ВИЯВЛЕННЯ ДРОНІВ ШЛЯХОМ ДЕТЕКТУВАННЯ ЕФЕКТУ МІКРО-ДОПЛЕРА
DOI:
https://doi.org/10.31891/2219-9365-2024-80-30Ключові слова:
квадрокоптер, DJI Mini 2, ефект мікро-Доплера, ефективна площа розсіювання, радар, розсіювання ЕМ хвиль, резонансАнотація
Робота присвячена вивченню ефекту мікро-Доплера для безпілотних літальних апаратів (БПЛА) на основі квадрокоптера DJI Mini 2. В той час як ефект Доплера застосовується для рухомих об’єктів, ефект мікро-Доплера може проявлятись і в статичних об’єктів, частини якого здійснюють мікрорухи – коливання, обертання, вібрації, тощо. Показано, що пропелер квадрокоптера по різному взаємодіє із електромагнітною (ЕМ) хвилею в залежності від своєї орієнтації згідно неї. Шляхом комп’ютерного моделювання в діапазоні частот від 2 до 30 ГГц показано наявність резонансної взаємодії ЕМ хвилі та пропелера, що відбувається в двох частотних діапазонах: (а) 5-12 ГГц, де довжина ЕМ хвилі співкратна довжині пропелера та (б) 18-25 ГГц, де довжина ЕМ хвилі співкратна ширині пропелера. Експериментальні дослідження, що проводились в сертифікованій безеховій камері в діапазоні частот 2-12 ГГц, наочно продемонструють як залежність значення ефективної площі розсіювання (ЕПР) від значення кута обертання, так і підтверджують резонансну природу розсіювання ЕМ хвилі, що підтверджується різким зростанням спектру ЕПР у діапазоні частот 8-11 ГГц.
Експериментальні дослідження в динаміці проводились за допомогою двох типів радарів: (а) радару неперервної хвилі, що було сконструйовано в лабораторних умовах та(б) комерційного радару типу AWR1642, що виготовляється компанією National Instruments. Для першого випадку було продемонстровано появу чіткої гармонічної складової, що виникає для нерухомого зависаючого в повітрі квадрокоптера – частота мікро-Доплера. У другому випадку показано, що при наявності достатнього рівня роздільної здатності, можна фіксувати мікроколивання, якими є пропелери, що обертаються, а отже визначати ефект Доплера для окремих частин пропелера, що також є ефектом мікро-Доплера.
Результати дослідження можуть бути використані як додатковий інструмент для детектування БПЛА, а також для їх класифікації, використовуючи часові або спектральні характеристики отриманих сигналів як унікальні маски для різних типів безпілотних літальних апаратів.
