ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ЗАВАДИ В СИСТЕМАХ ПРОТИПОВІТРЯНОГО ЗАХИСТУ: ОГЛЯД ПРИНЦИПІВ, ТЕХНОЛОГІЙ ТА АЛГОРИТМІВ

Павло Новіцький, Михайло Степаняк


DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vam.2026.36.14095

Анотація


Стрибок у розвитку безпілотних літальних апаратів (БпЛА) та повітряних систем став рушійною силою масштабних трансформацій у найрізноманітніших сферах — від логістики й комунікацій до дослідження навколишнього середовища та трансформації галузевих підходів. Ці технології покладаються на точні та складні електромагнітні сигнали для зв’язку та навігації. Однак ця залежність також робить їх вразливими до збоїв через електромагнітні завади (ЕМЗ). Використовуючи цю вразливість, захисні системи можуть нейтралізувати цілі системи, не вдаючись до фізичного знищення, тим самим зменшуючи побічний збиток і мінімізуючи ризик для людських життів. ЕМЗ, як форма електронного захисту, представляє високоефективне та масштабоване рішення цієї проблеми. Це ускладнює їх здатність отримувати та передавати сигнали, орієнтуватися у просторі чи виконувати необхідні операції, забезпечуючи надійний електронний захист. У роботі систематизовано фізичні принципи впливу ЕМЗ на ключові підсистеми БпЛА — навігаційні приймачі GPS/GLONASS, канали командного зв’язку та радарні системи, — із залученням статистично-фізичної моделі Міддлтона для опису ймовірнісних характеристик завад. Проаналізовано технологічні рішення для створення ЕМЗ, зокрема застосування графен-полімерних композитів як екрануючих матеріалів, які забезпечують ефективність екранування понад 40~дБ у діапазоні 1--3~ГГц, а також спрямованих антенних систем для мінімізації побічного впливу на цивільну інфраструктуру. Розглянуто адаптивні алгоритми оптимізації параметрів завади, включаючи методи градієнтного спуску, байєсівську оптимізацію та підходи на основі машинного навчання з підкріпленням, що дозволяють динамічно коригувати частоту, амплітуду та фазу сигналу перешкоди в реальному часі. Окремо висвітлено чисельні методи моделювання електромагнітних взаємодій — скінченно-різницеве моделювання у часовій області (FDTD) та метод скінченних елементів (FEM), — а також технологію реверсування часу для високоточного фокусування електромагнітної енергії на цільових об’єктах. Визначено перспективні напрями подальших досліджень, серед яких масштабування систем для протидії великим роям БпЛА, інтеграція генеративного штучного інтелекту в системи електронної боротьби та розробка портативних енергоефективних рішень для польових умов.

Повний текст:

PDF

Посилання


  1. 1. Middleton D. Statistical-Physical Models of Electromagnetic Interference. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. EMC-19, no. 3, pp. 106–127, Aug. 1977. – DOI: 10.1109/TEMC.1977.303527.
  2. Selim B., Alam M. S., Kaddoum G., AlKhodary M. T., Agba B. L. A Deep Learning Approach for the Estimation of Middleton Class-A Impulsive Noise Parameters. – ICC 2020 - 2020 IEEE International Conference on Communications (ICC), Dublin, Ireland, 2020, pp. 1–6. – DOI: 10.1109/ICC40277.2020.9149097.
  3. Zhang P. , Gao M., Wang W., et al. Application of IMMF–IHHT Algorithm to Suppressing Random Interference of Geomagnetic Sensors. – EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, 2023, 23 (2023). – DOI: 10.1186/s13634-023-00985-5.
  4. Orasugh J. T., Ray S. S. Functional and Structural Facts of Effective Electromagnetic Interference Shielding Materials: A Review. – ACS Omega, 2023, 8 (9), 8134–8158. – DOI: 10.1021/acsomega.2c05815.
  5. Vallon H. Focalisation d’une onde de forte puissance par retournement temporel. – Other. Université Paris Saclay (COmUE), 2016. – English. – NNT : 2016SACLC006. – tel-01346929.
  6. Rozenbeek D. J. Evaluation of Drone Neutralization Methods Using Radio Jamming and Spoofing Techniques. – Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology School of Electrical Engineering and Computer Science, 2020. – 84 с. – (Second Cycle, 30 Credits).
  7. Плющ О. Г., Рибидайло А. А. Алгоритм налаштування адаптивної антенної решітки, який не потребує присутності опорного сигналу. – Збірник наукових праць Центру воєнно-стратегічних досліджень НУОУ імені Івана Черняховського, no. 2-66, February 14, 2020, pp. 108–114. – DOI: 10.33099/2304-2745/2019-2-66/108-114.
  8. Zhang Z., Zhou Y., Zhang Y., Qian B. Strong Electromagnetic Interference and Protection in UAVs. – Electronics, 2024, vol. 13, no. 2, 393. – DOI: 10.3390/electronics13020393.
  9. Zidane Y., Silva J. S., Tavares G. Jamming and Spoofing Techniques for Drone Neutralization: An Experimental Study. – Drones, 2024, vol. 8, no. 12, 743. – DOI: 10.3390/drones8120743.
  10. Zecchi S., Cristoforo G., Bartoli M., Tagliaferro A., Torsello D., Rosso C., Boccaccio M., Acerra F. A Comprehensive Review of Electromagnetic Interference Shielding Composite Materials. – Micromachines, 2024, vol. 15, no. 2, 187. – DOI: 10.3390/mi15020187.
  11. D. Chauhan, H. Kagathara, H. Mewada, S. Patel, S. Kavaiya, G. Barb. Nation’s Defense: A Comprehensive Review of Anti-Drone Systems and Strategies. – IEEE Access, 2025, vol. 13, pp. 53476–53505. – DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3550338.
  12. B. Sönmez Sarikaya, Ş. Bahtiyar. GenAI-Based Jamming and Spoofing Attacks on UAVs. – IEEE Access, 2025, vol. 13, pp. 107596-107620. – DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3574284.
  13. Новіцький П. С., Степаняк М. В. Методи створення спрямованих електромагнітних завад для вибіркового впливу на GPS/GLONASS. – Вимірювальна техніка та метрологія, 2025, т. 86, № 2, с. 105–112. – DOI: 10.23939/istcmtm2025.02.105.
  14. Новіцький П. С., Степаняк М. В. Новітні технології зі створення електромагнітних завад для протидії літальним об’єктам. – Комп’ютерні технології друкарства, 2024, № 1(51), с. 121–133. – DOI: 10.32403/2411-9210-2024-1-51-121-133


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.