Эффективная защита периметра объектов от атак беспилотников

В настоящей статье рассматриваются подходы, позволяющие наиболее эффективно выбрать способы защиты и минимизировать риски от применения специальных технических средств противодействия беспилотникам.

Последние несколько лет вывели беспилотные воздушные суда на новый уровень практического применения как в сфере безопасности объектов, так и для нанесения с воздуха террористических или диверсионных атак.
Возложенные на службы безопасности крупных топливно-энергетических или промышленных объектов обязанности по защите от беспилотников на практике сталкиваются с нормативными барьерами, законодательной неопределенностью и отсутствием четких критериев при выборе технических средств и методов защиты верхней полусферы объекта.

Военные операции как драйвер развития технологий 4.0

Для того чтобы эффективно противостоять новым угрозам от беспилотных воздушных судов (БВС), требуется в первую очередь понимание типов угроз, которые они несут для безопасности объекта, а также какими техническими характеристиками обладают соответствующие беспилотники. Современные дроны устроены по-разному, и от того, какие технологии в них заложены, во многом зависит их способность реализовывать угрозы объектам. Заглянув внутрь современных беспилотников, можно отметить передовые решения, обеспечивающие их эффективность: бортовой искусственный интеллект (нейросетевые технологии), защищенные каналы связи, мультиспектральные сенсоры и инерциальные системы навигации, позволяющие продолжить полет при отсутствии (глушении) сигналов спутниковых навигационных систем (СНС). Такие возможности беспилотникам дал переход мировой экономики на технологии Индустрии 4.0, сопровождаемый активной кооперацией производителей микроэлектроники, комплектующих и программного обеспечения.

Стремительный рост решений Индустрии 4.0 привел к качественной трансформации рынка беспилотных воздушных судов (БВС) и беспилотных авиационных систем (БАС). Наиболее заметны такие изменения на рынке БВС и БАС двойного назначения.

Сегодня передовые робототехнические технологии, системы дополненной реальности, искусственный интеллект и большие данные стали основой для развития новых беспилотных технологий. Эту тенденцию можно отнести и к развитию систем защиты объектов. При высоком уровне интеграции подсистем безопасности объекта в единое информационное пространство системы сбора и обработки информации (ССОИ) наблюдается качественный рост эффективности внедряемых технологий. Эффективность от такой трансформации достигает максимальных значений именно при задействовании всех составляющих Индустрии 4.0.

Важно отметить, что подобная трансформация не может быть достигнута за счет модернизации существующих технологий и промышленного уклада. Переход требует создания новых отраслей, профессий, технических решений и законодательной базы.

Верхняя полусфера. Задачи защиты объектов

Существующие технологии изготовления малоразмерных летательных аппаратов и доступность комплектующих на рынке позволяют сегодня не только исследовать уязвимости физической защиты объектов с воздуха, но и непосредственно доставлять взрывчатые или отравляющие вещества с помощью дронов.

Количество выпускаемых мелкими мастерскими дронов, способных нести такую угрозу, достигает тысяч в месяц (в среднем один сборщик собирает 60–100 боевых дронов в месяц). Несомненно, риски применения таких угроз против гражданской инфраструктуры и промышленных объектов возрастают с каждым днем.

Активное применение технологии 3D-печати позволяет адаптировать конструкцию дронов под конкретные боевые задачи, и если раньше на разработку новых образцов уходили месяцы, то сегодня этот процесс происходит непрерывно, постоянно совершенствуя летно-технические характеристики беспилотников, целевые нагрузки и системы сброса.
В этой связи необходимо контролировать верхнюю полусферу над объектами, обеспечивая в первую очередь защиту от малоразмерных летательных аппаратов.

В текущей ситуации существует несколько типов угроз с воздуха объектам промышленности и ТЭК:

• разведывательные дроны для анализа реакции сил и средств защиты;
• FPV-дроны для прицельного огневого поражения;
• электрические крылья для скрытого наблюдения или атаки;
• электрические мультикоптеры для сброса;
• самолеты большого радиуса действия на ДВС, включая самолеты вертикального взлета и посадки (VTOL);
• барражирующие боеприпасы (БПБ).

Зачастую массированная угроза реализуется при задействовании нескольких однотипных беспилотников (роем) или сочетанием различных типов дронов. В основе построения эффективной защиты лежит комбинирование обнаружения и противодействия перечисленным угрозам.

