Разработка прототипа программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей" (договор №2894ГС1/45441 от 28.03.2019) (заключительный)

Цель работы - разработать прототип программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей. В ходе работы использовались следующие методы исследования: анализ, систематизация и обобщение известных данных о принципах построения и практической реализации комплексов для радиоэлектронного обнаружения, и подавления дронов-нарушителей различных частотных диапазонов; использование теории радиомониторинга и радиоподавления; имитационное моделирование сложной помеховой обстановки. В результате работы по первому этапу проекта создана научно-техническая база для дальнейших этапов работ и их задач, в частности: полученные схема и алгоритмы позволят обнаружить излучения радиоэлектронных средств дронов, в диапазоне работы систем управления воздушного и наземного базирования, обеспечить прием и анализ сигналов управления, реализовать автоматизированную эффективную постановку и формирование помех по вскрытым частотам и направлениям, в рамках рассмотренных вариантов частотных диапазонов мониторинга и радиоэлектронного подавления: 433 МГц, 1.585 ГГц, 2.4 ГГц, 5.8 ГГц; а также , позволят максимально эффективно обеспечить формирование интеллектуальных помех, с конечной целью обеспечить излучаемую мощностью до 0.1 Вт, что не превышает мощность канала управления дрона и исключает вредное воздействие на людей и гражданскую инфраструктуру. В результате работы по второму этапу проекта создан комплекс расчетных модулей, необходимых для алгоритмического обеспечения специального программного обеспечения оценки эффективности адаптивной системы радиоэлектронного подавления, его программно-аппаратной реализации на SDR-модуле, что позволит обеспечить дальнейшую программно-аппаратную реализацию и проведение полевых экспериментов, а также проведено математическое моделирование и исследование антенных систем разрабатываемого прототипа, в рамках рассмотренных вариантов частотных диапазонов: 433 МГц, 1.585 ГГц, 2.4 ГГц, 5.8 ГГц, для задач мониторинга и радиоэлектронного подавления на дистанциях до 1000 метров. В результате работы по третьему этапу проекта было разработано специальное программного обеспечение обнаружения и радиочастотной идентификации беспилотных летательных аппаратов в составе прототипа программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей, специальное программного оценки эффективности адаптивной системы радиоэлектронного подавления в составе прототипа программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дроновнарушителей; было разработано описание, инструкция, программы и методика тестирования прототипа программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей; выполнена сборка, настойка и натурные испытания прототипа программно-аппаратного комплекса для автоматизированного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей, включающего в себя специальное программное обеспечение обнаружения и радиочастотной идентификации беспилотных летательных аппаратов, специальное программное обеспечение оценки эффективности адаптивной системы радиоэлектронного подавления, антенну обнаружения и радиочастотной идентификации, антенну радиоэлектронного подавления, SDR-модуль. В результате работы по трем этапа НИОКР создан Прототип, обладающий конструктивными, технологическими и технико-эксплуатационными характеристиками в соответствии с техническим заданием. Функции: - обнаружение и радиочастотная идентификация беспилотных летательных аппаратов; - адаптивное радиоэлектронное подавление (РЭП) каналов управления и навигации беспилотных летательных аппаратов. Количественные параметры: - частотные диапазоны мониторинга и РЭП: 433 МГц, 1.585 ГГц, 2.4 ГГц, 5.8 ГГц. - излучаемая мощность – до 0,1 Вт; - сектор мониторинга - не менее 15х15 градусов; - сектор РЭП - не менее 5х5 градусов; - максимальная дальность действия адаптивной системы РЭП на открытой местности – до 1000 метров, при условии обнаружения и идентификации каналов управления дрона, нахождения оператора дрона-нарушителя на расстоянии от дрона (дистанция связи) большем, чем расстояние от станции РЭП до дрона (дистанция РЭП), при нахождении этих трех объектов на одной линии, высоте полета дрона более 20 метров; - максимальная дальность обнаружения – до 1000 метров (расчет напряженности поля производился на основе Рекомендаций Международного союза электросвязи МСЭ-R Р.452- 13, 1546-4); Каналы подавления: 2.4 ГГц, 5.8 ГГц, 1.5 ГГц, радиоканал 433 МГц. Входные воздействия: -беспилотный летательный