नवीन 3D लिडार सेन्सर जवळपास एक मैल अंतरावरून रेडिओ-सायलेंट ड्रोन शोधू शकतो

लहान ड्रोन आधुनिक हवाई संरक्षणातील सर्वात अवघड समस्यांपैकी एक बनले आहेत. ते स्वस्त, मोठ्या संख्येने, ट्रकच्या पाठीवरून किंवा छतावरून सहज सोडता येतात आणि — वाढत्या प्रमाणात — संरक्षक ऐकू शकेल असा रेडिओ सिग्नल न पाठवता मोहीम उडवण्यास सक्षम आहेत. नव्याने नोंदवलेला 3D लिडार सेन्सर थेट याच अंध ठिपक्यावर लक्ष केंद्रित करतो, जो जवळपास एक मैल अंतरावरून ड्रोन धोके ओळखू शकतो.

हे दावे महत्त्वाचे आहेत कारण काउंटर-UAS कार्य अनेक वर्षांपासून ड्रोन निर्माण करतात त्या इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जनांचा शोध घेण्यावर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून आहे. हा दृष्टिकोन ऑपरेटरकडे व्हिडिओ प्रवाहित करणाऱ्या छंदी क्वाडकॉप्टरविरुद्ध चांगला काम करतो. परंतु उड्डाण मार्ग प्रोग्राम केलेले, रेडिओ लिंक नसलेले किंवा फायबर ऑप्टिक केबलने बांधलेले यंत्र याविरुद्ध तो खराब काम करतो. लिडार वेगळ्या प्रकारचे उत्तर देते: सिग्नल ऐकण्याऐवजी ते थेट हवाई क्षेत्राकडे पाहते आणि भौतिकरित्या तिथे काय आहे याचे मोजमाप करते.

रेडिओ-सायलेंट ड्रोन सर्वात कठीण लक्ष्य का आहेत

"रेडिओ-सायलेंट" हा शब्द अनेक वेगळ्या धोका प्रोफाइल्स समाविष्ट करतो, आणि प्रत्येक पारंपरिक शोधातील वेगळी धारणा कमजोर करतो.

• वेपॉइंट स्वायत्तता. ड्रोनमध्ये मार्ग भरून, प्रक्षेपण करून, कोणत्याही कमांड लिंकशिवाय उडवण्यासाठी सोडता येते. इंटरसेप्ट करण्यासाठी अपलिंक नाही आणि ट्रायँग्युलेट करण्यासाठी डाउनलिंक नाही.
• इनर्शियल आणि ऑप्टिकल नेव्हिगेशन. ऑनबोर्ड संगणकीय क्षमता सुधारल्याने, विमान बाह्य सिग्नलऐवजी कॅमेरे, इनर्शियल सेन्सर आणि साठवलेला भूभाग डेटा वापरून मार्ग ठेवू शकते.
• फायबर-ऑप्टिक टेदरिंग. काही प्रणाली वायरलेस स्वातंत्र्याच्या बदल्यात भौतिक केबल वापरतात, ज्यामुळे उच्च-बँडविड्थ लिंक मिळते जी रेडिओ-फ्रिक्वेन्सी सेन्सरला शोधता येईल असे काहीही उत्सर्जित करत नाही.
• कमी, हळू आणि लहान. हवाई देखरेखीचा पारंपरिक कणा असलेल्या रडारलाही अगदी लहान रडार क्रॉस-सेक्शन, हळू ग्राउंडस्पीड आणि क्लटरचा सामना करावा लागतो, ज्यामुळे लहान एअरफ्रेम पक्षी किंवा हलणाऱ्या वनस्पतींच्या तुकड्यासारखेच दिसते.

