Derzeit müssen alle zivilen UAVs Funktechnologie verwenden, um Positionierung, Fernsteuerung, Bildübertragung und andere Funktionen zu erreichen. Das System verwendet das Verfahren der Störung des UAV-Funks, um das Ziel zu erreichen, das eindringende UAV außer Kontrolle zu bringen oder umzukehren. Das durch diese technische Lösung gestörte UAV-Signal besteht hauptsächlich aus zwei Teilen: GPS-Signal und Fernsteuerungssignal.
(1) Gesamtschema der Funkabwehrmaßnahmen
Das Folgende ist eine Analyse der Funksignale, die erforderlich sind, um in UAVs einzudringen, und dann das grundlegende Schema der Funkinterferenz zu bestimmen. Die von Intrusionsdrohnen verwendeten Funksignale umfassen hauptsächlich Uplink-Signale (Fernsteuerungssignale), Downlink-Signale (Informationsübertragungssignale) und GPS-Navigationssignale. Uplink-Invasion Jedes vom Drohnenbetreiber gesendete Uplink-Signal (vom Boden zur Drohne) wird aufgrund der Entfernung schwächer sein. Bei gleicher Kraft hat der Verteidiger ein stärkeres Signal als der Manipulator, da er näher an der Drohne ist. Verteidiger erhalten auch stärkere Downlink-Signale als Manipulatoren.
Downlink-Signal Das Downlink-Signal ist das Signal, dass die Drohne Bilder, Töne usw. an den Controller überträgt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Entfernung zwischen der Drohne und dem Bediener ähnlich der Entfernung zwischen dem Verteidiger und dem Bediener (im Allgemeinen kann sie größer sein), sodass das Blockieren des Downlink-Signals keinen Entfernungsvorteil und eine größere Interferenzleistung hat verwendet werden muss. Abbildung Downlink-Signal (Datensignal) Angriffs- und Verteidigungssituation
GPS-Signale GPS stützt sich auf Satelliten mit mittlerer Umlaufbahn. Laienhaft ausgedrückt erreicht das Signal nach Zehntausenden von Kilometern die Erdoberfläche und ist bereits sehr schwach. So ist es einfacher, das GPS-Signal zu stören, wenn sich die Drohne sehr nahe am Verteidiger befindet. Wenn Sie es täuschen wollen, müssen Sie kompliziertere Mittel verwenden, um GPS-Satelliten zu simulieren, was viel schwieriger ist.
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass es vorteilhafter ist, das Uplink-Signal und das GPS-Signal zu stören. Es kommt vor, dass das Uplink-Signal in der Regel ein Fernsteuersignal ist, das in direktem Zusammenhang mit der Steuerung der Drohne steht. Wird das Uplink-Signal gestört, verliert die Drohne sofort die Kontrolle und kann nur noch nach den im Programm voreingestellten Schritten agieren ( normalerweise landen oder schweben); Die Downlink-Signale sind hauptsächlich Telemetrie und Bilder. Tatsächlich erfordern die Fernsteuerung, die Telemetrie und sogar die Bildübertragung der meisten zivilen Drohnen eine Zwei-Wege-Kommunikation, um richtig zu funktionieren.Eine Störung des Uplinks kann auch dazu führen, dass der Downlink nicht richtig funktioniert. Um die Wirkung von Interferenz-Gegenmaßnahmen sicherzustellen, ist das Systemschema ein zusammengesetztes Interferenzschema aus Uplink-Signalinterferenz und GPS-Interferenz.
