Jammer de drone e sistema de detecção de drones

O sistema de detecção e interferência de drones é um dispositivo multifuncional antedrone, composto por duas partes: uma que detecta o drone e outra que o bloqueia, interferindo em seu sinal e forçando seu pouso. Os drones possuem amplas perspectivas de mercado. Pequenas aeronaves não tripuladas (UAVs) podem ser amplamente utilizadas em fotografia aérea, pulverização agrícola, prevenção e mitigação de desastres, busca e salvamento, fiscalização de tráfego, exploração de recursos, mapeamento aéreo, patrulhamento de fronteiras, detecção meteorológica e outros campos. Contudo, a defasagem nas metodologias de controle de UAVs resultou em diversos incidentes de “voo ilegal” que não podem ser supervisionados nem responsabilizados, tornando iminente a demanda por sistemas de detecção e interferência de drones. Em áreas como instalações militares e aeroportos civis, apoio a grandes eventos, infraestruturas críticas, grandes recintos, prisões e defesa de fronteiras, há uma forte demanda por produtos de sistemas antedrone. No entanto, ainda existem muitos desafios na gestão e controle de drones, e surgirão mais problemas que precisarão ser estudados e superados no futuro.

1. Dificuldade técnica na detecção e combate a drones.

1. Dificuldade na tecnologia de detecção de UAVs

Radar de detecção de drones: o radar é o principal meio para detecção de alvos aéreos, mas os drones são típicos alvos aéreos de baixa altitude, baixa velocidade e pequeno porte (denominados genericamente “baixos, lentos e pequenos”). O termo “baixo, lento e pequeno” refere-se ao conjunto geral de pequenas aeronaves e objetos voadores que apresentam as características de voo em baixa altitude, baixa velocidade e dificuldade de detecção e localização. Esses UAVs “baixos, lentos e pequenos” são de baixo custo, fáceis de controlar, leves e simples de adquirir. Além disso, possuem grande capacidade de decolagem e são difíceis de detectar e neutralizar, podendo facilmente ser utilizados como meios para transporte de explosivos, lançamento de agentes químicos ou biológicos e distribuição de panfletos.

As características de alvos “baixos, lentos e pequenos” determinam as seguintes dificuldades na detecção de drones: primeiro, a característica “baixa” provoca interferência significativa de ruídos de fundo, como ruído do solo; segundo, a característica “lenta” exige que o radar possua um bom desempenho na detecção de baixas velocidades; por fim, a característica “pequena” exige maior sensibilidade e estabilidade de detecção por parte do radar. Assim, os radares tradicionais apresentam desempenho insatisfatório no tratamento de UAVs e, em muitos casos, sequer atendem aos requisitos operacionais. É, portanto, necessário desenvolver radares específicos para detecção de UAVs.

A monitoração de sinais de rádio, o rastreamento e identificação fotoelétricos, bem como a monitoração acústica, constituem também meios complementares de detecção e rastreamento de UAVs. Por conseguinte, esses métodos de detecção enfrentam igualmente grandes desafios.

1.2 Dificuldades técnicas dos bloqueadores de drones

Após a detecção e identificação do drone, ainda persistem inúmeros desafios técnicos relacionados à sua neutralização. Caso se utilize interferência eletromagnética, os requisitos ambientais são relativamente elevados, podendo causar interferência conjunta no ambiente eletromagnético circundante; caso se empreguem métodos destrutivos, como o uso de laser, surgem riscos secundários à segurança no solo, tornando-os inadequados para ambientes urbanos; caso se recorra à invasão de sinais de rádio ou outros métodos de tomada de controle, tais abordagens aplicam-se apenas a alguns drones cujos protocolos já foram decifrados. Assim, a neutralização de drones após sua detecção constitui também um grande desafio.

2 Tecnologias-chave e análise da detecção de drones.

2.1 Tecnologias-chave para detecção de UAVs
A detecção e identificação de UAVs é uma tecnologia aplicada abrangente e multidisciplinar, ou seja, utiliza uma ou mais tecnologias — como detecção por radar, monitoramento de sinais de rádio, rastreamento e identificação fotoelétrica, monitoramento acústico, entre outras — para realizar a detecção, o rastreamento e a identificação de UAVs. Atualmente, existem diversas tecnologias capazes de realizar a detecção e identificação de UAVs. Os métodos técnicos conhecidos, tanto no Brasil quanto no exterior, são os seguintes.

2.1.1 Detecção por radar
A detecção por radar consiste na detecção e medição da posição do UAV por meio de um sistema de radar que emite ondas eletromagnéticas e se baseia no princípio da reflexão dessas ondas pelo corpo do UAV [4]. As informações sobre distância, altitude, azimute e velocidade do alvo podem ser obtidas ao receber e analisar as ondas de radar refletidas. Devido às características dos UAVs — “baixos, lentos e pequenos” —, radares tradicionais apresentam desempenho limitado na sua detecção. Nos últimos anos, alguns novos radares desenvolvidos especificamente para detecção de UAVs alcançaram avanços significativos no projeto de sinais de radar, nos algoritmos de processamento de sinais e na supressão de interferências provenientes de clutter terrestre, melhorando, assim, em certa medida, o desempenho desses radares na detecção de UAVs, com valor prático reconhecido.

