O nouă abordare de detectare pasivă a fost concepută pentru a detecta și identifica micro-sisteme aeriene fără pilot (micro-UAS/drone) în apropierea infrastructurii critice.
Fiecare dronă de pe cer poartă un fel de semnătură. Nu este un semnal radio criptat sau o lumină LED intermitentă, ci un zumzet invizibil, inevitabil: câmpul magnetic de frecvență extrem de joasă (ELF) emis de motoarele sale fără perii care se rotesc, relatează Interesting Engineering.
Prinderea dronelor
Dronele au avansat în războiul modern, evoluând de la inovații la mare altitudine la arme aeriene ieftine, produse în masă. Pentru a riposta, Departamentul de Război al SUA a solicitat 74 de miliarde de dolari pentru tehnologii de drone și contra-drone în cererea sa de buget pentru anul fiscal 2027. Radarul activ rămâne principala apărare împotriva amenințărilor aeriene, dar prezintă o vulnerabilitate majoră.
Sistemele radar active, optice și acustice tipice se confruntă cu constrângeri din cauza barierelor de vizibilitate directă, a zgomotului de fundal și a reglementărilor stricte privind transmisia. Detectarea magnetică ELF pasivă reduce aceste vulnerabilități prin captarea ascunsă a emisiilor motorului. Această tehnică funcționează silențios, fără a transmite semnale. Oferă o alternativă de detectare discretă, neafectată de condițiile meteorologice sau de interferențele acustice.
„Am mers într-o direcție complet diferită”
„Fiecare metodă de detectare utilizată în prezent dezvăluie ceva. Radarul transmite un semnal. Sistemele acustice sunt copleșite de zgomotul de fundal. Am mers într-o direcție complet diferită”, a declarat Arjuna Madanayake, profesor asociat la Facultatea de Inginerie și Informatică a FIU, care a condus cercetarea.
„Deși gama metodei noastre este limitată deocamdată, dezvoltarea acesteia costă doar câteva sute de dolari și ar putea funcționa continuu fără niciun suport specializat, spre deosebire de sistemele radar”, a spus Madanayake. Echipa FIU transformă o cerință fizică de bază a zborului cu dronă într-o capcană de securitate eficientă. Configurații diferite ale motorului în diferite modele de dronă creează amprente electromagnetice unice, care ar putea ajuta la urmărirea și identificarea anumitor dispozitive.
Soluție ieftină pentru detectarea dronelor
Cercetătorii au construit o antenă circulară specializată, asociată cu un front-end analogic cu zgomot redus, pentru a capta aceste unde magnetice subtile. Și au trecut semnalele brute printr-un proces de Transformare Fourier Rapidă pentru a cartografia modele de corelație spectrală, transformând practic zumzeturile magnetice brute în „hărți” vizuale distincte.
Conform studiului, o rețea neuronală convoluțională (CNN) bazată pe VGG16 preia apoi controlul, citind hărțile pentru a decide dacă o dronă se află în apropiere și ce tip este aceasta.
Precizie uimitoare
În testele în aer liber, sistemul a funcționat cu o precizie uimitoare. A atins o precizie de detectare în aer liber de 98,5% la distanțe de până la 15 metri. Și o precizie generală de 83,5% la clasificarea a patru scenarii distincte (trei modele separate de drone plus o linie de bază fără drone).
Deși o rază de detecție de 14 metri rămâne modestă, sistemul excelează prin discretizare și costul redus de fabricație. Un receptor pur pasiv nu emite semnale, ceea ce îl face invizibil pentru forțele ostile care încearcă să bruieze sau să localizeze senzorii defensivi. Câmpurile electromagnetice trec prin ceață, întuneric total și zgomot ambiental puternic, oferind o detectare fiabilă acolo unde senzorii optici și acustici cedează în mod obișnuit.
Rețele magnetice pasive ieftine
„Contează să știi ce tip de dronă urmează să apară”, a spus Madanayake. „Dronele diferite pot transporta sarcini utile diferite și pot avea profiluri de amenințare diferite. Cu cât îi poți spune mai multe unui apărător despre ce urmează, cu atât acesta poate răspunde mai bine.”
Grupul de cercetare FIU colaborează în prezent cu actori din industria americană pentru a extinde raza de detecție a sistemului. Dacă vor fi scalate cu succes, rețelele magnetice pasive ieftine ar putea sta în curând în tăcere în jurul centralelor electrice, bazelor militare și infrastructurii critice, ascultând semnăturile invizibile ale pericolului care se apropie.
