[विशेष विश्लेषण] एंटी-यूएवी सिस्टम में एस, सी और एक्स बैंड सहित तीन मुख्यधारा के बैंड रडारों की पहचान क्षमताओं पर शोध

मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) की व्यापक तैनाती कम ऊंचाई पर सुरक्षा रक्षा और आधुनिक युद्धक्षेत्र टकराव में आक्रामक-रक्षा परिदृश्य को फिर से आकार दे रही है।छोटे पैमाने पर सामरिक टोही और कमिकाजे हमलों से लेकर सामरिक स्तर पर झुंड हमलों और लंबी दूरी के हमलों तक।युद्ध के मैदान की गतिशीलता को बदलने में यूएवी एक महत्वपूर्ण कारक बन गए हैं।रडारों का बैंड चयन सीधे यूएवी लक्ष्यों की पहचान दक्षता और रक्षा श्रृंखलाओं की प्रतिक्रिया गति निर्धारित करता हैक्रमशः अलग-अलग विद्युत चुम्बकीय गुणों के साथ, तीन मुख्यधारा के रडार बैंड S, C और X यूएवी का पता लगाने के लिए भिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों और क्षमता सीमाओं को कवर करते हैं।चाहे वह बड़े एकीकृत टोही-हड़ताल यूएवी या लघु उपभोक्ता-ग्रेड ड्रोन से संबंधित हो, जटिल विद्युत चुम्बकीय प्रतिरोध वातावरण या चरम मौसम संबंधी परिस्थितियों में काम करने की तकनीकी अनुकूलन क्षमता,विभिन्न बैंडों में रडारों के सामरिक गुण और व्यावहारिक परिचालन कमियां एंटी-यूएवी रक्षा प्रणालियों के निर्माण तर्क और संसाधन आवंटन रणनीतियों पर गहरा प्रभाव डालती हैं.

1एस, सी और एक्स बैंड रडार की विशेषताएं और अंतर

रडार द्वारा मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) की पहचान अनिवार्य रूप से एक प्रक्रिया है जिसमें विशिष्ट आवृत्ति बैंडों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसारण शामिल है,लक्ष्यों द्वारा प्रतिबिंबित गूंज संकेत प्राप्त करना, सिग्नल प्रोसेसिंग के माध्यम से लक्ष्य रेंज, वेग, रुख और रडार क्रॉस सेक्शन (आरसीएस) जैसे मुख्य विशेषता पैरामीटर निकालने और इस प्रकार लक्ष्य का पता लगाने को पूरा करने के लिए,प्रक्षेपवक्र ट्रैकिंग और विशेषता भेदभावएस, सी और एक्स बैंडों का वर्गीकरण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के आवृत्ति दायरे में अंतर से उत्पन्न होता है।ऐसे अंतर प्रसार विशेषताओं सहित मुख्य संकेतकों में उनके प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करते हैं।, बीमविड्थ, रिज़ॉल्यूशन और एंटी-इंटरफेरेंस क्षमता, और अंततः विभिन्न प्रकार के यूएवी की पहचान करने की उनकी क्षमता की सीमा को परिभाषित करते हैं।पता लगाने की सीमा प्रेषण शक्ति और एंटेना लाभ के साथ सकारात्मक रूप से संबद्ध है, न्यूनतम पता लगाने योग्य संकेत के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबंधित है, और लक्ष्य आरसीएस की एक चौथाई शक्ति के आनुपातिक है।विभिन्न आवृत्ति बैंडों के विद्युत चुम्बकीय गुण इन महत्वपूर्ण मापदंडों पर प्रभाव डालते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लक्ष्य पहचान की क्षमताओं का एक स्तरित भेदभाव होता है।

