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Jul 01, 2023

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Tecnologías modernas contra drones: un estudio de caso lituano Por Donatas Palavenis Cada vez se encuentran vehículos aéreos no tripulados más avanzados con sistemas de navegación cada vez más complejos, capaces de transportar grandes cargas

Tecnologías modernas contra drones: un estudio de caso lituano

Por Donatas Palavenis

Cada día se encuentran vehículos aéreos no tripulados cada vez más avanzados con sistemas de navegación cada vez más complejos, capaces de transportar grandes cargas, lo que permite ampliar la funcionalidad de los vehículos aéreos no tripulados. Los UAV están ampliamente distribuidos por todo el mundo y se utilizan de forma intensiva en diferentes campos, incluido el de la seguridad. Están fácilmente disponibles y se pueden actualizar fácilmente. Por tanto, no es de extrañar que los C-UAV sean cada vez más relevantes para proteger contra los UAV. La guerra en Ucrania también puso de relieve la importancia de los UAV y, al mismo tiempo, la necesidad de los sistemas C-UAV. Durante la guerra, los vehículos aéreos no tripulados se utilizan a menudo para la recopilación de inteligencia, el ajuste de disparos, la transmisión de datos, la guerra electrónica y la destrucción cinética de objetivos.

Cabe señalar que los sistemas C-UAV actuales no son muy fiables contra los UAV militares, los UAV suicidas y los UAV que utilizan inteligencia artificial. Actualmente, los sistemas C-UAV están un paso por detrás de los UAV, pero en el futuro, esta brecha disminuirá debido al uso de métodos más eficientes de recopilación de evidencia y análisis técnico.

¿Cómo funcionan los sistemas C-UAV modernos?

En general, los sistemas C-UAV constan de varios componentes. En primer lugar, el sistema consta de varios sensores, por ejemplo electroópticos, térmicos, acústicos, de radiofrecuencia y de radar, cuya información recibida se combina para aumentar la probabilidad de detectar e identificar vehículos aéreos no tripulados. Los sistemas C-UAV tienen un componente de gestión y liderazgo, un componente de medidas de impacto cinéticas y no cinéticas (efectores) y un subsistema de las interfaces necesarias que garantiza el intercambio de datos y el funcionamiento continuo de todo el sistema. Los sistemas C-UAV también incluyen conjuntos de herramientas y subsistemas que permiten registrar información y analizarla posteriormente.

La solución C-UAV Falcon Shield de Leonardo se utiliza en el Reino Unido e Italia

(imagen de: shorturl.at/uxzBH)

Los siguientes tipos de sensores se utilizan habitualmente en los sistemas C-UAV:

• Sensores acústicos/ultrasónicos: detectan vehículos aéreos no tripulados reconociendo los sonidos únicos que emiten sus motores.

• Sensores electroópticos: identifican y rastrean vehículos aéreos no tripulados en función de su representación visual.

• Sensores infrarrojos: identifican y rastrean vehículos aéreos no tripulados en función de su señal de calor, incluidas condiciones de poca luz, como de noche o bajo una densa capa de nubes.

• Radar: detecta UAV basándose en una firma de radar única, que se produce cuando el UAV choca con los pulsos de radiofrecuencia emitidos por el elemento emisor. El radar utiliza además algoritmos destinados a distinguir el UAV de otros objetos pequeños que vuelan a baja altura, por ejemplo, pájaros.

• Sensores de radiofrecuencia: detectan señales electromagnéticas en el entorno y buscan vehículos aéreos no tripulados o sus operadores que emitan señales específicas.

• LiDAR: similar al radar, LiDAR detecta vehículos aéreos no tripulados basándose en las señales que regresan de los vehículos aéreos no tripulados reflejados. A diferencia del radar, LiDAR utiliza un tipo diferente de frecuencia.

Efectores utilizados en sistemas C-UAV:

• Interferencia de radiofrecuencia: se interrumpe la comunicación por radiofrecuencia entre el UAV y su operador.

• Perturbación del sistema de navegación global: se altera la señal recibida por el UAV del satélite utilizado para la navegación.

• Spoof: permite controlar o redirigir un UAV dándole una conexión o enlace de navegación falso.

• Deslumbramiento: el uso de un haz de luz de alta intensidad o un láser "deslumbra" la cámara del UAV.