Пример интерфейса НСУ коптера, оснащенного видеокамерой и тепловизором

Типы беспилотных угроз с воздуха

Разведывательные дроны для анализа реакции сил и средств защиты представлены, как правило, небольшими мультикоптерами или летающими крыльями.

1. Электрический самолет-разведчик (летающее крыло) отличает отсутствие боевой части, наличие одного или нескольких фотосенсоров, малошумный двигатель, запись во внутреннюю память и/или канал передачи видео с шифрованием на расстояние до 60 км, радиопрозрачность корпуса для снижения заметности на РЛС.

Для противодействия данному типу БПЛА наиболее эффективны методы глушения сигналов СНС или их подмена (спуфинг). Воздействие на канал управления неэффективно. За счет небольшой скорости и высоты полета (как правило, до 500 м) подобные дроны могут быть нейтрализованы огнестрельным оружием.

2. Миниатюрный коптер для разведки, как правило, выполнен на базе серийно выпускаемых квадрокоптеров известных марок. У него отсутствует боевая часть, есть один или несколько фотосенсоров. Для данного БПЛА характерна малошумность и малозаметность для РЛС, программно отключенные габаритные огни и ограничения по запретным зонам, высоте полета, мощности передаваемого сигнала, программно скрытый ID-номер. Дрон производит запись во внутреннюю память и/или осуществляет передачу видео с шифрованием на расстояние до 10 км. Наличие связи с оператором позволяет глушить каналы управления и СНС миниатюрных коптеров.

Для защиты от определения координат аэроскопами (специализированная аппаратура наблюдения за коптерами) в такие дроны устанавливают дополнительные платы смещения координат (аэроскопу выдаются ложные координаты) и аппаратной разблокировки полета при пропадании сигналов со спутников. Для обеспечения более качественной связи в них также могут быть встроены модули усиления сигналов управления (аппаратные бустеры).

К сожалению, большинство таких дронов остаются незамеченными для служб безопасности. Исключение составляют сценарии, при которых нарушитель умышленно провоцирует реакцию сил охраны объекта с целью оценить наличие и эффективность технических средств обнаружения и противодействия дронам.

3. Электрический дрон-камикадзе оснащен небольшой боевой частью, характеризуется отсутствием или наличием одного фотосенсора, имеет малошумный двигатель и радиопрозрачность корпуса для снижения заметности на РЛС. Время полета до двух часов. Радиус действия до 100 км. Запуск с руки или катапульты. Как правило, полет осуществляется автономно. Противодействие такому типу осуществляется аналогично летающим крыльям.

Развитое программное обеспечение наземных станций управления (НСУ) беспилотниками позволяет оператору дрона отслеживать его перемещение и получать видео- и фотоизображения посредством зашифрованных каналов передачи в реальном времени.

4. Отдельно стоит рассмотреть барражирующие боеприпасы (БПБ), также известные как дроны-камикадзе или дроны-самоубийцы. БПБ оснащены целым рядом усовершенствованных датчиков, систем наведения и взрывных боеголовок, которые позволяют им обнаруживать, отслеживать и поражать важные цели с высочайшей точностью. БПБ могут быть построены и на базе типовых БВС с прикрепленной взрывчаткой, которые отправляются на потенциальную камикадзе-миссию, и даже могут быть сконструированы из готовых коммерческих квадрокоптеров с взрывчаткой.

БПБ специального назначения отличаются более сложными возможностями полета и управления, оптимизированными размерами и конструкцией боевой части, а также бортовыми датчиками для обнаружения целей.

Некоторые БПБ используют человека-оператора для обнаружения целей, в то время как другие могут функционировать автономно, выявляя цель и производя атаки без вмешательства человека. Существует также практика, при которой целеуказание поступает с другого дрона, ведущего аэроразведку на оперативной арене.

БПБ запускаются со скрытой безопасной позиции с очень малой заметностью, летят в район цели, барражируют над целью, обнаруживают цели и наносят удар точно, как только появляется возможность, даже если цель появляется только на мгновение. Если оперативная ситуация изменится в последнюю минуту, оператор может прервать задание в воздухе, вернуться в режим праздношатания, назначить другую цель или повторно поразить ту же цель, когда условия будут более благоприятными, или полностью остановить задание.

Противодействовать БПБ на самом объекте крайне затруднительно, и при угрозе их применения следует рассматривать варианты защиты наиболее уязвимых элементов объекта специализированными инженерными заграждениями (козырьками, сетками, решетками и т.п.) а также самосрабатывающими огнетушителями для минимизации ущерба.

