie, ale brak orientacji względem określonego kierunku (północy) mógłby powodować, że sprzęt kręciłby się w locie wokół własnej osi, co w przypadku urządzenia, które np. ma rejestrować obraz podczas przelotu dyskwalifikowałoby jego przydatność.

Inna sprawa, że w przypadku dronów, które fabrycznie wyposażone są w moduł rejestracji wideo (mówiąc wprost: w kamerę), to już jej obecność może pomóc, bo pozwala korzystać z funkcji tzw. pozycjonowania wizyjnego (VPS), a to umożliwia utrzymanie wysokości, kursu i pozycji w przestrzeni, nawet gdy dany sprzęt nie ma modułu GPS. Zresztą, na dobrą sprawę do pozycjonowania niepotrzebny jest system wizyjny, wystarczą czujniki na podczerwień lub ultradźwiękowe. Dodatkową zaletą czujników ultradźwiękowych jest to, że wyposażone w nie drony zazwyczaj są zdolne do samodzielnego, miękkiego lądowania (operator nie musi ich, dosłownie, łapać po przelocie). Brak takich czujników powoduje, że dron nie będzie w stanie miękko osiąść na ziemi, bo barometr, choć mierzy wysokość nie jest wystarczająco precyzyjny, by przeprowadzić miękkie lądowanie.

Z kolei GPS, który trafia do lepiej wyposażonych dronów, pozwala precyzyjnie nawigować urządzeniu w trybie autonomicznym. Bez tego modułu dron może lecieć na równej wysokości i utrzymywać kurs, ale już np. nie skompensuje spychającego go wiatru. W takim przypadku operator drona musi go stale kontrolować, aby utrzymać urządzenie np. w bezruchu mimo obecności wiatru. A skoro musi go stale kontrolować, to znaczy, że musi mieć z nim stałą łączność. A łączność jest tym, co potencjalne środki przeciwdziałania dronom mogą próbować zakłócić. GPS pozwala wyeliminować konieczność stałego nadzoru nad dronem, dodatkową zaletą obecności modułu GPS jest to, że drony w niego wyposażone mają też funkcję Return-To-Home, co oznacza, że urządzenie będzie w stanie autonomicznie powrócić np. do punktu startu (albo innego miejsca wskazanego przez operatora). No dobra, tyle o dronie, ale to tylko połowa zestawu, wszak odpowiednio wyposażony musi być też operator.

Jak się steruje dronem?

Znamy już wyposażenie samego sprzętu latającego, ale nieodłącznym elementem drona jest naziemna stacja sterująca z wyświetlaczem (GCS, od anglojęzycznego zwrotu ground control station). W myśl przepisów obowiązujących w Polsce system bezzałogowego statku powietrznego tworzą właśnie te dwa elementy: GCS oraz BSP (czyli właściwy dron). Operator obsługujący GCS komunikuje się z dronem za pomocą fal radiowych. W uproszczeniu operator za pomocą GCS wysyła sygnał pozwalający pilotować drona lub – w przypadku misji autonomicznych – programować jego trasę, a także zdalnie obsługiwać pokładowe wyposażenie droga (np. kamerę w przypadku dronów cywilnych, albo sprzęt ofensywny, w przypadku dronów wojskowych).

Komunikacja jest dwukierunkowa, bo sam dron przesyła do stacji GCS m.in. dane telemetryczne oraz inne informacje, zależnie od wyposażenia konkretnego BSP. Tymi danymi mogą być np. pozycja, kurs, odległość od miejsca startu, wysokość względem miejsca startu, prędkość pozioma, szybkość wznoszenia/opadania, ilość energii w akumulatorze i jeszcze więcej. Skoro zatem mamy tu komunikację pomiędzy operatorem a dronem, możliwe jest przechwycenie i zakłócenie tej komunikacji, albo namierzenie źródła sygnału (właściwego drona przesyłającego dane telemetryczne) i zniszczenie bezzałogowego pojazdu. Zanim jednak przejdziemy do etapu zniszczenia, warto zdać sobie sprawę z faktu, że możliwość namierzenia transmisji pomiędzy operatorem a dronem jest dziś osiągalna nie tylko w pobliżu operatora, czy kontrolowanego przez niego bezzałogowego statku powietrznego, ale nawet z odległości kilkudziesięciu kilometrów. Dlatego apel do wszystkich, którzy chcieliby sobie polatać dronem w obszarze, w którym nie jest to legalne, bądź rejestrować za pośrednictwem jego kamer zastrzeżone obiekty (lotniska, elektrownie, więzienia, infrastruktura wojskowa i rządowa, etc.): nie jesteście niewidzialni!