• Uso de un láser: mediante el uso de energía dirigida se afectan segmentos o sensores importantes del cuerpo del UAV.

• Uso de microondas de alta potencia: dirige un pulso de energía de microondas de alta intensidad al UAV, desactivando así los sistemas electrónicos del UAV.

• Uso de redes: diseñadas para enredar físicamente el UAV y sus rotores.

• Utilizar municiones de diversos calibres y modificaciones.

• Utilización de misiles guiados.

• UAV en colisión: un UAV especialmente diseñado para colisionar con el UAV de un oponente.

Tendencias globales y competencias de los fabricantes lituanos.

El mercado global de sistemas C-UAV está dominado por fabricantes de cuarenta países, que se encuentran en EE. UU. (que ocupan el 33% del mercado de C-UAV), el Reino Unido (10%) e Israel (7%). Más de la mitad de los C-UAV producidos utilizan sensores pasivos y los sistemas casi siempre están diseñados para funcionar desde tierra. Cabe destacar que la mitad de los sistemas utilizan dos o más tipos de sensores. El 40% de los sistemas C-UAV utilizan radares, el 40% sensores electroópticos e infrarrojos y el 13% C-UAV utilizan sensores acústicos para detectar el UAV enemigo. En cuanto al uso de efectores en los C-UAV, los más populares son los efectores no cinéticos (71%), de los cuales los bloqueadores de radiofrecuencia (51%) o del sistema de navegación global (31%) son los más utilizados. Sólo el 11% de todos los C-UAV dependen de efectores de impacto cinéticos, mientras que el 7% de los C-UAV utilizan UAV en colisión. Cabe señalar que algunos C-UAV o soluciones de sensores que se ofrecen en el mercado aún no han alcanzado el nivel necesario de desarrollo tecnológico para proteger completamente contra la amenaza contemporánea de los UAV.

Las empresas estadounidenses producen sistemas C-UAV móviles y desplegables que tienen un sistema de guerra electrónica instalado y efectores cinéticos (cañón de 30 mm y misil Coyote Block2).

(imágenes de: shorturl.at/bCJPX; shorturl.at/hkstQ)

Los fabricantes lituanos también participan activamente en el mercado de C-UAV y pueden ofrecer soluciones individuales e integradas. El más conocido es JSC "NT Service", que fabrica efectores portátiles que interfieren con las radiofrecuencias, "EDM4S", y puede ofrecer sistemas estacionarios que funcionan en un radio de hasta 10 km, así como soluciones móviles. En las soluciones ofrecidas por "NT Service", los vehículos aéreos no tripulados se determinan mediante sensores de radar, electroópticos y de radiofrecuencia. El Instituto Báltico de Tecnologías Avanzadas también lleva a cabo investigaciones en este campo junto con los socios que participan en el proyecto del Fondo de Defensa de la UE "Sistema europeo conjunto para contrarrestar los sistemas aéreos no tripulados" (JEY-CUAS). Este proyecto tiene como objetivo mejorar las tecnologías existentes a nivel de subsistema y sistema, que se combinarían utilizando la arquitectura modular de TSI. Investigadores y empleados del Instituto Báltico de Tecnologías Avanzadas están desarrollando una solución basada en inteligencia artificial que permitirá la detección de UAV utilizando datos sintetizados derivados de sensores electroópticos y radares especializados para la detección de UAV y capaces de distinguir objetos UAV de otros extraños. objetos.

Producción y uso del efector portátil "EDM4S" producido por JSC "NT Service" que interfiere con las frecuencias de radio

(fotos de: shorturl.at/bouD3)

Amenazas futuras y cambios tecnológicos que permitirán un uso más amplio de los UAV

Las amenazas futuras están asociadas principalmente con enjambres de vehículos aéreos no tripulados, cuyo funcionamiento se sincronizará mediante inteligencia artificial, por lo que será posible un ataque desde todas las direcciones al mismo tiempo. Además de lo que podemos ver ahora, los UAV estarán armados con varios tipos de efectores cinéticos que podrán infligir daños sustanciales. A medida que los motores de los vehículos aéreos no tripulados sean más grandes y más eficientes, también aumentará la cantidad de explosivos lanzados y la distancia hasta el punto de impacto. Los vehículos aéreos no tripulados serán más resistentes a la defensa aérea, ya que se utilizarán sistemas autónomos, por lo que se reducirá la necesidad de intercambiar datos durante el vuelo. Esto reducirá la posibilidad de detectar una firma de radio. Además, las últimas tendencias en el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados militares indican que el fuselaje de los vehículos aéreos no tripulados recientemente desarrollados puede debilitar las firmas acústicas, de radar, infrarrojas y visuales.