5. FPV-дроны (first person view – вид от первого лица) для прицельного поражения целей. Данный класс дронов представляет одноразовый электрический квадрокоптер, управляемый через VR-очки, способный наносить высокоточные удары, летя на предельно малой высоте.
Такой дрон управляется оператором вручную по видеоизображению, транслируемому на мониторы шлема, что требует от оператора специализированной подготовки. Нужную траекторию по всем плоскостям оператор контролирует самостоятельно, поэтому большинство датчиков для стабилизации полета и приемник СНС отсутствуют за ненадобностью, что сильно снижает стоимость дрона.

Основной задачей противодействия FPV-дронам является подавление радиоканала управления и передачи видео.

6. Более тяжелые БПЛА с взрывчатыми веществами способны переносить крупные электрические мультикоптеры. Отличительная особенность таких дронов – это способность подниматься на значительную высоту и "перепрыгивать" рубеж РЭБ-защиты. Как и FPV-дронам, такому классу крайне трудно противодействовать.

В завершение обзора дронов, представляющих угрозу, выделим БВС самолетного типа вертикального взлета и посадки (VTOL) для доставки взрывчатых веществ на большие расстояния. Данные БВС сочетают в себе преимущества полета самолета на большие расстояния с возможностью взлета и посадки с неподготовленных площадок.

VTOL не требует катапульты, легок в сборе и может преодолеть до 500 км. Вес груза – до 15 кг. Способен нести несколько БПБ. Большой отсек внутри фюзеляжа позволяет разместить разнообразное навигационное оборудование, включая системы с искусственным интеллектом (ИИ) для поиска целей и автономного сброса.

Приведенный обзор типов БВС, способных нести угрозу крупным топливно-энергетическим или промышленным объектам, показывает, насколько разнообразны БВС по своим ТТХ, тактике применения и возможностям.

Упреждение угроз

Современные БВС двойного назначения реализуют технологии Индустрии 4.0 на базе глубоко интегрированных электронно-вычислительных систем, включающих нейросетевые модули с ИИ.

Такие системы обладают развитым функционалом и продвинутыми возможностями навигации, помехоустойчивой цифровой связи, поиска и обнаружения целей.

Возможности современных беспилотников в первую очередь определяются уровнем развития их электронных бортовых систем и во вторую – характеристиками носителя. Это принципиальное отличие произошедшей технологической революции.

Для создания эффективной защиты периметра объектов от атак беспилотников с воздуха требуется специализированная классификация новых типов угроз. Такая классификация позволит разграничить полномочия силовых структур и служб безопасности объектов при принятии решений и ликвидации угроз.

В настоящее время определенную трудность представляет ситуация, при которой невозможно установить принадлежность беспилотника. Большую значимость в мониторинге воздушной обстановки призваны сыграть создаваемые региональные и отраслевые операторы беспилотных воздушных судов, осуществляющих эксплуатацию парка БВС в интересах государственных и коммерческих заказчиков. Системы мониторинга таких операторов позволят оперативно информировать органы власти и силовые структуры о легальных БВС, оборудованных специализированными ответчиками, а дроны, не отвечающие требованиям безопасности, будут автоматически расцениваться как угроза.

Мультирубежность – новый подход к безопасности

Классические принципы эшелонированной защиты предполагают использование нескольких фиксированных рубежей безопасности (обнаружения или охраны). Использование нескольких рубежей повышает устойчивость систем безопасности и физической защиты к угрозам. Подобный подход можно использовать и при построении систем физической защиты верхней полусферы, где на первом рубеже происходит обнаружение, а на последующих противодействие. Однако реализация подобных систем по классической схеме может быть крайне затратной, а по факту использования – малоэффективной.

В то же время особое внимание при выборе способов и технологий противодействия угрозам атак с воздуха следует уделить времени, необходимому для обнаружения угрозы и принятия мер по противодействию, поскольку в большинстве случаев счет идет на минуты, а иногда и секунды.

Наиболее приемлемой в такой ситуации может стать дополнение существующей системы безопасности новыми виртуальными (динамическими) рубежами. Это позволяет наращивать защищенность объекта без внесения существенных изменений в существующие решения по защите периметра и, таким образом, преодолеть часть нормативных ограничений.

Переход к такой мультирубежной модели позволяет реализовать риск-ориентированную модель защиты при сохранении базового уровня защищенности объекта.