Jak namierzyć drona? Na przykładzie DJI AeroScope

AeroScope – skaner DJI do monitorowania dronów

DJI to marka kojarzona właśnie z dronami, ale ten chiński producent, notabene wpisany ostatnio przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych na czarną listę firm, których produkty mogą stanowić „potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa narodowego”, oferuje w swoim portfolio również zaawansowany system namierzania bezzałogowych statków powietrznych: DJI AeroScope. System DJI AeroScope to rozwiązanie przeznaczony do ciągłej ochrony obiektów przed dronami, Zasięg detekcji tego systemu w optymalnych warunkach wynosi do 50 km (zasięg ściśle zależy od konkretnego typu anten zastosowanych razem z systemem namierzającym), a czas wykrycia sygnału kontrolnego pomiędzy operatorem a dronem zlokalizowanymi w monitorowanym obszarze może wynosić nawet zaledwie dwie sekundy. Od momentu wykrycia sygnału instytucja namierzająca zna ścieżkę, status drona, wyznaczoną trasę, a wszystkie te dane są aktualizowane w czasie rzeczywistym. System ten ma jednak pewne ograniczenie: nie jest w stanie namierzyć drona pozbawionego modułu GPS (obecność modułu GPS wymusza stały odbiór przez drona danych wysyłanych przez satelity systemy GPS, a tę transmisję można wykryć, nawet gdy dron ma wyłączoną transmisję danych do operatora i porusza się w trybie autonomicznym). Kolejnym ograniczeniem tego systemu jest to, że najlepiej wykrywa on drony produkowane przez DJI właśnie. Niemniej nie chodzi o ten konkretny produkt, a o pokazanie, że nasłuch transmisji pomiędzy operatorem a dronem jest możliwy. Z drugiej strony operatorzy dronów nie są bezbronni, istnieją techniki symulowania obecności dronów w innym miejscu, niż one faktycznie się znajdują.

System wykrywania dronów AeroDefense AirWarden

Innym rozwiązaniem przeznaczonym do wykrywania dronów w dużej skali (na obszarze liczonym w kilometrach) jest AeroDefense AirWarden. System ten korzysta z niewielkich anten, które połączone są z centrum danych, przy czym odległość tego połączenia może sięgać do 20 km dla pojedynczej anteny, a tych anten w systemie w danej lokalizacji może być więcej. System tego typu został np. pomyślnie wdrożony na słynnym nowojorskim Times Square, co pokazuje, że radzi on sobie dobrze z wykrywaniem nieautoryzowanych przelotów dronów w bardzo nasyconym transmisjami radiowymi różnego typu środowisku miejskim.