परिणामी, स्वायत्तता स्वस्त आणि व्यापक होत असताना शोधातील पोकळी वाढत जाते. व्यावसायिक ड्रोन बूमला चालना देणारे ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्सच शांत, नाकारता येण्याजोगा देखरेख किंवा हल्ला प्लॅटफॉर्म शोधणाऱ्या विरोधकांसाठी अडथळा कमी करतात, अशी वारंवार चेतावणी विश्लेषकांनी दिली आहे. संरक्षकांना अशा सेन्सरकडे ढकलले जात आहे जे लक्ष्याच्या इलेक्ट्रॉनिक सहकार्यावर अवलंबून नाहीत.

3D लिडार सेन्सर या समस्येसाठी काय आणतो

लिडार — लाइट डिटेक्शन अँड रेंजिंग — लेसर स्पंदने सोडून ती परत येण्यास किती वेळ लागतो याचे वेळ मोजण्याद्वारे कार्य करते. 3D लिडार युनिट ती स्पंदने दृश्य क्षेत्रात फिरवते किंवा विखुरते, ज्यामुळे त्रिमितीय वस्तूंचा आकार, स्थान आणि गती वर्णन करणारा पॉइंट क्लाउड तयार होतो.

काउंटर-ड्रोन मोहिमांमध्ये लागू केल्यास, ते पूर्णपणे इलेक्ट्रॉनिक शोधापेक्षा अनेक व्यावहारिक फायदे देते:

• लक्ष्याकडून उत्सर्जन आवश्यक नाही. रेडिओ-सायलेंट विमान तरीही भौतिक जागा व्यापणारी भौतिक वस्तू आहे, आणि ते काय प्रसारित करते याची पर्वा न करता लिडार ते पाहते.
• भौमितिक वर्गीकरण. पॉइंट क्लाउड रोटर संरचना, विंगस्पॅन आणि मल्टीरोटरची वैशिष्ट्यपूर्ण होवर-अँड-ट्रान्सलेट गती उघड करू शकतात, ज्यामुळे ड्रोन आणि पक्षी, फुगे वेगळे करण्यास मदत होते.
• थेट बेअरिंग आणि श्रेणी. लिडार अंतर थेट मोजतो, अनुमान करत नाही, त्यामुळे शोधासोबत इतर प्रणालींना क्यू करण्यासाठी योग्य अचूक स्थान ट्रॅक मिळू शकतो.
• दिवस किंवा रात्र कार्य. सभोवतालच्या प्रकाशावर अवलंबून असलेल्या कॅमेऱ्याप्रमाणे नाही, सक्रिय लेसर स्वतःचे दृश्य प्रकाशित करते.

या अहवालासाठी स्रोत सामग्रीत वर्णन केलेला सेन्सर, Stratos म्हणून ओळखला जातो, जवळपास एक मैल शोध लिफाफा असलेली 3D लिडार काउंटर-ड्रोन प्रणाली म्हणून सादर केला आहे. हा आकडा महत्त्वाचा आहे: तो ऑप्टिकल शोधाला अल्प-श्रेणी, शेवटच्या उपायाच्या क्षमतेतून क्षेत्र सेन्सरच्या जवळ आणतो.

जवळपास एक मैल चेतावणी वेळ

हवाई संरक्षणात श्रेणी हे दिखाऊ मेट्रिक नाही — ते थेट निर्णय वेळात रूपांतरित होते. सेन्सरच्या लिफाफ्याच्या बाहेरील कडेवर शोध ऑपरेटरांना संपर्क खरा धोका आहे का याची पुष्टी करण्यास, त्याचा हेतू ठरवण्यास आणि प्रतिसाद निवडण्यास जागा देते. काहीशे फूट अंतरावरील शोध जवळपास कोणतीही मार्जिन ठेवत नाही.

हेच मार्जिन रडार आणि RF रिसीव्हर्ससोबत दीर्घ-श्रेणी लिडार आकर्षक बनवते. जवळपास एक मैल अंतरावरून लहान एअरफ्रेम पाहू शकणारा सेन्सर, वस्तू जॅमर्स, इंटरसेप्टर्स, जाळे किंवा डायरेक्टेड-एनर्जी इफेक्टर्सच्या घट्ट एंगेजमेंट लिफाफ्यात प्रवेश करण्यापूर्वी ट्रॅकमध्ये योगदान देऊ शकतो. स्तरित संरक्षण आर्किटेक्चरमध्ये, बाह्य सेन्सरला धोका पराभूत करण्याची गरज नाही — त्याला फक्त दुसऱ्या कशासाठी तरी कार्य करण्यासाठी पुरेसा चांगला ट्रॅक वेळेत हस्तांतरित करावा लागतो.

