Współczesne konflikty zbrojne uwypukliły znaczenie systemów antydronowych w ochronie przestrzeni powietrznej. Ukraina, będąca w stanie wojny z Rosją, sięgnęła po innowacyjne rozwiązania technologiczne, by przeciwdziałać zagrożeniom ze strony dronów i innych wrogich obiektów powietrznych. Trzy kluczowe projekty — Zvook, Skyfortress i Fenek — stanowią przykład, jak nowoczesne technologie, takie jak sztuczna inteligencja, akustyka i rozproszone sieci czujników, mogą efektywnie wspierać obronę kraju. Dodatkowo, rozwój tych technologii ukazuje potencjał różnego rodzaju systemów wykrywania dronów w sytuacjach bojowych, szczególnie gdy dostęp do innych środków detekcji jest ograniczony.
Aktualny stan technologii: Zvook, Skyfortress i Fenek
1. Zvook – akustyczna inteligencja na froncie
Zvook to system opracowany przez ukraińskich specjalistów IT i wojskowych, który wykorzystuje sztuczną inteligencję do wykrywania i lokalizacji zagrożeń powietrznych, takich jak drony, pociski manewrujące czy śmigłowce. Kluczowe elementy systemu:
- Technologia: Sieć mikrofonów zbiera dźwięki silników wrogich obiektów. Dzięki algorytmom uczenia maszynowego system rozpoznaje charakterystyczne sygnały i klasyfikuje zagrożenia. Akustyczna analiza obejmuje zarówno amplitudę, jak i częstotliwość sygnału, co pozwala na precyzyjne rozróżnienie między różnymi typami obiektów.
- Rozmieszczenie: Około 40 jednostek systemu działa na terenie Ukrainy, w szczególności w regionach o wysokim ryzyku ataków. Rozmieszczenie tych jednostek zostało zoptymalizowane w oparciu o dane analityczne dotyczące częstotliwości występowania zagrożeń.
- Efektywność: Zvook po raz pierwszy wykrył wrogi pocisk manewrujący zaledwie cztery godziny po uruchomieniu pierwszego urządzenia. Kolejne testy potwierdziły skuteczność w różnorodnych warunkach, od otwartych terenów po środowiska o umiarkowanym poziomie zakłóceń.
- Współpraca: Projekt wspierany jest przez ukraińskie siły zbrojne, operatorów komórkowych (np. Kyivstar) oraz administrację lokalną. Współpraca ta zapewnia również szybką wymianę danych między różnymi jednostkami systemu.
2. Skyfortress – budżetowa innowacja z garażu
Skyfortress to rozproszony system akustyczny, opracowany w warsztacie stworzonym przez dwóch inżynierów.
- Technologia: Czujniki oparte na mikrofonach telefonów komórkowych rozmieszczono na słupach o wysokości 6 metrów. Dane akustyczne są przesyłane do centralnej jednostki obliczeniowej, która analizuje dźwięki i identyfikuje potencjalne zagrożenia. Dzięki zastosowaniu technologii adaptacyjnej system może dostosować swoje algorytmy do lokalnych warunków akustycznych.
- Zasięg i rozmieszczenie: Ponad 9500 czujników działa na Ukrainie, tworząc rozległą sieć detekcji. Gęstość rozmieszczenia czujników różni się w zależności od poziomu zagrożeń w danym regionie, co pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów.
- Koszty: Instalacja pojedynczego czujnika kosztuje od 300 do 500 dolarów, co czyni system Skyfortress znacznie tańszym niż tradycyjne rozwiązania antydronowe. Niski koszt jednostkowy pozwala na szerokie zastosowanie nawet w mniej strategicznych obszarach.
- Efektywność: System sprawdza się szczególnie w wykrywaniu dronów latających na niskich wysokościach. Dodatkowe testy wykazały również zdolność do wykrywania dronów w ruchu w pobliżu obiektów infrastruktury krytycznej.
3. Fenek (Sphere) – zaawansowana detekcja sferyczna
Fenek, znany także pod nazwą Sphere, to kolejny nowoczesny system akustyczny stosowany przez Ukrainę. Jego działanie opiera się na zaawansowanych zasadach akustyki i technologii sferycznej detekcji.
- Zasada działania: Fenek wykorzystuje mikrofony kierunkowe rozmieszczone w sferycznej konfiguracji, co umożliwia precyzyjne określenie lokalizacji obiektu na podstawie jego emisji akustycznej. Algorytmy przetwarzania sygnałów analizują charakterystykę dźwięku, w tym amplitudę, częstotliwość i czas dotarcia do poszczególnych mikrofonów. Dzięki zaawansowanym modelom akustycznym system może również przewidywać trajektorie ruchu wykrytych obiektów.