विशेष रूप से, एस-बैंड मध्यम-तरंग बैंड के भीतर पड़ने वाले 1015 सेंटीमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ 2 ̊4 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति सीमा को कवर करता है।इसका मुख्य लाभ वायुमंडल में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के कम प्रसार में है।, केवल 0.01~0.03 dB/km के क्षीणन गुणांक के साथ, मजबूत प्रवेश क्षमता प्रदान करता है। C-बैंड 4.75~7.5 सेंटीमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ 4~8 GHz की आवृत्तियों पर काम करता है,मध्यम और छोटी तरंगों के बीच संक्रमण क्षेत्र में बैठेएक्स-बैंड 812 गीगाहर्ट्ज की आवृत्तियों को 2.53.75 सेंटीमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ फैलाता है, जिसे लघु तरंग बैंड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।इसमें एक संकीर्ण बीमविड्थ और 1 मीटर से बेहतर रेंज रिज़ॉल्यूशन है, फिर भी वायुमंडलीय प्रसार में काफी अधिक हानि होती है (0.1~0.3 dB/km) और यह बारिश, बर्फ और कोहरे जैसी मौसम की स्थिति के प्रति बहुत अधिक संवेदनशील है।ये विशिष्ट बैंड विशेषताएं सीधे ड्रोन का पता लगाने की मुख्य आवश्यकताओं के अनुरूप हैं।: एस-बैंड लंबी दूरी की प्रारंभिक चेतावनी के लिए इष्टतम है, सी-बैंड संतुलित मध्यम दूरी की पहचान पर केंद्रित है, और एक्स-बैंड उच्च परिशुद्धता वाली छोटी दूरी की ट्रैकिंग में विशेषज्ञता रखता है।तीनों बैंड एक स्वाभाविक रूप से पूरक क्षमता प्रणाली बनाते हैं.

यह ध्यान देने योग्य है कि मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) की आरसीएस विशेषताओं और तरंगबैंड चयन के बीच एक महत्वपूर्ण इंटरैक्टिव संबंध है।सार्वजनिक आंकड़ों से पता चलता है कि माइक्रो-यूएवी का आरसीएस 0 तक कम हो सकता है।.001 से 0.005 वर्ग मीटर, छोटे यूएवी का आरसीएस लगभग 0.01 से 0.02 वर्ग मीटर है, और बड़े टोही-हड़ताल एकीकृत यूएवी का आरसीएस लगभग 0.1 वर्ग मीटर है।रडार रेंज समीकरण से प्राप्त, जब लक्ष्य का आरसीएस 0.1 वर्ग मीटर से गिरकर 0.01 वर्ग मीटर हो जाता है, तो उसी रडार की पहचान रेंज 40% से अधिक कम हो जाएगी; यदि आरसीएस 0.001 वर्ग मीटर तक गिरता है,पता लगाने की सीमा 60% से अधिक कम हो जाएगीयह नियम सीधे यह निर्धारित करता है कि एक्स-बैंड का उच्च संकल्प कम आरसीएस वाले माइक्रो-यूएवी की पहचान के लिए अधिक उपयुक्त है।जबकि एस-बैंड का लंबी दूरी का पता लगाने का लाभ इसे बड़े यूएवी लक्ष्यों पर लॉक करने के लिए बेहतर बनाता है.

2तीन प्रमुख वेवबैंड रडारों के फायदे, नुकसान और लागू परिदृश्य

(i) एस-बैंड रडार: व्यापक क्षेत्र के लिए प्रारंभिक चेतावनी के लिए "कम ऊंचाई वाले प्रहरी"

एस-बैंड रडार की मुख्य ताकत लंबी दूरी के पता लगाने और पर्यावरण के अनुकूल होने की इसकी दोहरी विशेषताएं हैं।यह 0 के आरसीएस के साथ मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) का पता लगा सकता है।.1 वर्ग मीटर की दूरी पर 15 से 25 किलोमीटर तक, और 1 वर्ग मीटर के आरसीएस के साथ बड़े यूएवी के लिए इसकी पहचान सीमा 30 किलोमीटर से भी अधिक हो सकती है।यह प्रभावी रूप से सीमा रेखाओं जैसे व्यापक सुरक्षा क्षेत्रों को कवर कर सकता है।, सैन्य ठिकानों, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और बड़े औद्योगिक पार्कों की परिधि, रक्षा प्रणाली को 3 से 8 मिनट की प्रारंभिक चेतावनी खिड़की प्रदान करता है,जो अवरोधन हथियारों की तैनाती और प्रतिक्रिया का समर्थन करने के लिए पर्याप्त हैइस बीच, एस-बैंड विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक्स-बैंड तरंगों की तुलना में बारिश, बर्फ और धुंध सहित प्रतिकूल मौसम की स्थिति में बहुत अधिक प्रवेश करती हैं।20 मिलीमीटर प्रति घंटे की वर्षा के तहत, इसकी पहचान सीमा केवल 10% से 15% तक कम हो जाती है, जिससे प्रकाश और मौसम संबंधी परिवर्तनों से महत्वपूर्ण हस्तक्षेप के बिना सभी मौसम और सभी समय में निरंतर संचालन संभव हो जाता है।बहु-लक्ष्य निर्धारण के संदर्भ में, पर्याप्त पावर मार्जिन और सिग्नल प्रोसेसिंग बैंडविड्थ के लिए धन्यवाद, एस-बैंड रडार एक साथ दर्जनों या सैकड़ों हवाई लक्ष्यों को ट्रैक कर सकता है,उसे छोटे पैमाने पर घेरने वाले यूएवी हमलों का मुकाबला करने की मौलिक क्षमता प्रदान करना.