हे साइट्स स्थानाबद्दल कसे विचार करतात हे देखील बदलते. विमानतळ, फॉरवर्ड ऑपरेटिंग बेस, तुरुंग, स्टेडियम आणि गंभीर पायाभूत सुविधा सर्व एकाच प्रश्नाशी झुंजतात: तुम्हाला किती दूरपर्यंत पाहणे आवश्यक आहे? दीर्घ-श्रेणी ऑप्टिकल स्तर रडारला स्वच्छ प्रकाशित करणे कठीण जाते अशा दृष्टिकोन कव्हर करण्यासाठी ठेवता येतो, जसे की ग्राउंड क्लटर प्रबळ असलेले कमी-उंची कॉरिडोर.

स्तरित काउंटर-UAS स्टॅकमध्ये लिडार कुठे बसतो

काउंटर-ड्रोन समस्या कोणताही एक सेन्सर जिंकत नाही, आणि दीर्घ-श्रेणी लिडारचा उदय हे बदलत नाही. विश्वासार्ह आर्किटेक्चर एकत्रितच राहते.

• रडार विस्तृत-क्षेत्र देखरेख आणि हवामानातून ट्रॅक प्रदान करते, परंतु अगदी लहान, अगदी हळू लक्ष्यांसोबत संघर्ष करू शकते.
• RF शोध नियंत्रण लिंक आणि व्हिडिओ फीड ओळखतो, ड्रोन उत्सर्जित करत असताना मजबूत वर्गीकरण देते — आणि नसताना काहीही नाही.
• इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल आणि इन्फ्रारेड कॅमेरे दृश्य पुष्टी आणि ऑपरेटर ओळख देतात, परंतु लाइन ऑफ साइटवर आणि EO साठी दिवसाच्या प्रकाशावर अवलंबून असतात.
• अकौस्टिक अॅरे अल्प श्रेणीत रोटर आवाजावर क्यू करू शकतात, तथापि शहरी आवाज आणि वारा कार्यक्षमता खराब करतात.
• लिडार हवाई क्षेत्राचे थेट भौतिक मोजमाप जोडते ज्यासाठी लक्ष्याने विकिरण करणे आवश्यक नाही आणि केवळ लेन्सद्वारे दृष्टीवर अवलंबून नाही.

हे इनपुट एकत्र करणे हे आता बरेच अभियांत्रिकी प्रयत्न केंद्रित आहे. लिडार ट्रॅकचे मूल्य झपाट्याने वाढते जेव्हा ते आत्मविश्वास वाढवण्यासाठी आणि खोटे अलार्म दाबण्यासाठी रडार किंवा RF शोधाशी संबंधित असू शकते — काउंटर-ड्रोन ऑपरेशन्सचा सततचा शाप, जिथे प्रत्येक पक्षी, प्लास्टिक पिशवी आणि छंदी उड्डाण ऑपरेटरचे लक्ष विचलित करण्याचा धोका असतो.

लक्ष ठेवण्याजोग्या मर्यादा

ऑप्टिकल सेन्सिंगला सुप्रसिद्ध मर्यादा आहेत, आणि लिडार त्यांपैकी बहुतेक वारसा घेतो. धुके, जोरदार पाऊस, धूळ, धूर आणि दाट धुकट सर्व लेसर परतावा कमी करतात आणि प्रभावी श्रेणी कमी करतात. भूभाग, इमारती आणि वनस्पती ओक्ल्यूजन शॅडो तयार करतात ज्यामुळे कव्हरेजमध्ये पोकळी राहतात. लाइन ऑफ साइट ही कठोर आवश्यकता आहे, ज्यामुळे एक युनिट किती जमीन पाहू शकते हे मर्यादित होते.