Actualmente se presta mucha atención a aumentar el nivel de automatización de los vehículos aéreos no tripulados. Se espera que en un futuro próximo muchos vehículos aéreos no tripulados puedan percibir el entorno a partir de datos contextuales, evitar de forma independiente colisiones con vehículos aéreos no tripulados cercanos u otros obstáculos y poder operar armoniosamente en un enjambre coordinando acciones entre ellos.

Otro desafío será la proliferación masiva de vehículos aéreos no tripulados suicidas con algoritmos de inteligencia artificial integrados que no requieren intervención humana antes de destruir objetivos. Como resultado, entre la primera detección de UAV y el ataque coordinado del enjambre de UAV, habrá un período de tiempo muy corto durante el cual los sistemas de defensa tendrán que neutralizar las amenazas de forma independiente.

Soldados de las fuerzas de operaciones especiales del Reino Unido se entrenan para controlar enjambres de drones

(imagen de: shorturl.at/bCQXY)

Se cree que en el futuro los enjambres de vehículos aéreos no tripulados aumentarán y estarán formados no sólo por vehículos aéreos no tripulados del mismo tipo y tamaño, sino también por vehículos aéreos no tripulados grandes y pequeños equipados con diferentes armas y sensores. Por ejemplo, un enjambre de al menos mil unidades de UAV, en el que una parte de los UAV utilizará sensores para identificar y rastrear objetivos, compartiendo información con el resto del enjambre; otros vehículos aéreos no tripulados realizarán tareas de guerra electrónica; y los UAV restantes neutralizarán los objetivos identificados.

En términos de intercambio de datos entre el UAV y el centro de control, la nueva red 5G, que ya se está implementando, ofrece descargas de datos más rápidas y una latencia extremadamente baja. Esto permite una conexión en tiempo real cuando, por ejemplo, se pueden transmitir secuencias de vídeo con calidad Ultra HD 4K. El mencionado sistema también permite la conexión de sistemas de realidad aumentada. Se utilizarán sistemas de inteligencia artificial y aprendizaje automático para procesar cantidades tan grandes de datos. Se cree que el estándar 6G, que aún está en desarrollo, permitirá la aparición de un nuevo tipo de sistema de navegación, que permitirá a los UAV funcionar eficazmente en interiores y mejorar aún más el rendimiento de los UAV en el enjambre.

¿Cómo se desarrollarán los sistemas C-UAV en el futuro?

Los fabricantes e investigadores de sistemas C-UAV que operan en el mercado ofrecen innovaciones, pero en muchos casos se ve que las soluciones tecnológicas propuestas requieren incluso una madurez tecnológica, que aún requiere un cierto período de tiempo para alcanzarse.

A medida que se desarrollan las tecnologías, es necesario evaluar otros parámetros importantes de los UAV que permitan su identificación. En términos de tecnología de radar, se sabe que los reflejos de los UAV en una pantalla de radar dependen de sus dimensiones totales. Actualmente, los investigadores están trabajando para ampliar los límites de la identificación y quieren que las características de los UAV, como los materiales utilizados, el tamaño y el número de hélices, se evalúen mediante el análisis de los reflejos del radar. Todos los UAV tienen una determinada firma acústica, que depende del tamaño del UAV, su velocidad, el número de rotores utilizados, el tamaño y el número de revoluciones. Aunque una firma acústica puede medirse fácilmente, su identificación está muy influenciada por el medio ambiente, es decir, el viento, las precipitaciones, el terreno y la vegetación. Para reducir el ruido acústico e identificar la firma del UAV se están buscando nuevas tecnologías y metodologías. Además, no sólo la calidad de las cámaras utilizadas, sino también su capacidad para seguir el movimiento dinámico del UAV, tiene una influencia significativa en el reconocimiento del UAV, si se identifica visualmente. También se presta atención a la determinación de la firma infrarroja cuando se utilizan diferentes tipos de UAV y si los UAV operan durante el día. Actualmente, cada vez más fabricantes de vehículos aéreos no tripulados utilizan antenas direccionales, lo que les permite reducir la firma de radiofrecuencia emitida. Además, la firma de radio emitida por el componente eléctrico interno de los UAV recientemente desarrollados es baja, por lo que los investigadores están tratando de descubrir nuevas técnicas para identificar firmas de radiofrecuencia de bajas emisiones.