हालांकि, इसके नुकसान समान रूप से प्रमुख और अपरिवर्तनीय हैं। सबसे पहले, रिज़ॉल्यूशन अपेक्षाकृत कम है। इसकी लंबी तरंग दैर्ध्य के कारण, इसकी बीम चौड़ाई आम तौर पर 1 से 2 डिग्री तक होती है,छोटे मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) की विस्तृत विशेषताओं को सटीक रूप से कैप्चर करना मुश्किल बनाता हैयह 0.1 वर्ग मीटर से कम रडार क्रॉस-सेक्शन (आरसीएस) वाले माइक्रो-यूएवी की पहचान करने में अत्यधिक कठिनाई का सामना करता है और उन्हें पक्षियों और गुब्बारों जैसे कम ऊंचाई वाले लक्ष्यों के साथ भ्रमित करने की प्रवृत्ति है।दूसराजटिल इलाकों में, जिनमें शहरी भवन समूह और पहाड़ी क्षेत्र शामिल हैं,भूमि से प्रतिबिंबित अव्यवस्था संकेत यूएवी गूंज संकेतों के साथ समान आवृत्ति विशेषताओं को साझा करते हैं, झूठे अलार्म की दर को बढ़ाता है। यहां तक कि उन्नत एल्गोरिदम जैसे कि मूविंग टारगेट इंडिकेशन (एमटीआई) और पल्स डोपलर (पीडी) पूरी तरह से अव्यवस्था हस्तक्षेप को फ़िल्टर नहीं कर सकते। तीसरा,उपकरण में बड़े आकार और उच्च बिजली की खपत है. एक विशिष्ट एस-बैंड चरणबद्ध एरे रडार का एंटीना आमतौर पर 2 से 5 वर्ग मीटर के क्षेत्र को कवर करता है और कई टन वजन करता है। इसके मोबाइल तैनाती के लिए समर्पित वाहनों या निश्चित पदों की आवश्यकता होती है,फ्रंटलाइन सामरिक मोबाइल रक्षा की मांगों को पूरा करने में विफलइसलिए, एस-बैंड रडार फिक्स्ड रणनीतिक और परिचालन पदों पर व्यापक क्षेत्र की प्रारंभिक चेतावनी के लिए अधिक उपयुक्त हैं, जो एंटी-यूएवी रक्षा प्रणालियों की "लंबी दूरी की आंखों" के रूप में कार्य करते हैं।

