Лавинообразное развитие событий в зоне СВО привело к появлению совершенно нового рода войск. Вначале беспилотные аппараты использовались для разведки и наблюдения, затем стали применяться в качестве ударного оружия. Сегодня дроны используются массово: одновременный запуск десятков или сотен БПЛА образует работоспособную группу.
Что такое и как работает рой дронов: архитектура и ключевые элементы
Довольно быстро в журналистской среде подобрали подходящее определение. Такие группы стали называть роями. Каждый беспилотный аппарат имеет собственный блок автоматики для управления, устройства для приёма и генерирования сигналов. Рой дронов – это обособленная адаптивная система, которая управляется одним или несколькими операторами.
Важно! Тактика применения беспилотных воздушных судов постоянно развивается. В условиях плотных воздушных боёв один и тот же приём редко используется дважды на ограниченном театре военных действий.
Роям присущи несколько ключевых функций:
- Автономность перемещения и коммуникации.
- Сохранение конфиденциальности данных о положении ведущего аппарата.
- Гибкость перераспределения обязанностей в случае безвозвратной потери части БПЛА.
- Возможность идентификации целей.
- Чёткое распределение обязанностей между наблюдающими и атакующими дронами.
Одновременный запуск в воздух большого количества беспилотников требует виртуозного управления. А оно, в свою очередь, зависит от ряда технических особенностей. Коротко раскроем их все по порядку.
Топологии взаимодействия внутри роя
Подразделения дронов, движущиеся в одном направлении, подчиняются чётко установленным правилам. Организация роевых атак осуществляется с использованием трёх топологических моделей построения:
- централизованная – с использованием дрона-лидера или наземного центра управления;
- децентрализованная (peer-on-peer) – c равными правами беспилотных аппаратов и коллективной ответственностью за принятие решения об атаке целей;
- иерархическая – с подроями в группе, имеющими локальных дронов-лидеров.
Последний вариант представляет собой некий симбиоз, в котором реализован принцип компромиссного распределения автономии и стабильности при создании технологий управления БПЛА. Один кластер может использоваться в качестве ретранслятора сигналов и команд для второго, третьего и т.д.
Каналы связи и протоколы обмена
Одной из главных проблем при одновременном использовании большого количества БВС является обеспечение постоянной координации. Правильно организованный обмен информации между дронами и операторами – залог успеха любой операции. Для обмена информацией используются три технологии.
В Mesh-сетях каждый беспилотник представляет собой отдельный узел, предназначенный для передачи данных. Реализация технологий 5G и 6G обеспечивается высокая скорость обмена данными между ячейками. Задержка во времени передачи информации минимальна, но недостатком такого способа являются возможные сбои сетевых протоколов (нерабочее состояние или отсутствие ретрансляторов). Наиболее дорогой и продвинутый способ связи – LoRa/Zigbee. Он используется для организации энергоэффективного обмена данными на больших расстояниях.
Алгоритмы коллективного поведения и роли внутри роя
В данном контексте рассматриваются модели действий дронов внутри искусственного образования, напоминающего биосистему. Беспилотники подчиняются классическим правилам внутри роя, а именно:
- придерживаться курса, которым следуют дроны их группы (сближение);
- не сталкиваться с рядом расположенными БВС (избежание аварий);
- придерживаться синхронности движения (выравнивать скорость и направление).
Строгое соблюдение задач позволяет в течение всего периода работы в воздухе сохранять общий вектор движения, то есть следовать правильным курсом в намеченную точку.
На заметку! В блоках управления дронами реализованы технологии адаптивного поведения и непрерывного машинного обучения. Их применение позволяет осваивать новую тактику непосредственно во время полёта (выполнения миссии).
Навигация и ориентация
Здесь всё просто. В большинстве случаев для пространственной привязки группы дронов применяется классическое глобальное позиционирование (GPS+INS). Новая и очень прогрессивная технология SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) позволяет беспилотникам определять местоположение в полёте и одновременно корректировать карту.
Наиболее спорный метод – визуальная навигация. Он эффективен, если театр военных действий оснащён средствами ориентации (камерами) и распознавания объектов. В отдельных случаях в роях используется принцип комбинирования сенсорных систем. Это позволяет повысить устойчивость управления группой БВС в полёте.
