नया 3D लिडार सेंसर लगभग एक मील दूर से रेडियो-साइलेंट ड्रोन का पता लगाता है

छोटे ड्रोन चुपचाप आधुनिक वायु रक्षा की सबसे अटपटी समस्याओं में से एक बन गए हैं। वे सस्ते हैं, बड़ी संख्या में हैं, ट्रक के बेड या छत से लॉन्च करना आसान है, और — बढ़ती हुई मात्रा में — बिना कभी कोई रेडियो सिग्नल प्रसारित किए मिशन उड़ाने में सक्षम हैं जिसे कोई रक्षक सुन सके। नवीनतम रिपोर्ट किया गया 3D लिडार सेंसर सीधे उसी ब्लाइंड स्पॉट पर निशाना साधता है, जिसमें लगभग एक मील दूर से ड्रोन खतरों को पकड़ने की क्षमता है।

यह दावा मायने रखता है क्योंकि काउंटर-UAS कार्य ने वर्षों से ड्रोन द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन का पता लगाने पर भारी निर्भरता रखी है। यह दृष्टिकोण एक शौकिया क्वाडकॉप्टर के खिलाफ अच्छी तरह काम करता है जो ऑपरेटर को वीडियो स्ट्रीम कर रहा हो। यह ऐसी मशीन के खिलाफ खराब तरीके से काम करता है जिसे उड़ान पथ के साथ प्रोग्राम किया गया हो, जिसमें कोई रेडियो लिंक न हो, या जो फाइबर ऑप्टिक केबल से बंधा हो। लिडार एक अलग तरह का उत्तर प्रदान करता है: सिग्नल सुनने के बजाय, यह सीधे हवाई क्षेत्र को देखता है और मापता है कि भौतिक रूप से वहाँ क्या मौजूद है।

रेडियो-साइलेंट ड्रोन सबसे कठिन लक्ष्य क्यों हैं

"रेडियो-साइलेंट" वाक्यांश कई अलग-अलग खतरा प्रोफाइलों को कवर करता है, और इनमें से प्रत्येक पारंपरिक पहचान में निहित एक अलग धारणा को कमजोर करता है।

• वेपॉइंट स्वायत्तता। एक ड्रोन में मार्ग लोड किया जा सकता है, लॉन्च किया जा सकता है, और बिना किसी कमांड लिंक के उसे उड़ाने के लिए छोड़ दिया जा सकता है। इंटरसेप्ट करने के लिए कोई अपलिंक नहीं है और ट्राइंगुलेट करने के लिए कोई डाउनलिंक नहीं है।
• इनर्शियल और ऑप्टिकल नेविगेशन। जैसे-जैसे ऑनबोर्ड कंप्यूटिंग में सुधार हुआ है, विमान बाहरी सिग्नल के बजाय कैमरों, इनर्शियल सेंसरों और संग्रहीत भू-आकृति डेटा का उपयोग करके अपना मार्ग बनाए रख सकते हैं।
• फाइबर-ऑप्टिक टेदरिंग। कुछ प्रणालियाँ वायरलेस स्वतंत्रता के बदले भौतिक केबल चुनती हैं, जिससे उच्च-बैंडविड्थ लिंक मिलता है जो ऐसा कुछ भी उत्सर्जित नहीं करता जिसे रेडियो-फ्रीक्वेंसी सेंसर पहचान सके।
• निम्न, धीमा और छोटा। यहाँ तक कि रडार, जो वायु निगरानी की पारंपरिक रीढ़ है, को छोटे रडार क्रॉस-सेक्शन, धीमी ग्राउंडस्पीड और क्लटर से जूझना पड़ता है जो एक छोटे एयरफ्रेम को पक्षी या हिलती वनस्पति के टुकड़े जैसा बना देता है।