(II) सी-बैंड रडार: संतुलित प्रदर्शन के साथ एक बहुमुखी सर्व-राउंडर
अपनी मुख्य विशेषता के रूप में संतुलित प्रदर्शन की विशेषता के साथ, सी-बैंड रडार पता लगाने की सीमा और पहचान की सटीकता के बीच एक इष्टतम संतुलन प्राप्त करता है,इसे छोटे और मध्यम आकार के एंटी-यूएवी रक्षा प्रणालियों के लिए मुख्यधारा का विकल्प बना रहा हैयह 8 से 15 किलोमीटर की दूरी पर 0.1 वर्ग मीटर के आरसीएस वाले यूएवी और लगभग 4 से 6 किलोमीटर की दूरी पर 0.01 वर्ग मीटर के आरसीएस वाले माइक्रो-यूएवी का पता लगा सकता है।एस-बैंड और एक्स-बैंड रडार के बीच एक प्रदर्शन स्तरयह मध्यम आकार के क्षेत्रों जैसे औद्योगिक पार्कों, रसद पार्कों और बड़े आयोजन स्थलों के लिए सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।और यह भी बड़े पैमाने पर रक्षा प्रणालियों में एक मध्यम-छोटी दूरी के अंतराल को भरने के घटक के रूप में कार्य करता हैएस-बैंड रडार की तुलना में सी-बैंड रडार की तरंग दैर्ध्य कम होती है और इसकी बीम चौड़ाई 0.5 से 1 डिग्री तक संकुचित की जा सकती है, जिससे स्पष्ट रूप से बेहतर रिज़ॉल्यूशन मिलता है।यह उच्च परिशुद्धता के साथ यूएवी के उड़ान दृष्टिकोण और प्रक्षेपवक्र को ट्रैक कर सकता हैछोटे और मध्यम आकार के यूएवी के लिए 85 प्रतिशत से अधिक की पहचान सटीकता प्राप्त करता है। एक्स-बैंड रडार की तुलना में, यह वायुमंडलीय प्रसार कम होने का सामना करता है।20 मिलीमीटर प्रति घंटे की वर्षा के तहत, इसकी पहचान सीमा केवल 20% से 25% तक कम हो जाती है, जिससे इसे कठोर मौसम की स्थिति में मौसम के अनुकूल और अधिक स्थिर पहचान प्रदर्शन मिलता है।

सी-बैंड की सीमाएं मुख्य रूप से दो पहलुओं में परिलक्षित होती हैं। सबसे पहले, कम ऊंचाई पर अव्यवस्था को फ़िल्टर करने में दबाव बना रहता है। हालांकि यह एस-बैंड से बेहतर प्रदर्शन करता है, लेकिन यह कम ऊंचाई पर अव्यवस्था को फ़िल्टर करने के लिए दबाव बना रहता है।अव्यवस्था के संकेत अभी भी घनी इमारतों के समूहों और घनी वन क्षेत्रों जैसे जटिल वातावरण में पहचान की सटीकता को कम कर सकते हैंदूसरे, झूठे अलार्म की दर को कम करने के लिए रडार-इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल एकीकरण और रडार-एकोस्टिक एकीकरण जैसी मल्टी-सेंसर फ्यूजन प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता होती है।इसकी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप विरोधी क्षमता मध्यम हैचूंकि सी-बैंड नागरिक विमानन और उपग्रह संचार के लिए एक सामान्य आवृत्ति बैंड है, इसलिए यह नागरिक विद्युत चुम्बकीय संकेतों से हस्तक्षेप के लिए संवेदनशील है।तीव्र विद्युत चुम्बकीय प्रतिरोध वातावरण में, इसके संकेतों को दबाने या धोखा देने के लिए कमजोर हैं, जिससे ड्रोन लक्ष्यों की स्थिर पहचान कम हो जाती है।सी-बैंड रडार में एस-बैंड और एक्स-बैंड रडार के बीच का आकार और बिजली खपत स्तर होता है, वाहनों पर घुड़सवार मोबाइल तैनाती की अनुमति देता है। फिर भी, पोर्टेबल एक्स-बैंड रडार की तुलना में उनके पास पर्याप्त गतिशीलता और लचीलापन की कमी है।सी-बैंड रडार का संतुलित प्रदर्शन सबसे व्यापक अनुकूलन क्षमता प्रदान करता हैवे स्वतंत्र रूप से छोटे और मध्यम ड्रोन विरोधी रक्षा प्रणालियों का निर्माण कर सकते हैं, और समन्वित पूरकता प्राप्त करने के लिए बड़े रक्षा नेटवर्क में भी एकीकृत किए जा सकते हैं।

(III) एक्स-बैंड रडारः सटीक पहचान के लिए "लघु दूरी के शिकारी"