2.1.2 Monitoramento de sinais de rádio
Normalmente, tanto o sistema de controle de voo quanto o sistema de transmissão de vídeo e dados do drone emitem sinais de rádio durante o voo. O monitoramento de sinais de rádio consiste em analisar as características espectrais dos sinais de controle de voo e dos sinais de transmissão de vídeo para permitir a detecção e identificação de drones. Nesse contexto, a tecnologia de localização por direção com uma única estação pode monitorar e calcular a informação de azimute do drone, além de utilizar a intensidade do sinal recebido para estimar aproximadamente a distância até o drone; já a tecnologia de posicionamento por diferença de tempo entre múltiplas estações permite determinar o atraso do sinal proveniente do alvo em relação a diversas estações receptoras, calculando, assim, as coordenadas de localização do alvo. Adicionalmente, ao empregar a chamada “informação de impressão digital” de rádio dos drones, é possível criar listas negras e brancas de drones, possibilitando sua gestão e controle, bem como sua identificação precisa e emissão de alertas antecipados.

2.1.3 Identificação e rastreamento optoeletrônicos
Existem dois principais tipos de tecnologias de identificação e rastreamento optoeletrônicos: identificação e rastreamento em luz visível e identificação e rastreamento infravermelho.

A identificação e o rastreamento em luz visível utilizam câmeras de luz visível para detectar a imagem em vídeo do drone-alvo, permitindo sua identificação, confirmação e rastreamento. Essa tecnologia é adequada para uso diurno, possui baixo custo de equipamentos e é mais amplamente aplicada.

A identificação e o rastreamento infravermelhos empregam câmeras infravermelhas para detectar a imagem infravermelha do drone-alvo, seguida pela sua identificação e rastreamento. Na verdade, todos os objetos cuja temperatura seja superior ao zero absoluto emitem radiação infravermelha, e a bateria e o motor do drone geram calor durante o voo, o que cria oportunidades para a aplicação dessa tecnologia. Ela pode ser utilizada 24 horas por dia, mas sua aplicação é limitada devido ao elevado custo dos equipamentos.

O rastreamento por identificação fotoelétrica geralmente exige a orientação de métodos de detecção e descoberta. Como método de confirmação de rastreamento, permite o acompanhamento visual do alvo, possibilitando aos usuários observá-lo de forma intuitiva. Além disso, a identificação e o rastreamento fotoelétricos podem identificar automaticamente o alvo por meio de imagens, permitindo assim a realização de perícia em vídeo.

2.1.4 Monitoramento sonoro
Durante o voo, a rotação em alta velocidade das hélices de um drone gera um certo nível de ruído, e diferentes drones apresentam características únicas de impressão vocal. O monitoramento sonoro consiste em receber, coletar e analisar esse ruído, permitindo a detecção e identificação do modelo do drone por meio de correspondência inteligente com as informações contidas em uma base de dados existente de características de impressão vocal. Sendo um método de monitoramento passivo, essa tecnologia possui boa capacidade de ocultação. Ao mesmo tempo, os meios técnicos envolvidos têm baixo custo de equipamento e apresentam certa competitividade.

2.2 Análise da tecnologia de detecção de drones

2.2.1 Comparação das tecnologias de detecção

Os princípios principais de tecnologia de detecção descritos acima são distintos, havendo também diferenças quanto à maturidade tecnológica, eficácia da detecção, cenários de aplicação e custo. A Tabela 1 apresenta uma análise abrangente das vantagens e desvantagens das principais tecnologias de detecção de UAVs.

2.2.2 Aplicação da tecnologia de detecção
A detecção por radar e a monitorização de sinais de rádio são os métodos de detecção mais amplamente utilizados e mais maduros no mercado. A maturidade de outros métodos de detecção (como, por exemplo, a monitorização sonora) precisa ainda ser aprimorada.

Do ponto de vista das características técnicas, os métodos tradicionais de detecção individual não conseguem lidar de forma totalmente independente com todas as situações, nem detectar alvos de maneira eficiente e precisa. Atualmente, o método predominante é a detecção combinada de múltiplos métodos, sendo que alguns sistemas disponíveis no mercado já integram diferentes tecnologias de detecção para melhorar sua capacidade de detecção. Por exemplo, um sistema utiliza radar como método de detecção; ao identificar um alvo suspeito de UAV, o sistema aciona equipamentos optoeletrônicos para busca e confirmação adicionais, integrando simultaneamente as informações provenientes do radar e dos equipamentos optoeletrônicos, permitindo assim a localização em tempo real do alvo com alta precisão. De acordo com o relatório de análise sobre fabricantes de soluções anti-UAV elaborado pelo Centro de Pesquisa em UAVs do Bard College, nos Estados Unidos [5], foi realizada uma análise estatística dos meios técnicos empregados em 323 sistemas com função de detecção de UAVs (Figura 2). Os resultados indicam que as tecnologias de detecção por radar e de monitorização de sinais de rádio apresentam taxas de utilização relativamente elevadas; a tecnologia de identificação e rastreamento optoeletrônicos é, em geral, utilizada como meio auxiliar da detecção por radar e da monitorização de sinais de rádio; já a tecnologia de monitorização sonora possui baixa taxa de utilização devido às suas limitações intrínsecas. Quando dois métodos são empregados em conjunto para detecção abrangente, a combinação entre detecção por radar e identificação e rastreamento optoeletrônicos constitui a aplicação predominante; além disso, a combinação entre detecção por radar, monitorização de sinais de rádio e identificação e rastreamento optoeletrônicos também representa uma opção técnica bastante considerada.

Para os três tipos de detecção de drones e interferência, recomendamos a detecção de sinal de rádio, pois o custo é baixo e o desempenho é bom. Temos disponível um tipo deste produto; confira abaixo: ;