аппарат. Выходные реакции: - пеленгация нового источника излучения от появившегося беспилотного летательного аппарата в охраняемой зоне. - адаптивное радиоэлектронное подавление каналов управления и навигации беспилотных летательных аппаратов. Структурное деление продукции: - специальное программное обеспечение обнаружения и радиочастотной идентификации беспилотных летательных аппаратов; - специальное программное обеспечение оценки эффективности адаптивной системы радиоэлектронного подавления; - антенна обнаружения и радиочастотной идентификации; - антенна радиоэлектронного подавления; - SDR-модуль. Массогабаритные характеристики: Вес: до 8 кг, размеры: 1х1х2 метра. Вид исполнения: - программная реализация на языке программирования С++, исполняемая на SDRплатформе с подключенными приемной и передающей антенной. Требования к SDR-платформам: - поддержка частотных диапазонов: 433 МГц, 1.585 ГГц, 2.4 ГГц, 5.8 ГГц; - полоса пропускания от 20 МГц. Требования к ПК: - процессор не менее Intel i3; - жесткий диск - SSD; - RAM - не менее 4 Гбайт. Условия эксплуатации: - вне города, открытая местность, солнечная сухая погода, температура выше 5 градусов. Перечень основных категорий, комплектующих и материалов, входящих в состав Прототипа: - элементы антенных модулей; - кабели и соединительные элементы; - программируемая микросхема с СВЧ-модулем (SDR-платформа). В процессе выполнения НИОКР разработан следующий перечень технической документации: - научно-технические отчеты; - алгоритмы работы программ; - описание программ; - инструкция для пользователя; - программы и методики тестирования программ; - протоколы тестирования программ. Степень внедрения – разработка, сборка и настройка Прототипа, проведение полевых тестирований с целью оценки его характеристик. Прототип программно-аппаратного комплекса предназначен для радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей. Область применения - защита охраняемых объектов от несанкционированного вторжения в их воздушное пространство беспилотных летательных аппаратов (беспилотных воздушных судов). Полевые тестирования проводились на территории Воронежской области. В ходе полевых тестирований установлено, что полученные в ходе расчетов и подтвержденные в ходе полевых тестирований характеристики разработанного Прототипа превосходят имеющиеся на рынке серийные системы обнаружения и борьбы с беспилотными летательными аппаратами коммерческого назначения по критерию цена-качество за счет разработанных авторских алгоритмов и специального программного обеспечения. Доработка Прототипа до стадии серийного опытного образца и его внедрение в производство позволят обеспечить успешную коммерциализацию автоматизированной системы радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей как на отечественному, так и на зарубежном рынке комплексов безопасности воздушного пространства коммерческого назначения. Экономическая эффективность работы заключается в разработке кроссплатформенного комплекта специального программного обеспечения, при помощи которого большинство SDR-платформ, с указанными в техническом задании характеристиками, может быть использовано для энергоэффективного радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей, превышающего по критерию цена-качество большинство аналогов. С целью дальнейшего совершенствования технических характеристик Прототипа в направлении повышения общей отказоустойчивости, повышения достоверности радиочастотной идентификации и оценки радиоэлектронного подавления целесообразна собственная схемотехническая реализация прототипа СВЧ-сборки на базе микрокомпьютера в рамках следующего этапа НИОКР, а также доработка блока цифровой обработки сигналов в части алгоритмов, что позволит в течение второго и третьего этапа реализации проекта обеспечить создание опытного образца автоматизированной системы радиоэлектронного обнаружения и подавления дронов-нарушителей, применимого для промышленного серийного производства. В результате выполнения работы созданы следующие объекты интеллектуальной собственности: - программа для ЭВМ, «Специальное программное обеспечение обнаружения и радиочастотной идентификации беспилотных летательных аппаратов» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, RU 2021612131); - программа для ЭВМ «Специальное программное обеспечение оценки эффективности адаптивной системы радиоэлектронного подавления» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, RU 2021612021). В результате работы, в соответствие с календарным планом и техническим заданием, плановые фактические результаты достигнуты в полном объеме.