लघु तरंग दैर्ध्य विशेषताओं का लाभ उठाते हुए, एक्स-बैंड रडार सटीक ड्रोन पहचान और छोटी दूरी पर अवरोधन मार्गदर्शन के लिए मुख्य समाधान के रूप में कार्य करते हैं,उनके मुख्य ताकत उच्च संकल्प और मजबूत विरोधी अव्यवस्था प्रदर्शन के दोहरे सफलताओं में निहितइनकी बेहद कम तरंग दैर्ध्य के कारण इनकी बीम चौड़ाई 0.1 से 0.5 डिग्री तक कम हो सकती है और इनकी रेंज रिज़ॉल्यूशन 0.5 मीटर तक पहुंच सकती है।वे छोटे ड्रोन की विस्तृत विशेषताओं जैसे कि आकार प्रोफाइल और रोटर की संख्या को स्पष्ट रूप से अलग कर सकते हैं, और यहां तक कि 3 किलोमीटर की दूरी पर केवल 0.01 वर्ग मीटर के आरसीएस के साथ माइक्रो-ड्रोन की सटीक पहचान भी करते हैं। वे कम, धीमी,छोटे लक्ष्य जिनमें एफपीवी आत्मघाती ड्रोन और घूमने वाले गोला-बारूद शामिल हैंऔर इससे भी महत्वपूर्ण बात,एक्स-बैंड रडार घूर्णन वाले ड्रोन रोटरों द्वारा उत्पन्न माइक्रो-डोपलर आवृत्ति हस्ताक्षरों को निकालने में सक्षम हैं ताकि फिसलने वाले ड्रोन को जमीन की गड़बड़ी और पक्षियों जैसी हस्तक्षेप करने वाली वस्तुओं से सटीक रूप से अलग किया जा सकेउदाहरण के लिए, डेनमार्क का XENTA-C रडार रोटर माइक्रो-डोपलर सिग्नल का पता लगाकर फिसलने वाले ड्रोन के लिए 95% से अधिक की पहचान सटीकता प्राप्त करता है।कम ऊंचाई वाले छोटे लक्ष्यों की पहचान करने के मुख्य दर्द बिंदु को प्रभावी ढंग से संबोधित करना.

इसकी सबसे बड़ी कमजोरी इसकी छोटी पहचान सीमा में निहित है, जो वायुमंडलीय प्रसार हानि और मौसम संबंधी परिस्थितियों से काफी प्रभावित होती है: 0 के आरसीएस वाले यूएवी के लिए इसकी पहचान सीमा।1 वर्ग मीटर केवल 6 से 10 किलोमीटर है, जबकि 0.01 वर्ग मीटर के आरसीएस वाले माइक्रो-यूएवी के लिए पता लगाने की सीमा 3 किलोमीटर से कम है, जिससे यह केवल हवाई अड्डे के साफ क्षेत्रों जैसे कम दूरी के सुरक्षा परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है,महत्वपूर्ण सुविधाओं के मुख्य क्षेत्र, और बड़े पैमाने पर घटनाओं के स्थानों पर। गंभीर मौसम की स्थिति में, एक्स-बैंड रडार का प्रदर्शन गिरावट अधिक प्रमुख है। जब वर्षा 20 मिमी प्रति घंटे तक पहुंचती है,पता लगाने की सीमा 40% से 50% तक कम हो सकती है, और धुंधले मौसम में यह 60% से अधिक तक सिकुड़ सकता है।और जटिल विद्युत चुम्बकीय वातावरण में इसकी परिचालन स्थिरता हस्तक्षेप विरोधी प्रौद्योगिकियों पर निर्भर करती है जैसे कि आवृत्ति hopping और प्रसार स्पेक्ट्रमहालांकि, एक्स-बैंड रडार में वॉल्यूम और बिजली की खपत में उल्लेखनीय लाभ हैं। लघुकृत एक्स-बैंड रडार का एंटीना आकार 0 से कम हो सकता है।5 वर्ग मीटर का वजन 100 किलोग्राम से कम, और वे भी सामने की रेखा स्क्वाड्रन और वाहन पर घुड़सवार मोबाइल अनुप्रयोगों के लिए सामरिक स्तर की रक्षा मांगों को पूरा करने के लिए पोर्टेबल तैनात किया जा सकता है। तदनुसार,एक्स-बैंड रडार सामरिक लघु दूरी सटीक पहचान और अवरोधन मार्गदर्शन के लिए अधिक लागू होते हैं, एंटी-यूएवी रक्षा प्रणालियों में "रक्षा की अंतिम पंक्ति" के रूप में कार्य करता है।