(2) GPS Störsender
Das GPS-Signal ist sehr schwach, unterhalb des natürlichen Grundrauschens in Bodennähe. Bei Verwendung einer allgemein verwendeten passiven Antenne mit einer Verstärkung von 3 bis 6 dB für den Empfang im offenen Feld kann der Gesamtempfangspegel bis zu etwa -120 dBm erreichen. Das zivile GPS-Signal ist ein Spreizspektrumsignal mit einer Frequenz von 1550 MHz und einer Bandbreite von 2,046 MHz mit einer Spreizspektrumverstärkung von 43 dB. Auf leicht erreichbare Weise
Die Vollband-Rauschinterferenz ist vorteilhafter und die Bitfehlerrate ist höher als 10 %, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind. Die Bandbreite des Störsignals ist gleich oder größer als 2,046 MHz und deckt das gesamte Frequenzband des GPS-Signals ab. Nachdem das Interferenzsignal von der GPS-Antenne empfangen wurde, ist ihr Gesamtleistungspegel höher als -83 dBm. Die Hauptkeule der GPS-Antenne an der Drohne zeigt zum Himmel, was eine gewisse Isolierung für die Störungen vom Boden bieten kann.
Die Größe der Isolierung hängt von der Qualität der Antenne, ihrer Montage und der Konstruktion und den Materialien der Drohne selbst ab. Wenn die Antenne in der Mitte der Drohne installiert ist und sich auf der Drohne ein ganzes Kohlefasergitter befindet, um die Bodenrichtung zu blockieren, kann sie normalerweise eine Isolierung von 30 bis 40 dB bieten. Wenn die Antenne nicht gerichtet ist und die Installation nicht vertikal genug ist, wird die Isolation reduziert. Das grundlegende Berechnungsverfahren der Interferenzleistung ist wie folgt. Angenommen, die Verstärkung der UAV-GPS-Antenne zum Bodenverteidiger (Störquelle) beträgt -40 dB und die Verstärkung zum Himmel erfüllt die Anforderungen des normalen GPS-Antennenempfangs, dh der Gesamtempfangspegel kann -120 dBm erreichen und die Das UAV ist 20.100 Meter vom Boden entfernt, der Antennengewinn des Störsenders ist 0. Gemäß der Freiraumverlustformel beträgt die erforderliche Sendeleistung: Pt=Pr+32,45+20logd+20logf-G=-83+32,45 -20+64+40=33,45dBm
Die obige Berechnung bedeutet, dass bei einer moderaten Interferenzbandbreite nur 2 W Sendeleistung benötigt werden, um das GPS der Drohne innerhalb einer Reichweite von 100 Metern zu töten. Wenn die störende Antenne eine Verstärkung von 6 dB hat, werden nur 0,5 W Leistung benötigt. Wenn vom GPS-Simulator einige falsche Signale erzeugt werden, ist es möglich, dass die Drohne am vorgesehenen Ort gelandet ist, um die Drohnenerfassung zu erreichen.In Anbetracht der technischen Schwierigkeiten des GPS-Simulators ist es jedoch relativ einfach, direkte Störungen zu bewerkstelligen.
(3) Downlink-Signalinterferenzschema
Die Leistung des normalen kommerziellen Fernsteuerungssenders beträgt normalerweise 100 mW, und der Spezialzweck- oder selbst modifizierte Fernsteuerungssender kann eine größere Leistung haben. Wenn man 100 mW betrachtet, ist die Sendeantenne der Fernbedienung mit einer gewöhnlichen Peitschenantenne mit einer Verstärkung von etwa 3 dB ausgestattet, und die Empfangsantennenverstärkung der Drohne beträgt ebenfalls 3 dB, und der Bediener ist 100 Meter vom Flugzeug entfernt und hat eine Frequenz von 2450 MHz Der maximale Leistungspegel beträgt: 20+6-32,45+20-68=-54,45dBm Die Hauptkeulenrichtung der Empfangsantenne der Fernbedienung muss zum Boden gerichtet sein, damit sie nicht wie die GPS-Antenne von Erdstörungen isoliert werden kann. Unter der Annahme, dass der Verteidiger 100 Meter vom UAV entfernt ist und der Antennengewinn 3 dB beträgt, liegt die erforderliche Interferenzleistung bei Verwendung relevanter Interferenzen nahe der Sendeleistung der Fernsteuerung, dh mehr als 0,1 W. Wenn das Fernbedienungssignal Frequenzsprünge hat