परिणाम एक पहचान अंतराल है जो स्वायत्तता के सस्ते और व्यापक रूप से उपलब्ध होने के साथ चौड़ा होता जाता है। विश्लेषकों ने बार-बार चेतावनी दी है कि जो उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स वाणिज्यिक ड्रोन बूम को चला रहे हैं, वही शांत, खंडन योग्य निगरानी या हमला मंच चाहने वाले विरोधियों के लिए बाधा को भी कम करते हैं। रक्षकों को ऐसे सेंसरों की ओर धकेला जा रहा है जो लक्ष्य के इलेक्ट्रॉनिक रूप से सहयोग करने पर निर्भर न हों।

3D लिडार सेंसर इस समस्या में क्या लाता है

लिडार — लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग — लेजर पल्स दागकर और उनके लौटने में लगने वाले समय को मापकर काम करता है। एक 3D लिडार इकाई उन पल्सों को एक फील्ड ऑफ व्यू में स्वीप या बिखेरती है, जिससे एक पॉइंट क्लाउड बनता है जो त्रि-आयामी में वस्तुओं के आकार, स्थिति और गति का वर्णन करता है।

काउंटर-ड्रोन मिशनों पर लागू होने पर, यह विशुद्ध रूप से इलेक्ट्रॉनिक पहचान की तुलना में कई व्यावहारिक लाभ प्रदान करता है:

• लक्ष्य से किसी उत्सर्जन की आवश्यकता नहीं। एक रेडियो-साइलेंट विमान अभी भी एक भौतिक वस्तु है जो भौतिक स्थान घेरती है, और लिडार उसे देखता है चाहे वह कुछ भी प्रसारित करे।
• ज्यामितीय वर्गीकरण। पॉइंट क्लाउड रोटर कॉन्फ़िगरेशन, विंगस्पैन और मल्टीरोटर की विशिष्ट होवर-एंड-ट्रांसलेट गति को प्रकट कर सकते हैं, जिससे ड्रोन को पक्षियों और गुब्बारों से अलग करने में मदद मिलती है।
• सीधा बेयरिंग और रेंज। चूँकि लिडार दूरी को अनुमान लगाने के बजाय सीधे मापता है, एक पहचान अन्य प्रणालियों को क्यू करने के लिए उपयुक्त सटीक स्थिति ट्रैक के साथ आ सकती है।
• दिन या रात संचालन। परिवेशी प्रकाश पर निर्भर कैमरे के विपरीत, एक सक्रिय लेजर अपने स्वयं के दृश्य को प्रकाशित करता है।

इस रिपोर्ट के स्रोत सामग्री में वर्णित सेंसर, जिसे Stratos के रूप में पहचाना गया है, लगभग एक मील तक पहुँचने वाले डिटेक्शन एनवेलप के साथ एक 3D लिडार काउंटर-ड्रोन प्रणाली के रूप में प्रस्तुत किया गया है। यह आंकड़ा महत्वपूर्ण है: यह ऑप्टिकल पहचान को एक शॉर्ट-रेंज, अंतिम-उपाय क्षमता से कुछ ऐसी चीज़ में बदल देता है जो क्षेत्र सेंसर के अधिक करीब है।

लगभग एक मील का चेतावनी समय

वायु रक्षा में रेंज कोई दिखावटी मीट्रिक नहीं है — यह सीधे निर्णय समय में परिवर्तित होती है। किसी सेंसर के एनवेलप के बाहरी किनारे पर पहचान ऑपरेटरों को यह पुष्टि करने का अवसर देती है कि कोई संपर्क वास्तविक खतरा है या नहीं, उसका इरादा निर्धारित करने और प्रतिक्रिया चुनने का मौका देती है। कुछ सौ फीट पर पहचान लगभग कोई मार्जिन ही नहीं छोड़ती।