खर्च आणि एकत्रीकरण हा दुसरा अडथळा आहे. दीर्घ-श्रेणी 3D लिडार स्वस्त अॅड-ऑन नाही, आणि मोबाइल प्लॅटफॉर्मवर बसवणे म्हणजे आकार, वजन, शक्ती आणि हलणाऱ्या वाहनाच्या कंपनाशी सामना करणे. कॅलिब्रेशन आणि अलाइनमेंट काळानुसार टिकून राहिले पाहिजे, आणि कठोर परिस्थितीत फील्ड मेंटेनन्स अचूक ऑप्टिक्ससाठी क्वचितच अनुकूल असते.

शोधानंतर काय होते हा प्रश्नही आहे. देखरेख ही काउंटर-UAS मोहिमेची फक्त अर्धी बाजू आहे. जॅमिंग, स्पूफिंग, इंटरसेप्शन किंवा कॅप्चरद्वारे ड्रोन पराभूत करणे — कायदेशीर आणि सुरक्षा प्रश्न उपस्थित करते जे अधिकारक्षेत्रानुसार मोठ्या प्रमाणात बदलतात, आणि नागरी हवाई क्षेत्राजवळ ड्रोनविरुद्ध इलेक्ट्रॉनिक हल्ला अनेक देशांमध्ये कडकपणे प्रतिबंधित आहे.

पुढे काय पाहावे

अल्पकालीन कथा कोणत्याही एका सेन्सरबद्दल कमी आणि दीर्घ-श्रेणी ऑप्टिकल शोध किती लवकर निच अॅडिशनऐवजी मानक स्तर बनतो याबद्दल अधिक आहे. प्रमुख निर्देशकांमध्ये नोंदवलेल्या Stratos सेन्सरसारख्या प्रणाली प्रात्यक्षिकातून फील्डेड खरेदीत जातात का, पाऊस आणि धुळीत लिडार ट्रॅक किती चांगले टिकतात, आणि एकत्रित सेन्सर आर्किटेक्चर खोट्या अलार्म दर ऑपरेटरांना अलर्टवर विश्वास ठेवण्याइतपत खाली आणू शकतात का यांचा समावेश आहे.

तथापि, मूळ ट्रेंड टिकाऊ दिसतो. स्वायत्तता स्वस्त होत आहे, आणि रेडिओ सायलेंस सोपे होत आहे. विरोधकाच्या इलेक्ट्रॉनिक्सवर अवलंबून नसलेला शोध महत्त्व वाढवत राहील — आणि संरक्षक सर्वप्रथम विचारत असलेली संख्या श्रेणीच राहील.

मुख्य मुद्दे

• नोंदवलेला 3D लिडार काउंटर-ड्रोन सेन्सर जवळपास एक मैल अंतरावरून रेडिओ-सायलेंट ड्रोन धोके शोधू शकतो.
• रेडिओ-सायलेंट ड्रोन स्वायत्तता, पूर्व-प्रोग्राम केलेले उड्डाण मार्ग आणि फायबर-ऑप्टिक लिंकद्वारे RF-आधारित शोध पराभूत करतात.
• लिडार भौतिक वस्तू थेट मोजतो, ड्रोन विरुद्ध पक्षी वर्गीकृत करण्यासाठी योग्य बेअरिंग, श्रेणी आणि आकार डेटा देतो.
• दीर्घ शोध श्रेणी ऑपरेटरांना निर्णय वेळ देते आणि स्तरित काउंटर-UAS आर्किटेक्चरमध्ये इफेक्टर्सचे क्यूिंग समर्थन करते.
• हवामान क्षीणता, ओक्ल्यूजन, खर्च आणि ड्रोन पराभवावरील कायदेशीर मर्यादा महत्त्वपूर्ण मर्यादित घटक राहतात.

हा लेख Interesting Engineering च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.