Allerdings kennt der Störer außer dem Frequenzbandbereich keine Parameter dieser Maßnahmen und kann nur gewaltsam das gesamte Frequenzband mit Rauschen überziehen, wodurch die benötigte Leistung erhöht wird. Als Faustregel gilt, dass normalerweise eine Anhebung von 30 dB erforderlich ist, insbesondere 100 W. Diese Interferenzleistung ist schwierig kostengünstig zu erzeugen, und gleichzeitig kann eine übermäßige Interferenzleistung andere normale Funkkommunikationen beeinträchtigen. Die Streuspektrumverstärkung der Fernbedienung ist viel geringer als die von GPS, daher ist die Anti-Schmalband-Interferenzfähigkeit des Streuspektrumteils schlecht, normalerweise ist nur ein Signal-Rausch-Verhältnis von 3 bis 6 dB erforderlich. Daher ist die Interferenzquelle, die das Kammspektrum verwendet, z. B. 100 Interferenzspitzen mit einem Intervall von 1 MHz, die Gesamtinterferenzleistung 26 dB höher als das Nutzsignal, wodurch 3 bis 10 dB Leistung im Vergleich zu Breitbandrauschinterferenzen eingespart werden können. Sie kann neben breitbandigen Störungen im Frequenzbereich auch im Zeitbereich, also mit einer gepulsten Störquelle, variieren. Wenn die Fernbedienung keine wiederholten Codiermaßnahmen vornimmt, kann die Verwendung von Impulsinterferenz die Durchschnittsleistung einsparen oder die Impulsleistung unter der Bedingung einer bestimmten Durchschnittsleistung erhöhen. Wenn jedoch wiederholte Codiermaßnahmen durchgeführt werden, ist die Wirkung von Impulsstörungen nicht gut. Um die Auswirkungen von Interferenzen auf normale Signale so weit wie möglich zu reduzieren, wendet dieses Schema das Verfahren zum Zielen von Interferenzen an. Der Aufklärungsempfänger überwacht kontinuierlich mögliche Kommunikationsfrequenzbänder und sendet die Daten an den Computer. Wenn der Computer das Signal der Fernbedienung findet, teilt er dem Störsender sofort mit, welche Parameter freigegeben werden müssen, damit der Störsender zu senden beginnt. Lassen Sie die Störung nach einer gewissen Zeit (zB: 1 Millisekunde) pausieren und der Aufklärungsempfänger sucht weiter nach dem Fernsteuersignal.Wenn das Fernsteuersignal weiterhin besteht oder die Frequenz wechselt, teilt er dies dem Sender mit die neuen Parameter und starten Sie den Eingriff erneut. Wenn das Fernbedienungssignal verschwindet, stoppen Sie die Störung. Halten Sie den Empfänger vom Sender getrennt, damit Aufklärung und Störung gleichzeitig funktionieren können. Der Vorteil dieser Art von Interferenz besteht darin, dass bei fehlendem Signal die Interferenz nicht ausgelöst wird und der Interferenzpegel sehr gering und der Grad der Umweltfreundlichkeit hoch ist. Wenn das Fernbedienungssignal kein Spreizspektrum ist, stellen Sie den Empfangspegel normalerweise gleich oder etwas höher ein. Wenn es sich um ein Spread-Spectrum-Signal handelt, muss es normalerweise nur innerhalb von 20 dB liegen, da die Spread-Spectrum-Verstärkung nicht hoch ist. Die Leistungseinstellung kann entsprechend der momentanen Bandbreite des Fernbedienungssignals bestimmt werden, bei großer Bandbreite kann sie entsprechend erhöht werden. Die technische Hauptschwierigkeit beim Zielen von Jamming ist die Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn die Frequenzsprunggeschwindigkeit 1000 Sprünge/Sekunde beträgt, beträgt die Verweilzeit eines einzelnen Frequenzpunkts nur 1 ms. Umgerechnet auf die Hälfte der Interferenz bleiben 500 μs Zeit für Aufklärung, Analyse, Beurteilung, Kommando und Start des Senders, die derzeit erreicht werden können.