यही मार्जिन लंबी दूरी के लिडार को रडार और RF रिसीवरों के साथ आकर्षक बनाता है। एक सेंसर जो लगभग एक मील दूर से एक छोटे एयरफ्रेम को देख सकता है, वस्तु के जैमर, इंटरसेप्टर, नेट या डायरेक्टेड-एनर्जी इफेक्टर के संकीर्ण एंगेजमेंट एनवेलप में प्रवेश करने से पहले एक ट्रैक में योगदान दे सकता है। स्तरित रक्षा आर्किटेक्चर में, बाहरी सेंसर को खतरे को हराना नहीं होता — उसे केवल किसी और के कार्य करने के लिए समय पर पर्याप्त अच्छा ट्रैक सौंपना होता है।

यह साइटों के स्थान के बारे में सोचने के तरीके को भी बदलता है। हवाई अड्डे, फॉरवर्ड ऑपरेटिंग बेस, जेल, स्टेडियम और महत्वपूर्ण अवसंरचना सभी एक ही प्रश्न से जूझते हैं: आपको कितनी दूर तक देखने की आवश्यकता है? एक लंबी दूरी की ऑप्टिकल परत को उन दृष्टिकोणों को कवर करने के लिए स्थित किया जा सकता है जिन्हें रडार स्पष्ट रूप से प्रकाशित करने में संघर्ष करता है, जैसे कि निम्न-ऊंचाई वाले कॉरिडोर जहाँ ग्राउंड क्लटर हावी होता है।

स्तरित काउंटर-UAS स्टैक में लिडार कहाँ फिट बैठता है

काउंटर-ड्रोन समस्या को कोई एकल सेंसर नहीं जीतता, और लंबी दूरी के लिडार का उदय इसे नहीं बदलता। विश्वसनीय आर्किटेक्चर एक फ्यूज्ड ही बना रहता है।

• रडार व्यापक-क्षेत्र निगरानी और मौसम के माध्यम से ट्रैक प्रदान करता है, लेकिन बहुत छोटे, बहुत धीमे लक्ष्यों के साथ संघर्ष कर सकता है।
• RF पहचान नियंत्रण लिंक और वीडियो फीड की पहचान करती है, जब ड्रोन उत्सर्जित कर रहा हो तो मजबूत वर्गीकरण प्रदान करती है — और जब वह नहीं कर रहा हो तो कुछ भी नहीं।
• इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल और इन्फ्रारेड कैमरे दृश्य पुष्टि और ऑपरेटर पहचान प्रदान करते हैं, लेकिन लाइन ऑफ साइट पर और EO के लिए दिन के प्रकाश पर निर्भर करते हैं।
• अकॉस्टिक एरे कम दूरी पर रोटर शोर पर क्यू कर सकते हैं, हालाँकि शहरी शोर और हवा प्रदर्शन को खराब करते हैं।
• लिडार हवाई क्षेत्र का सीधा भौतिक माप जोड़ता है जिसके लिए लक्ष्य को विकिरण करने की आवश्यकता नहीं होती और जो केवल लेंस के माध्यम से दृष्टि पर निर्भर नहीं करता।

इन इनपुट्स को फ्यूज करना ही अब अधिकांश इंजीनियरिंग प्रयास का केंद्र है। एक लिडार ट्रैक का मूल्य तेजी से बढ़ता है जब इसे रडार या RF पहचान के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है ताकि विश्वास बढ़े और झूठे अलार्म दबाए जाएँ — काउंटर-ड्रोन संचालन का लगातार अभिशाप, जहाँ हर पक्षी, प्लास्टिक बैग और शौकिया उड़ान ऑपरेटर का ध्यान खींचने का जोखिम रखती है।

ध्यान देने योग्य सीमाएँ

ऑप्टिकल सेंसिंग की सीमाएँ सर्वविदित हैं, और लिडार उनमें से अधिकांश विरासत में पाता है। कोहरा, भारी बारिश, धूल, धुआँ और घना धुंध सभी लेजर रिटर्न को क्षीण करते हैं और प्रभावी रेंज को छोटा करते हैं। भू-आकृति, इमारतें और वनस्पति ऑक्लूजन शैडो बनाते हैं जो कवरेज में अंतराल छोड़ते हैं। लाइन ऑफ साइट एक कठोर आवश्यकता है, जो सीमित करती है कि एक इकाई कितनी जमीन देख सकती है।