Una parte del sistema de defensa aérea L-MADIS instalada en un vehículo todoterreno ligero del Cuerpo de Marines de EE. UU.

(imagen de: shorturl.at/aESTU)

Debido a los cambios tecnológicos, también serán necesarias mejoras en todas las etapas del sistema C-UAV (preparación-prevención-conciencia situacional-respuesta-acciones posteriores al evento).

En la etapa de preparación, será necesario un conocimiento más detallado del entorno circundante, por lo que será muy importante la disposición inicial de los sensores y efectores, que deberán estar situados en las direcciones esperadas de aproximación del UAV enemigo, la compatibilidad electromagnética. del equipo utilizado para la neutralización y del equipo utilizado por las propias fuerzas. Además, debe considerarse la integración del sistema C-UAV con otros subsistemas de sensores y sistemas de control y mando disponibles.

En la etapa de prevención, será necesario utilizar un conjunto de medidas para reducir la probabilidad del incidente y la magnitud del daño potencial. Esta etapa incluye medidas activas y pasivas como leyes regulatorias, permisos, señales de advertencia, licencias de piloto e inteligencia.

Es necesario mejorar el conocimiento de la situación, es decir, el conocimiento exacto de la disposición de los vehículos aéreos no tripulados que participan en la batalla. No sólo serán necesarios nuevos sensores sino también conectarlos a la red. Es necesario desarrollar algoritmos innovadores y partes de subsistemas de control.

Se supone que será necesario un nuevo tipo de contramedidas, conjuntos de medidas o efectores únicos, que deberán ser baratos y estar rápidamente preparados para su funcionamiento, así como medidas que permitan predecir la intención del UAV. La nueva generación de sistemas de respuesta deberá tener la opción de utilizar varios efectores para no consumir más recursos de los necesarios para neutralizar un tipo concreto de UAV. Es probable que, debido a la necesidad de responder en un período de tiempo muy corto, las decisiones las tome un sistema totalmente automatizado que funcione sin mucha intervención humana.

La etapa de acción posterior al evento está destinada a un análisis metódico y detallado del evento ocurrido, por lo que en el futuro tendrá como objetivo mejorar la eficiencia de la recopilación de información, así como la investigación de las respuestas humanas ante determinados eventos. Los futuros sistemas C-UAV deberían permitir el registro de eventos y su reproducción con fines de análisis en una visualización geográfica 3D. Además, el sistema debe proteger la evidencia física y digital.

Preparación de las Fuerzas Armadas de Lituania para el cambio tecnológico en el entorno UAV/C-UAV

Desde 2016, las Fuerzas Armadas de Lituania han estado desarrollando constantemente las capacidades de los sistemas UAV y C-UAV. También a partir de 2021 comenzó el desarrollo de la capacidad de los vehículos aéreos no tripulados suicidas.

Productos UAV de la empresa estadounidense Aerovironment.

(imagen de: shorturl.at/AMUV6)

De fuentes abiertas se sabe sobre las últimas adquisiciones de vehículos aéreos no tripulados por parte de las Fuerzas Armadas de Lituania. Los sistemas de drones de combate fabricados en Estados Unidos "Switchblade 600" y "Switchblade 300" están disponibles para su compra. Actualmente, 26 juegos de vehículos aéreos no tripulados "mini" y nueve juegos de vehículos aéreos no tripulados "pequeños" siguen bajo contratación pública por un importe total de 36 millones de euros. Es probable que las Fuerzas Armadas de Lituania amplíen el parque de vehículos aéreos no tripulados adquiriendo sistemas UAV de Clase III, lo que dará a los soldados lituanos una mayor libertad de acción durante el conflicto. En este caso, se evaluaría la posibilidad de adquirir modelos "MQ-9A/B" y "MQ-1C ER" de fabricación estadounidense o sistemas UAV de otros fabricantes de la OTAN/UE. Cabe mencionar que las Fuerzas Armadas de Lituania no siempre buscan comprar vehículos aéreos no tripulados disponibles, sino que también crean las condiciones para que los fabricantes, centros de investigación y entusiastas locales desarrollen y ofrezcan soluciones nacionales de vehículos aéreos no tripulados. Por ejemplo, en 2022 se anunció una licitación de hasta 300.000 euros para el desarrollo de un proyectil volador de nivel táctico capaz de destruir vehículos con blindaje ligero y/o mano de obra en el campo de batalla. El proyecto debe estar terminado en un plazo de 27 meses.

