[특별 분석] S, C 및 X 대역을 포함한 3 개의 주류 대역 레이더의 인식 능력에 대한 연구

무인 항공기 (UAV) 의 광범위한 배포는 낮은 고도 보안 방어 및 현대 전투 현장 대결에서 공격 방어 풍경을 재구성하고 있습니다.작은 규모의 전술 정찰과 카미카자 공격부터 전략적 수준에서의 무대 공격과 장거리 공격까지무인 항공기는 전장의 역학을 변화시키는 중요한 요소가 되었습니다.레이더 띠 선택은 UAV 목표물의 식별 효율성과 방어 체인의 반응 속도를 직접 결정합니다.각각 다른 전자기적 특성을 갖춘 세 개의 주류 레이더 대역 S, C 및 X는 UAV 탐지을위한 차별화된 응용 시나리오와 능력 임계치를 커버합니다.대규모 통합 정찰 공격 UAV 또는 소형 소비자 수준의 드론과 거래하는 경우, 복잡한 전자기 대응 환경이나 극한 기상 조건에서 작동하는 기술적 적응력다른 대역의 레이더의 전술적 장점과 실용적인 운영적 단점은 UAV 방어 시스템의 건설 논리와 자원 할당 전략에 깊은 영향을 미칩니다..

1S,C 및 X 대역 레이더의 특성 및 차이

무인 항공기 (UAV) 를 레이더로 식별하는 것은 본질적으로 특정 주파수 대역의 전자기파를 전송하는 과정입니다.목표물에 반사되는 음향 신호를 수신합니다., 신호 처리를 통해 목표 범위, 속도, 자세 및 레이더 가로 절단 (RCS) 과 같은 핵심 특성 매개 변수를 추출하여 목표 탐사를 완료합니다.궤도 추적 및 속성 차별S, C 및 X 대역의 분류는 전자기 스펙트럼의 주파수 범위의 차이에서 비롯됩니다.이러한 차이는 전파 특성을 포함한 핵심 지표의 성과를 직접적으로 결정합니다., 광선폭, 해상도 및 반 간섭 능력, 그리고 궁극적으로 다양한 유형의 UAV를 식별 할 수있는 능력의 한계를 정의합니다.탐지 범위는 전송 전력과 안테나 가이드와 긍정적으로 상관관계가 있습니다., 최소 감지 가능한 신호와 부정적으로 상관되어 있으며 목표 RCS의 1/4의 힘에 비례합니다.서로 다른 주파수 대역의 전자기 특성은 이러한 중요한 매개 변수에 영향을 미칩니다., 목표 식별 능력의 계층적 차별화를 초래합니다.

특히 S 대역은 중파 대역에 속하는 2~4 GHz의 주파수 범위와 10~15 센티미터의 파장을 포함한다.그 핵심 장점은 대기 중의 전자기파의 낮은 전파 손실에 있습니다., 단 0.01~0.03 dB/km의 저하 계수로 강력한 침투 능력을 제공합니다. C 대역은 4.8 GHz의 주파수에서 3.75~7.5 센티미터의 파장에서 작동합니다.중파와 짧은파 사이의 전환구역에 앉아있는, 전파 손실 (0.05~0.1 dB/km) 과 해상도 사이의 균형을 이루고 있다. X 대역은 짧은 파동 대역으로 분류되는 2.5~3.75 센티미터의 파장과 8~12 GHz의 주파수를 포괄한다.그것은 1 미터 이상의 좁은 빔 너비와 범위 해상도를 갖추고 있습니다, 그러나 대기 전파 손실이 훨씬 높습니다 (0.1 ~ 0.3 dB / km) 그리고 비, 눈 및 안개와 같은 기상 조건에 훨씬 더 민감합니다.이 구별된 대역 특성은 드론 탐지의 핵심 요구 사항에 직접 대응합니다.: S 대역은 장거리 조기 경보에 최적화되고, C 대역은 균형 잡힌 중거리 식별에 중점을두고, X 대역은 고정도 단거리 추적에 특화되어 있습니다.세 대역은 자연스럽게 상호 보완적인 역량 시스템을 형성합니다..

무인 항공기 (UAV) 의 RCS 특성과 파동 대역 선택 사이에 중요한 상호 작용 관계가 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다.공개된 자료에 따르면 미세 UAV의 RCS는 0만큼 낮을 수 있습니다.0.001에서 0.005 평방 미터, 작은 UAV의 RCS는 대략 0.01에서 0.02 평방 미터이며, 큰 정찰 공격 통합 UAV의 RCS는 약 0.1 평방 미터입니다.레이더 범위 방정식에서 파생, 목표의 RCS가 0.1 평방 미터에서 0.01 평방 미터로 떨어지면 같은 레이더의 탐지 범위는 40% 이상 감소합니다.탐지 범위가 60% 이상 줄어들 것입니다.이 규칙은 X 대역의 높은 해상도가 낮은 RCS 미세 UAV를 식별하는 데 더 적합하다는 것을 직접적으로 결정합니다.S 대역의 장점은 큰 UAV 목표물을 잠금하는 데 더 적합합니다..