Inne sposoby detekcji

Do wykrywania dronów nie trzeba jednak wcale wykorzystywać rozwiązań powstałych z myślą o takich właśnie zastosowaniach. Do wykrywania bezzałogowych statków powietrznych można stosować metody bardziej ogóle, takie jak np. wykrywanie specyficznych dźwięków, sygnatur akustycznych dronów. Innym sposobem jest detekcja wideo, monitoruje się określony obszar, rejestrując w kadrze pożądany region, a algorytm analizy obrazu wykrywa nietypowe ruchy obiektów w kadrze. Oczywiście obie te metody: akustyczna i obrazowa z detekcją ruchu, mają siłą rzeczy ograniczony zasięg i możliwości, ale również mogą być z powodzeniem stosowane do wykrywania bliskich przelotów dronów. Pewną modyfikacją metody optycznej jest termowizja. W tym przypadku śledzony jest nie obraz drona (poruszającego się obiektu w analizowanym kadrze), lecz jego sygnatura cieplna. Oczywistym sposobem detekcji są systemy radarowe. Oczywiście dron jest znacznie mniejszy od samolotów czy helikopterów, ale drony militarne (pozbawione możliwości stealth, jak najnowszy RQ-170 Sentinel) są już większe i mają większą tzw. skuteczną powierzchnię odbicia wiązki radarowej. Nie zmienia to faktu, że system radarowy zbudowany pod kątem przeciwdziałania dronom może być bardzo skutecznym środkiem do ich wykrywania. Przykładem może być ogłoszony dosłownie kilka dni temu przez koncern zbrojeniowy Raytheon system KuRFS. Jest to wielozadaniowy radar przeznaczony do wykrywania wszystkich klas bezzałogowych systemów powietrznych. Według zapewnień Willa Straussa, dyrektora programu ds. technologii naziemnej obrony powietrznej krótkiego i średniego zasięgu w firmie Raytheon Missiles & Defense, „KuRFS to rozwiązanie przeznaczone do przeciwdziałania BSP, ale żaden inny radar na świecie nie jest równie skuteczny”. Radar ten korzysta z aktywnej anteny skanującej (AESA) o dokładnie sterowanej wiązce, radar korzysta z pasma Ku. Właśnie dzięki zastosowaniu fal krótkiej częstotliwości (pasmo Ku), rozdzielczość obrazu jest znacznie wyższa, niż w przypadku typowych radarów przeciwlotniczych. KuRFS jest w stanie wykryć lecącą w powietrzu kulę kalibru 9 mm.

Nie tylko technologia

Już kilka lat temu holenderska policja wpadła na pomysł, by z pomocą holenderskiej firmy „Guard From Above” specjalizującej się w tresowaniu ptaków drapieżnych, nielegalnie przelatujące drony neutralizować za pomocą specjalnie wytresowanych zwierząt. Tresowane orły wykorzystuje również armia francuska i wiele innych sił zbrojnych świata.

Czy mogę latać dronem?

Skoro wiemy już, że próbując uruchomić, drona z całą pewnością nie jesteś anonimowy, warto wiedzieć, czy osoby prywatne, które kupiły drona do celów rekreacyjnych, mogą w ogóle ich używać? Przepisy Urzędu Lotnictwa Cywilnego to nie jest lekka lektura, więc pytanie jest jak najbardziej zasadne. Od 2021 r. na terenie UE, a zatem również i Polski obowiązują nowe przepisy dotyczące latania dronami. Czy np. osoba, która chciałaby wykonać za pomocą drona ciekawe zdjęcia np. własnego osiedla, czy domu, może to zrobić? Dochodzimy w ten sposób do pytania, czy możemy latać dronem w mieście? Co do zasady nie potrzebujesz zgody Urzędu Lotnictwa Cywilnego, jeżeli masa twojego drona nie przekracza 250 gramów, a lot przebiega w zasięgu wzroku (tzw. lot VLOS) i na wysokości nie większe niż 30 metrów ponad poziom gruntu, ale nie wszędzie możesz latać. Musisz uwzględnić obecność strefy CTR, najprostszym sposobem upewnienia się, czy w danym miejscu można wykonać lot dronem, nawet lekkim, rekreacyjnym sprzęcie, jest skorzystanie z aplikacji mobilnej DroneRadar, z niej szybko dowiemy się, czy w danym rejonie lot o konkretnych parametrach (masa drona, pułap itp.) jest w ogóle legalny.

Podziel się postem :)

Najnowsze:

Bezpieczeństwo

Microsoft został zaatakowany przez rosyjskich hakerów

Niedawno doszło do ataku na systemy Microsoftu, przeprowadzonego przez grupę Midnight Blizzard, znana także jako NOBELIUM, która jest sponsorowana przez rosyjski rząd. Atak ten skutkował przełamaniem zabezpieczeń i nieautoryzowanym dostępem do części korespondencji e-mail firmy.

Oprogramowanie

Nowości w Bardzie – Gemini Pro i generowanie obrazów

Z początkiem lutego Google zapowiedziało kolejne nowości w Bard AI. Narzędzie zyskało dostęp do Gemini Pro w języku polskim (i wielu innych), więc teraz zaawansowany model sztucznej inteligencji może się wykazać także „po naszemu”. A to nie wszystko, bo kolejnym ulepszeniem jest silnik Imagen 2, odpowiedzialny za generatywne tworzenie grafiki.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *