Радиочастотный спектр используется для передачи данных, коммуникации и различных видов радиосигналов. Он имеет важное значение для работы как гражданских, так и военных систем.
Попробуем разобраться, как управление радиочастотным спектром воздействует на технологии связи, какие вызовы стоят перед современными специалистами в этой области и как средства РЭБ влияют на наш радиочастотный ландшафт. Для этого мы взяли интервью у главного конструктора команды 3mx.
Что такое радиочастотный спектр?
— Радиочастотный спектр — это часть всего спектра электромагнитных излучений. То есть, что такое вообще электромагнитные волны? Они представляют собой совокупность электрических и магнитных полей, порождающих друг друга в пространстве.
Соответственно, весь спектр электромагнитного излучения делится на свои диапазоны. Диапазон радиочастотного спектра, то есть от единиц герц до сотен гигагерц. Затем спектр инфракрасного излучения, видимого излучения, рентгеновское излучение и так далее. Это часть электромагнитного спектра.
Если простыми словами, то радиочастотный спектр – это весь диапазон электромагнитного спектра, в котором возможны излучения электромагнитных волн с целью передачи информации, позиционирования и других вещей, от единиц герц до начала инфракрасной части спектра.
Теперь надо понять, что такое спектр. Спектр является совокупностью частот, которые составляют сигнал. Соответственно, если мы берем диапазон, допустим, Wi-Fi, то 2.4 ГГц у нас будет выглядеть как основная какая-то гармоника и боковые кратные гармоники.
Спектр позволяет понять, какие частоты используются, их амплитуды и в каком количестве они присутствуют в определенном сигнале. Так вот, если мы берем радиочастотный спектр, допустим, 1.2 ГГц, 1.8 ГГц, 2.4 ГГц и так далее, то на каждой из частот что-то вещается. И, в зависимости от расстояния, в точке приема будет та или иная амплитуда сигнала, то есть его реальное влияние на устройство.
Какие источники выступают радиочастотными помехами для обнаружителей дронов?
— Те же микроволновки, радиолокационные станции, устройства подавления беспилотников, радиосвязь, мобильная сеть. Это все передатчики, которые работают в каком-то диапазоне с целью передачи данных или постановки помехи. Очень широкий класс устройств, начиная от ELRS и заканчивая радиосвязью, испускающих электромагнитные излучения.
Как перенасыщение радиочастотного спектра влияет на качество и стабильность принимаемых обнаружителями сигналов?
— «Булат» является радиоприемником, и у любого такого устройства есть такое понятие, как отношение сигнал/шум на входе приемного тракта. Это значение, показывающее на сколько уровень сигнала выше уровня шума.
Мы берем уровень полезного сигнала и делим его на уровень шума. Мобильная связь, допустим, за счет своих алгоритмов обработки, умеет работать с сигналами, которые ниже уровня шума. Соответственно, чем выше у тебя будет уровень шума, тем меньше будет отношение сигнал-шум. Если оно будет уже равно единице, то сигнал находится на уровне шума, и тогда его выделить намного сложнее. Вот так работает стандартная постановка помехи.
Получается, сейчас беспилотники приближают к тому, чтобы их сигнал был равен уровню шума?
— Не совсем. Если ты хочешь далеко передать свой сигнал, он все равно должен быть выше уровня шума. Однако если ты поставишь вот эту занавеску, активную постановку помехи или подавитель, тогда он сравняет или даже будет выше, и таким образом у тебя будет отношение сигнал-шум ниже единицы.
Чем выше уровень сигнала по отношению к шуму, тем эффективнее радиосвязь. Поэтому постановка помехи влияет далеко не только на «Булат», но и на сами дроны. Дальность его обнаружения, конечно же, будет намного хуже, как и дальность полета беспилотника.
Как «Булат» справляется с помехами?
— Мы можем выделять только те формы, которые находятся выше, чем шум. Когда мы не знаем конкретно, как будет выглядеть тот или иной сигнал, решить проблему выделения полезного сигнала из шума довольно трудно, потому что для каждой формы сигнала нужна своя математическая модель. Это целая наука, которую запилить просто так в «Булат» сразу не получится, да это и не надо, потому как нет нужды обнаруживать дрон на расстояниях больше трёх километров.
По этой причине мы работаем с сигналами, которые явно выше уровня шума. Большинство беспилотных летательных аппаратов действуют точно так же.
Допустим, FPV-дроны, там есть целый специальный вид модуляции, long range modulation, который использует ЛЧМ-сигнал для повышения помехоустойчивости канала управления. Но при этом, скорость такого канала сокращается, зато помехоустойчивость будет выше, а значит и надёжность. Но в любом случае, чем ниже уровень сигнала относительно шума в точке приёма, тем дальность будет меньше.
Если уже существует перенасыщение радиочастотного спектра, то что будет в будущем?
— В будущем будет вообще все. Будут стремиться в любой свободный уголок пихнуть свое изделие, где спектр не занят. Есть специальная таблица, в которой указаны частоты, запрещенные для использования на законодательном уровне на территории того или иного государства. Военная связь, частоты на которых работает МВД, какая-нибудь спутниковая связь и так далее.
В будущем будет полное перенасыщение, потому что появятся новые устройства. Сейчас закупают роботов-собак. Соответственно, с ними сразу же противник будет бороться, и они будут уходить опять на другие частоты. Плюс вот эти все дроны, плюс авиация, плюс военная связь. И каждый частотный диапазон будет использоваться.
Как «Булат» будет на все это реагировать?
— Придется делать несколько типов детекторов. Есть те же беспилотники самолетного типа, которые работают на цифровом видеолинке. В общем, будем адаптироваться.
Ну, конечно, любой свободный участок будет заниматься чем-то. Сейчас есть много различных устройств, которые используют так называемые ППРЧ (псевдослучайная перестройка рабочей частоты). Допустим, ты работаешь на одной частоте, потом перескочил на другую, затем на еще одну и так далее.
Они труднее для обнаружения, потому что окно сканирования может не попасть в момент передачи, так как устройство очень быстро перестраивается на другую частоту.
Может ли произойти такое, что подавители больше не будут работать?
— Нет, это не совсем так. Есть два типа постановки помехи. Первый – это просто занавеска, уровень шума поднимается выше сигнала, за счет чего он глушится. Второй тип РЭБа – это умная помеха, которой мы тоже сейчас занимаемся. Будущее таких устройств в том, что, понимая угрозу, будут формироваться точно такие же сигналы и команды управления. То есть сводить аппаратуру врага с ума.
РЭБ будет всегда, пока есть передача в радиочастотном спектре. Потому что средства радиоэлектронной борьбы нужны для прерывания связи на стороне противника.