Где применяются рой-технологии
Помимо сугубо военных сценариев большие группы беспилотных устройств можно использовать в промышленности и логистике, мониторинге технологических процессов и отрасли развлечений. Дроны незаменимы в спасательных операциях и логистике, аграрном секторе и картографии.
Рои способны одномоментно покрывать большие площади, обеспечивать создание ложных целей и динамическую маршрутизацию в процессе автономной доставки предметов. Роевые технологии незаменимы в процессе проведения спасательных работ: только они могут перемещать медикаменты в условиях полного бездорожья или чрезвычайных ситуаций.
Почему роевые атаки опаснее одиночных БПЛА
Самый простой ответ на этот вопрос – потому что их больше! Правильно, ведь десять единиц боевой нагрузки больше, чем одна. И так далее – в арифметической прогрессии. Используя группу БПЛА в составе роя, можно эффективно распределять обязанности, а именно:
- слежение;
- передачу информации;
- позиционирование;
- сброс боевой нагрузки, и т.д.
Постоянная корректировка взаимного расположения дронов в рое позволяет максимально точно и быстро достичь намеченной цели. Точность обработки данных повышается за счёт того, что каждое воздушное судно перемещается в заданном направлении под строго определённым углом к плоскости горизонта.
Рой дронов практически невозможно уничтожить полностью. Универсальная группа БВС различного назначения способна эффективно выполнять различные задачи.
Способы защиты от роевых атак
В настоящее время используются три основные технологии борьбы с роями беспилотных воздушных средств. Коротко, буквально в нескольких строчках расскажем о том, как организуется защита объектов от управляемой группы беспилотников…
Раннее обнаружение роя
Для фиксации нахождения в воздухе группы БВС, которая направляется к охраняемым объектам, следует правильно организовать работу электротехнического оборудования. Для обнаружения роев используются:
- радиолокационные станции;
- пассивные системы, способные улавливать на больших расстояниях посылаемые радиосигналы;
- акустическое оборудование;
- блоки электрооптического и инфракрасного зондирования (EO/IR).
Помните! Чтобы повысить вероятность быстрой фиксации подлёта группы БПЛА необходимо до минимума сократить сеансы радиосвязи. Не следует использовать без надобности сотовые телефоны и IT-электрооборудование (роутеры, маршрутизаторы, излучатели). Весьма эффективны в такой ситуации ложные приманки.
Применение РЭБ против роя
Комплексы радиоэлектронной борьбы, которые с успехом используются против одиночных беспилотников, теперь эффективны и в борьбе с группой. Созданная российскими учёными и инженерами технология – двухступенчатая:
- Первая ступень – применение активных средств ПВО для борьбы с дронами.
- Вторая ступень – использование РЭБ.
Станции облучают дроны в узком диапазоне, заглушая поступающие от операторов сигналы управления. Кроме того, осуществляется глушение «электронных мозгов» членов роя с последующим их разворотом к точке взлёта, посадкой или уничтожением в воздухе.
Основа комплекса РЭБ – малогабаритный передатчик сигналов или генерации помех. Универсальные устройства радиоэлектронного противодействия способны работать в двух режимах – подавления каналов управления или спутниковой навигации.
Перегрузка сетевых протоколов роя
Один из экзотических вариантов нейтрализации роевых дронов – изменение параметров сети передачи данных. Специалисты АТ (автоматика и телемеханика) и электронщики разрабатывают сценарии работы защитного оборудования, при которых осуществляется воздействие на протоколы передачи сигналов.
Рои управляются с использованием различных технологий модуляции:
- PWM (широтно-импульсная);
- PPM (импульсная позиционная);
- PCM (импульсно-кодовая);
- последовательная (SBUS, XBUS) или двунаправленная (AFHDS) передача данных)/
Те или иные протоколы передачи сигналов применяются в зависимости от конкретных условий использования дронов в составе роя. В задачу РЭБ входит принудительная перезагрузка данных. После этого рой перестаёт выполнять команды оператора и обезвреживается.