En cuanto a las capacidades de los sistemas C-UAV, se informa que "NT Service", según el acuerdo firmado en marzo de 2022 y valorado en 4 millones de euros, proporcionará a las Fuerzas Armadas de Lituania múltiples sistemas C-UAV de diversas configuraciones diseñados para proteger unidades militares e infraestructura de la amenaza de los UAV. Los sistemas adquiridos estarán compuestos por módulos de detección, reconocimiento y neutralización de vehículos aéreos no tripulados. Además, se sabe que las Fuerzas Armadas de Lituania recibieron equipos C-UAV de EE. UU. por 1,3 millones de dólares y que los sistemas de reconocimiento de vehículos aéreos no tripulados "Wingman-105" y "Watchdog 200" se compraron por separado a la empresa danesa "MyDefence Communication". ".

Estaciones de identificación de UAV de tipo portátil "Wingman-105" fabricadas por la empresa danesa "MyDefence Communications"

(imagen de: shorturl.at/izL48)

Cabe mencionar que, además de los equipos específicos UAV y C-UAV que se están adquiriendo actualmente, las Fuerzas Armadas de Lituania cuentan con un sistema de defensa aérea en pleno funcionamiento. Consta de radares móviles y estacionarios, centros de mando y sistemas de defensa aérea de corto y medio alcance que pueden detectar, identificar y neutralizar todo tipo de vehículos aéreos no tripulados. El citado sistema de defensa aérea se mejora constantemente y se complementa con nuevos elementos. Por ejemplo, en octubre de 2022 se firmó un contrato con la empresa sueca "SAAB Dynamics AB" para la compra de misiles de tipo "Bolide" y "MK-2" equipados con el sistema de misiles antiaéreos de corto alcance "RBS-70". .

En el futuro, el objetivo de las Fuerzas Armadas de Lituania debe ser no sólo adquirir las mejores soluciones sino también integrar eficazmente los sistemas de vigilancia y defensa aérea existentes con los nuevos sistemas C-UAV. Se debe prestar gran atención a la distribución adecuada de los recursos en toda la profundidad de la defensa y su integración con las fuerzas de la OTAN.

Ministro de Defensa Nacional participando en “Día del Drone 2022”

(imagen de: shorturl.at/djGHQ)

Es de destacar que el Ministerio de Defensa de Lituania presta cada vez más atención a los productores locales organizando eventos nacionales y educativos. Uno de los últimos acontecimientos de este tipo tuvo lugar en agosto de 2022 en el aeródromo de Kyviškis. En el "Drone Day 2022", los fabricantes nacionales presentaron sus productos, sistemas e investigaciones en curso de UAV y C-UAV. La cooperación establecida en este evento debería continuar desarrollándose, ya que permitiría a las Fuerzas Armadas de Lituania no sólo comprar equipos ofrecidos por los fabricantes "listos para usar", sino también utilizar adecuadamente el potencial de la industria de defensa nacional y los centros de investigación.

El mayor Donatas Palavenis es el oficial de las Fuerzas Armadas de Lituania. Paralelamente, Donatas trabaja como investigador junior en el Instituto Báltico de Tecnología Avanzada (BPTI) y es candidato a doctorado en la Academia Militar General Jonas Zemaitis de Lituania. Los principales intereses de la investigación son la industria de defensa de los pequeños países de la OTAN y la UE, la política de defensa, la economía de la defensa, las adquisiciones de defensa, las tecnologías disruptivas emergentes y la guerra moderna.

Donatas Palavenis