Сквозные цифровые технологии позволяют вести постоянный контроль основных показателей риска и защищенности, работать на упреждение негативных ситуаций на основе сбора объективной, актуальной и полной информации и ее обработки средствами ИИ в режиме реального времени.
Автоматизация основных процедур мониторинга и реагирования при применении ИИ повышает готовность к нейтрализации угроз наравне с проведением тренировок и учений.

Противодействие беспилотникам

Обнаружение БПЛА возможно несколькими способами, включая основные:

• активную радиолокацию;
• визуальное наблюдение (в видимом и инфракрасном диапазонах);
• пассивную радиолокацию (радиоразведку);
• акустический мониторинг;
• идентификацию посредством приема сигналов бортовых ответчиков.

Современные системы технического зрения позволяют распознать тип БВС по силуэту, системы радиоразведки – определить тип по характерным частотным сигналам управления и передачи видео, РЛС – по эффективной площади рассеяния (ЭПР) и скорости движения дрона.

После обнаружения, а также возможного распознавания и идентификации цели требуется оперативно принять решение об эффективном противодействии. При этом важно минимизировать человеческий фактор и задействовать системы поддержки принятия решений.

Наиболее сложными для обнаружения являются аппараты малого и легкого классов, так как:

• малые размеры и высоты полета затрудняют обнаружение, сопровождение, идентификацию и противодействие БВС на фоне рельефа местности и объектов инфраструктуры;
• высокие скорости полета и маневренность уменьшают время накопления информации, достаточное для обнаружения цели, сокращают время на принятие решения.

Для противодействия малым дронам стали все чаще использовать антидронные ружья. Низкая стоимость и доступность на рынке сделали эти средства РЭБ крайне популярными. При выборе антидронного ружья следует обращать внимание на:

• частоты, на которых работает ружье;
• мощность, излучаемую в каждый диапазон частот;
• емкость аккумуляторов;
• дальность действия;
• надежность конструкции, форму, эргономику, вес;
• наличие качественного прицела (коллиматора);
• встроенный функционал анализа частот и определения направления противодействия.

Основным недостатком антидронных ружей является небольшой радиус действия и способность противодействовать преимущественно дронам, оснащенным стандартным приемником СНС, и каналам управления на заранее известных частотах. Для эксплуатации таких систем оператор должен обладать базовыми знаниями в области систем связи и навигации БВС, иметь в своем арсенале компактный детектор обнаружения дронов.

Высокотехнологичные модели ружей имеют встроенный анализатор частот, позволяющий засечь сигнал от дрона и автоматически выбрать наиболее эффективный набор частот для противодействия. Некоторые модели оснащены локатором, позволяющим оценить точность прицеливания на источник сигнала дрона.

Комплексная мобильная система обнаружения и противодействия

Комплексный подход

Профессиональные технические решения на базе мобильных и стационарных систем имеют в своем составе развитую систему пеленгации и синтезирования сигналов противодействия. Преимуществом мобильных систем является возможность их быстрого развертывания на местности в наиболее уязвимых направлениях атак на объект.

Практика показала, что те службы безопасности и охраны крупных топливно-энергетических или промышленных объектов, которые применяют в своем арсенале собственные охранные БВС для мониторинга целостности периметра и прилегающих к объекту территорий, обладают на порядок большими компетенциями в оценке и противодействии угрозам с воздуха по сравнению с объектами, где дроны для охраны не используются.

Сочетание применения БВС для охраны и использования противодронных систем позволяет выстроить наиболее эффективную защиту периметра. Охранные БВС, сенсоры которых интегрированы в существующую ССОИ, формируют дополнительный динамический рубеж охраны. Реализация мультирубежной системы наблюдения и противодействия позволяет быстрее запустить сквозные цифровые технологии безопасности и преодолеть существующие административные и технологические барьеры.

Мультирубежная система обнаружения и противодействия

Заключение

В текущий момент наблюдается рост рынка беспилотных воздушных судов двойного назначения и систем противодействия дронам. На этапе стремительного развития технологий нецелесообразно ожидать стандартизации и нормативного государственного регулирования.
Решение лежит в плоскости оптимального подбора существующих на рынке технологий, систем противодействия, а также применения противодронных инженерных заграждений и охранных беспилотников.

Описанный системный подход построения защиты крупных топливно-энергетических или промышленных объектов позволит при оптимальных затратах значительно увеличить показатели эффективности существующих систем безопасности и обеспечить должный уровень защищенности от атак с воздуха.

Изображения предоставлены автором

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 4/2023

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>

Фото: ru.freepik.com