- Unikalne cechy: System jest w stanie odróżnić dźwięki generowane przez drony od naturalnego szumu otoczenia, co minimalizuje liczbę fałszywych alarmów. Wykorzystuje również system samokalibracji, który dostosowuje działanie czujników do zmieniających się warunków środowiskowych.
- Rozmieszczenie i zastosowanie: Fenek jest stosowany w miejscach strategicznych, takich jak obiekty infrastruktury krytycznej i strefy przygraniczne. Rozproszone jednostki są łączone w sieć, co umożliwia pokrycie rozległych obszarów i synchronizację danych w czasie rzeczywistym.
- Integracja: System współpracuje z innymi narzędziami antydronowymi, umożliwiając szybkie przekazanie informacji do jednostek neutralizacyjnych. W połączeniu z systemami radarowymi Fenek tworzy wszechstronny ekosystem detekcji zagrożeń powietrznych.
Przypadki incydentów i analiza skuteczności
Dzięki wczesnym ostrzeżeniom siły obrony powietrznej mogą skuteczniej neutralizować zagrożenia, minimalizując straty wśród ludności cywilnej i infrastruktury krytycznej. W kilku przypadkach współpraca tych systemów umożliwiła równoczesną reakcję na wiele zagrożeń, co zwiększyło efektywność obrony powietrznej.
Analiza wyzwań technologicznych
Mimo wysokiej skuteczności systemy napotykają ograniczenia:
- Zakłócenia środowiskowe: Obecność hałasu miejskiego lub trudnych warunków atmosferycznych może wpłynąć na dokładność detekcji. Hałas generowany przez przemysł ciężki, ruch drogowy czy warunki pogodowe, takie jak deszcz czy silny wiatr, stanowią istotne wyzwanie dla systemów akustycznych.
- Rozwój technologii dronów: Wprowadzenie cichszych dronów lub systemów zakłócających akustyczną detekcję może stanowić wyzwanie dla dalszego rozwoju systemów. Rozwój napędów elektrycznych i materiałów tłumiących dźwięk obniża skuteczność tradycyjnych metod wykrywania akustycznego.
Ograniczenia w wykorzystaniu akustycznych systemów detekcji
- Niska skuteczność w środowiskach miejskich: Gęsta zabudowa, hałas generowany przez pojazdy oraz urządzenia przemysłowe znacząco utrudniają identyfikację dźwięków emitowanych przez drony. W takich warunkach systemy akustyczne często generują dużą liczbę fałszywych alarmów, co obniża ich operacyjną przydatność.
- Porównanie z systemami radarowymi i RF: Systemy radarowe i wykorzystujące analizę sygnałów radiowych (RF) oferują znacznie wyższą dokładność w identyfikacji i lokalizacji dronów. Potrafią wykrywać obiekty niezależnie od hałasu otoczenia, co sprawia, że są bardziej niezawodne, zwłaszcza w złożonych środowiskach miejskich lub na obszarach o dużym natężeniu ruchu. Radar i RF mogą także działać w nocy oraz w warunkach słabej widoczności, co dodatkowo podnosi ich wartość operacyjną.
- Ograniczony zasięg: W porównaniu z technologiami radarowymi, systemy akustyczne mają znacznie krótszy zasięg detekcji, co ogranicza ich zastosowanie do określonych scenariuszy operacyjnych. Krótszy zasięg oznacza również większe ryzyko przeoczenia zagrożeń na dużych obszarach.
Podsumowanie
Systemy Zvook, Skyfortress i Fenek to innowacyjne rozwiązania, które pokazują, jak rozproszone technologie akustyczne mogą wspierać obronę kraju w trudnych warunkach konfliktu zbrojnego. Ukraina, dzięki takim projektom, stała się liderem w zastosowaniu tanich, efektywnych i łatwych w implementacji systemów antydronowych. Pomimo ograniczeń, technologie te stanowią istotny element nowoczesnej strategii obronnej.
W obliczu dynamicznego rozwoju technologii dronów kluczowe będzie dalsze inwestowanie w rozwój tych systemów oraz ich adaptacja do nowych zagrożeń, co uczyni je jeszcze bardziej niezawodnymi w przyszłości. Połączenie systemów akustycznych z radarowymi i RF pozwoli na stworzenie kompleksowej tarczy obronnej przeciwko bezzałogowym zagrożeniom.
Źródła:
- Ukrainska Prawda
- Defence24
- Informacje technologiczne projektu Zvook, Skyfortress i Fenek z materiałów ukraińskich sił zbrojnych
- https://focus.ua/digital/606501-slyshit-drony-i-rakety-kak-sistema-fenek-zashchishchaet-infrastrukturu-ukrainy-video