2세 가지 주요 파동 대역 레이더의 장점, 단점 및 적용 가능한 시나리오

(i) S-밴드 레이더: 넓은 지역 에 대한 조기 경고 를 위한 "저도 경비원"

S 대역 레이더의 핵심 강점은 장거리 탐지와 강력한 환경 적응력이라는 두 가지 특징에 있습니다.무인 항공기 (UAV) 를 탐지할 수 있고 RCS는 0입니다..1 평방 미터에서 15 ~ 25 킬로미터의 범위에서, 그리고 1 평방 미터의 RCS를 가진 큰 UAV에 대한 탐지 범위는 30 킬로미터를 초과 할 수 있습니다.그것은 국경선과 같은 넓은 보호 구역을 효과적으로 커버 할 수 있습니다., 군사 기지, 원자력 발전소 및 대규모 산업단지 주변, 방어 시스템에 3분에서 8분간의 조기 경고 창을 제공합니다.장악무기의 배치와 대응을 지원하기에 충분합니다한편, S 대역 전자기파는 X 대역파에 비해 비, 눈, 안개 등 불리한 기상 조건에서도 훨씬 강한 침투력을 자랑합니다.시간당 20 밀리미터의 강수량, 탐지 범위는 10%에서 15%만 약화되어 빛과 기상 변동으로 인한 상당한 간섭없이 모든 날씨와 모든 시간에 연속적으로 작동 할 수 있습니다.다목적 식별의 측면에서, 방대한 전력 마진과 신호 처리 대역폭 덕분에 S 대역 레이더는 수십 개 또는 수백 개의 공중 표적을 동시에 추적 할 수 있습니다.작은 규모의 무인 항공기 공격에 대응할 수 있는 기본적인 능력을 부여.

그러나 그 단점 은 똑같이 두드러지고 대체 할 수 없는 것 이다. 첫째, 해상도는 상대적으로 낮다. 그 긴 파장 때문 에, 그 빔 너비 는 일반적으로 1도 에서 2도 사이 에 있으며, 그 해상도 는 1도 에서 2도 사이 에 있다.소형 무인 항공기 (UAV) 의 세부적인 특징을 정확하게 캡처하는 것이 어렵게 만드는0.1 평방 미터 이하의 레이더 가로 절개 (RCS) 를 가진 마이크로 UAV를 식별하는 데 극심한 어려움을 겪고 있으며 새와 풍선과 같은 낮은 고도의 목표물과 혼동하는 경향이 있습니다.두 번째, 낮은 고도의 혼돈 간섭은 심각합니다. 도시 건물 클러스터와 산악 지역을 포함한 복잡한 지형에서지상에서 반사되는 혼돈 신호는 UAV 에코 신호와 유사한 주파수 특성을 공유합니다., 거짓 경보 비율을 높입니다. 심지어 이동 목표 표시 (MTI) 와 펄스 도플러 (PD) 와 같은 고급 알고리즘도 혼돈 간섭을 완전히 필터링할 수 없습니다. 셋째,장비는 큰 크기와 높은 전력 소비를 특징으로합니다.. 전형적인 S 대역 단계 배열 레이더의 안테나는 일반적으로 2 ~ 5 평방 미터 면적을 커버하고 몇 톤을 무게합니다. 모바일 배포는 전용 차량 또는 고정 위치가 필요합니다.전선 전술 이동 방어의 요구에 부응하지 않는따라서 S 대역 레이더는 고정된 전략적 및 작전 위치에서 넓은 영역의 조기 경고에 더 적합하며, UAV 방어 시스템의 "장거리 눈"으로 작용합니다.

(II) C 대역 레이더: 균형 잡힌 성능과 함께 다재다능 한 다방면
균형 잡힌 성능을 가진 C 대역 레이더는 탐지 범위와 식별 정확성 사이의 최적의 균형을 이루고 있습니다.중소형 무인 항공기 방어 시스템에서 주류 옵션으로 만들어집니다.0.1 평방 미터의 RCS를 가진 UAV를 8에서 15 킬로미터 떨어진 곳에서 탐지 할 수 있으며 0.01 평방 미터의 RCS를 가진 마이크로 UAV를 약 4에서 6 킬로미터 떨어진 곳에서 탐지 할 수 있습니다.S 대역 및 X 대역 레이더 사이의 성능 수준산업 공원, 물류 공원 및 대규모 행사 장소와 같은 중견 지역의 보호 요구 사항을 충족 할 수 있습니다.그리고 또한 대량 방위 시스템에서 중-단거리 공백을 채우는 부품으로 작용합니다.S 대역 레이더와 비교하면 C 대역 레이더는 파장이 짧고 그 빔 폭은 0.5에서 1도까지 좁혀져 눈에 띄게 향상된 해상도를 제공합니다.더 높은 정확도로 UAV의 비행 자세와 궤도를 추적 할 수 있습니다., 중소형 UAV의 식별 정확도가 85% 이상입니다. X 대역 레이더와 비교하면 대기 전파 약화 효과가 적습니다.시간당 20 밀리미터의 강수량, 그 탐지 범위는 20%에서 25%까지 감소하여 날씨에 더 잘 적응하고 혹독한 날씨 조건에서 더 안정적인 식별 성능을 제공합니다.