लागत और एकीकरण अन्य बाधा है। एक लंबी दूरी का 3D लिडार सस्ता ऐड-ऑन नहीं है, और इसे मोबाइल प्लेटफॉर्म पर लगाने का मतलब है आकार, वजन, पावर और चलते वाहन के कंपन से जूझना। कैलिब्रेशन और अलाइनमेंट को समय के साथ बना रहना चाहिए, और कठिन परिस्थितियों में फील्ड रखरखाव सटीक ऑप्टिक्स के लिए शायद ही कभी अनुकूल होता है।

पहचान के बाद क्या होता है, यह भी एक प्रश्न है। निगरानी काउंटर-UAS मिशन का केवल आधा हिस्सा है। जैमिंग, स्पूफिंग, इंटरसेप्शन या कैप्चर के माध्यम से ड्रोन को हराना कानूनी और सुरक्षा प्रश्न उठाता है जो क्षेत्राधिकार के अनुसार व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, और नागरिक हवाई क्षेत्र के पास ड्रोन के खिलाफ इलेक्ट्रॉनिक हमला कई देशों में अत्यधिक प्रतिबंधित है।

आगे क्या देखना है

निकट-अवधि की कहानी किसी एकल सेंसर के बारे में कम और इस बारे में अधिक है कि लंबी दूरी की ऑप्टिकल पहचान कितनी जल्दी एक मानक परत बन जाती है, न कि एक विशेष जोड़। प्रमुख संकेतकों में शामिल हैं कि क्या रिपोर्ट किए गए Stratos सेंसर जैसी प्रणालियाँ प्रदर्शन से फील्डेड खरीद में आगे बढ़ती हैं, बारिश और धूल में लिडार ट्रैक कितनी अच्छी तरह टिकते हैं, और क्या फ्यूज्ड सेंसर आर्किटेक्चर झूठे-अलार्म दरों को इतना कम कर सकते हैं कि ऑपरेटर अलर्ट पर भरोसा कर सकें।

हालाँकि, अंतर्निहित प्रवृत्ति टिकाऊ दिखती है। स्वायत्तता सस्ती हो रही है, और रेडियो साइलेंस आसान हो रहा है। ऐसी पहचान जो विरोधी के इलेक्ट्रॉनिक्स पर निर्भर न हो, महत्व में बढ़ती रहेगी — और रेंज वह संख्या बनी रहेगी जिसके बारे में रक्षक सबसे पहले पूछते हैं।

मुख्य निष्कर्ष

• एक रिपोर्ट किया गया 3D लिडार काउंटर-ड्रोन सेंसर लगभग एक मील दूर से रेडियो-साइलेंट ड्रोन खतरों का पता लगा सकता है।
• रेडियो-साइलेंट ड्रोन स्वायत्तता, पूर्व-प्रोग्राम किए गए उड़ान पथ और फाइबर-ऑप्टिक लिंक के माध्यम से RF-आधारित पहचान को हरा देते हैं।
• लिडार भौतिक वस्तुओं को सीधे मापता है, जिससे बेयरिंग, रेंज और आकार डेटा मिलता है जो ड्रोन बनाम पक्षियों के वर्गीकरण के लिए उपयुक्त है।
• लंबी पहचान रेंज ऑपरेटरों को निर्णय समय देती है और स्तरित काउंटर-UAS आर्किटेक्चर में इफेक्टर के क्यूइंग का समर्थन करती है।
• मौसम क्षीणन, ऑक्लूजन, लागत और ड्रोन को हराने पर कानूनी बाधाएँ महत्वपूर्ण सीमित कारक बनी हुई हैं।

यह लेख Interesting Engineering की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।