C 대역의 한계는 주로 두 가지 측면에서 반영됩니다. 첫째, 낮은 고도의 혼돈을 필터링하는 압력이 남아 있습니다.혼돈 신호는 여전히 밀집 된 건물 집합과 숲이 많은 지역과 같은 복잡한 환경에서 식별 정확성을 저하시킬 수 있습니다.다중 센서 융합 기술인 레이더 전기 광학 통합과 레이더 음향 통합은 거짓 경보율을 줄이기 위해 필요합니다.반전자기 간섭 능력은 중대합니다.C 대역은 민간 항공과 위성 통신에 사용되는 일반적인 주파수 대역이기 때문에 민간 전자기 신호의 간섭에 민감합니다.강렬한 전자기적 대책 환경에서는, 그 신호는 억제 또는 속임수에 취약하여 드론 목표물의 안정적인 식별을 약화시킵니다.C 대역 레이더는 S 대역 레이더와 X 대역 레이더 사이의 크기와 전력 소비 수준을 갖추고 있습니다., 차량에 장착 된 모바일 배포를 가능하게합니다. 그럼에도 불구하고 휴대용 X 대역 레이더에 비해 충분한 이동성과 유연성이 없습니다.C 대역 레이더의 균형 잡힌 성능은 가장 넓은 적응력을 제공합니다.그들은 독립적으로 작고 중형 무인기 방어 시스템을 구축 할 수 있으며 조율 된 상호 보완성을 달성하기 위해 대규모 방어 네트워크에 통합 될 수 있습니다.

(III) X 대역 레이더: "단거리 사냥꾼"정밀 식별

짧은 파장의 특성을 활용한 X 대역 레이더는 정확한 드론 식별과 단거리 가로막기 가이드의 핵심 솔루션입니다.그들의 핵심 강점은 높은 해상도와 강력한 안티 클러스터 성능의 이중 돌파구에 있습니다.극히 짧은 파장 덕분에, 그들의 빔 너비는 0.1~0.5도까지 좁혀질 수 있고, 그들의 범위 해상도는 0.5미터 내에 도달할 수 있습니다.그들은 모양 프로파일과 로터 수와 같은 작은 드론의 세부 특징을 명확하게 구별 할 수 있습니다.3km의 거리에서 0.01 평방미터의 RCS로 마이크로 드론을 정확하게 식별 할 수 있습니다. 그들은 낮은, 느린,FPV 자살 드론과 방랑하는 탄약을 포함한 작은 목표물더 중요한 건X 대역 레이더는 회전하는 드론 로터에서 생성되는 마이크로 도플러 주파수 사인치를 추출하여 떠있는 드론과 지상의 혼란과 새와 같은 방해 물체를 정확하게 구별 할 수 있습니다.예를 들어, 덴마크의 XENTA-C 레이더는 로터 마이크로 도플러 신호를 감지하여 95% 이상의 탐지 정확도를 달성합니다.낮은 고도의 작은 목표물을 식별하는 핵심 고통의 요점을 효과적으로 해결하는 것.

가장 큰 약점은 대기 중 전파 손실과 기상 조건에 의해 크게 영향을받는 짧은 탐지 범위에 있습니다.1 평방 미터는 6~10 킬로미터입니다., 0.01 평방 미터의 RCS를 가진 마이크로 UAV의 감지 범위는 3 킬로미터 미만이며 공항 클리어존과 같은 단거리 보호 시나리오에만 적합합니다.중요 시설의 핵심 영역, 그리고 대규모 행사 장소. 심한 날씨 조건 하에, X-밴드 레이더의 성능 저하가 더 눈에 띄습니다.검출 범위는 40%에서 50% 감소할 수 있습니다.그리고 흐린 날씨에서는 60% 이상 줄어들 수도 있습니다.그리고 복잡한 전자기 환경에서 작동 안정성은 주파수 점프와 스펙트럼 확산과 같은 반 간섭 기술에 의존합니다.그러나 X-밴드 레이더는 볼륨과 전력 소비에서 주목할만한 이점을 자랑합니다. 소형 X-밴드 레이더의 안테나 크기는 0 이하로 줄일 수 있습니다.5 평방미터, 무게는 100kg 이하, 그리고 그들은 심지어 전선 부대와 차량에 장착된 모바일 애플리케이션에 대한 전술적 수준의 방어 요구 사항을 충족하기 위해 휴대적으로 배치 될 수 있습니다.X 대역 레이더는 작전 단거리 정밀 식별 및 가로막기 안내에 더 적용됩니다., 안티 UAV 방어 시스템에서 "최후의 방어 라인"으로 봉사합니다.