Классификация беспилотных летательных аппаратов

Дрон – беспилотный летательный аппарат (БПЛА, а также БВС - беспилотное воздушное судно) предназначен для выполнения различных задач. В гражданской сфере такие устройства востребованы для проведения съемок, транспортировки грузов, проведения инспекций за объектами. Линейки БПЛА для разных задач постоянно увеличиваются. Разобраться с их разнообразием помогает классификация беспилотных летательных аппаратов по тем или иным признакам. Подобная систематизация помогает в дальнейшем правильно выстраивать против них средства защиты.

Специалисты «Лаборатории Касперского» разработали собственную классификацию дронов гражданского назначения. В ее основу положили степень вреда, который могут нанести БПЛА. Такой подход важен для проектирования систем, направленных на защиту от летательных объектов.

В рамках разработанной классификации эксперты выделяют четыре группы дронов:

• Умеренного уровня угрозы. БПЛА с заводской прошивкой, не имеют модификации, используют режим связи на частоте 2.4 ГГц. Такие беспилотники оснащены технологией Remote ID, то есть дрон в радиоэфире непрерывно транслирует свои координаты, серийный номер и место взлета.
• Среднего уровня угрозы. БПЛА с более сложным управлением, способны скрывать местонахождение свое и оператора. Это создает сложности для выстраивания защиты.
• Высокой степени угрозы. Способны работать в режиме многоканальности, оснащены мощными системами связи, которые устойчивы к помехам.
• Критического уровня угрозы. В группу входят: самолетный, вертолетный тип устройств, дроны FPV, LTE и самособранные. Такие БПЛА летают без использования системы управления, характеризуются автономностью. Необходимые координаты полетного задания программируются заранее.

Используемый Kaspersky Antidrone классификатор учитывает версии прошивок, аппаратную модификацию, каналы связи, а также ряд других характеристик.

Защита промышленных предприятий

Защита массовых мероприятий

Защита аэропортов

Защита ТЭК и НПЗ

Необходимость классифицировать БПЛА по возможным угрозам связана с важностью этих знаний. Так проще выбирать действенную защиту от беспилотников, обеспечивать безопасность, создавать понятийное поле для производителей, заказчиков, эксплуатантов защищаемых объектов.

Другие способы разделения дронов на категории

После возникновения БПЛА появилось и значительное количество их делений на разновидности и категории. Для этого используются различные признаки и параметры: конструкция, предназначение, вес, габарит, летные характеристики.

Характер и особенности механизмов работы

Классификация БПЛА по конструкции – самая распространенная и применяемая на практике. По указанному признаку выделяются:

• агрегаты самолетного принципа действия;
• одно- и мультироторные машины;
• аэростатические аппараты;
• конвертопланы и другие гибридные устройства.

Коптер с одним или несколькими роторами имеет еще название вертолетный, так как во время работы использует винты. Агрегат с четырьмя моторами и пропеллерами получил название квадрокоптер. Это наиболее распространенный вариант мультироторных дронов, работающих по принципу вертолета. Есть отдельная классификация квадрокоптеров по габаритам и количеству винтов. Такие машины активно используют для выполнения разного рода задач. Мультикоптеры востребованы для игр, съемок, наблюдения, организации мероприятий, промышленно-производственных и логистических операций.

Аэростатические беспилотники

Дроны такого типа используют архимедову подъемную силу для удержания в воздухе. Это происходит за счет разницы плотности внутри и снаружи судна. Они представляют собой большие оболочки, наполненные газом легче воздуха – гелием или водородом. К агрегатам прикрепляются различные полезные нагрузки.

Основное преимущество аэростатических беспилотников:

• остаются в воздухе длительное время;
• справляются с задачами длительного наблюдения, мониторинга и ретрансляции сигналов на обширных территориях;
• отличаются относительной простотой конструкции и невысокой стоимостью.

Недостатки: низкая маневренность, неспособность к быстрым перемещениям, уязвимость к погодным условиям.

Гибридные устройства

Аппараты включают в себя элементы роторных и самолетных конструкций, сочетая преимущества различных методов работы. Они оборудованы несколькими винтовыми механизмами для вертикального взлета-посадки, а также неподвижными крыльями для горизонтального движения. Такая комбинация поддерживает повышенную скорость, преодоление больших расстояний и продолжительное полетное время при сохранении возможности точного маневрирования. Одним из примеров гибридных дронов являются конвертопланы. В них несущие винты поворачиваются на 90 градусов, позволяя машине переходить от вертикального взлета к горизонтальному полету. Другие модели используют фиксированные крылья и несколько небольших роторов, расположенных по всему корпусу. Такая архитектура обеспечивает способность к маневрам, эффективность взлета-посадки и полета.

Гибридные беспилотники сталкиваются и с некоторыми техническими вызовами. Среди них – надежность и безопасность сложных механических систем, интеграция различных двигательных механизмов, оптимизация распределения нагрузок.

Летно-технические характеристики

Каждый вид устройств имеет свои определенные показатели ЛТХ – взлетную массу, высоту, дальность и время полета. По ним проще найти нужную модель, учесть ее способность выполнять стоящие задачи. Классификация БПЛА по летным характеристикам была разработана более 20 лет назад UVSI. Это международная ассоциация, которая занимается беспилотниками. Полное название – Association for Unmanned Vehicle Systems International.

Из выделяемых категорий беспилотных судов к гражданским относятся:

• nano – масса до 250 г, полет на высоте 100 м до 1 км и продолжительностью около 30 минут;
• micro – до 5 кг, полет на высоте 230 м до 10 км в течение 60 минут;
• mini – до 150 кг, с полетной высотой 150-300 м на расстояние 30 км при длительности не менее 120 минут.

Сейчас часто используется российская классификация БПЛА. Она выделяет следующие категории:

Категория включает устройства, которые легко управляются, доступны для отслеживания и выполняют несложные операции.

Основные показатели таких дронов

Беспилотники с умеренной угрозой работают на одной частоте – 2.4 ГГц, что упрощает их обнаружение. У моделей европейская радиосвязь стандарта CE, а также технология Remote ID, фиксирующая местонахождение пилота и координаты самого аппарата.

Другие характеристики:

• прошивка – заводская;
• вес – от менее 250 г до 150 кг;
• назначение – для бытовых целей, проведения наблюдений, фотографирования, видеосъемки, обслуживания свадеб, концертов, других массовых мероприятий;
• полезная нагрузка у крупных моделей – свыше 10 кг;
• дальность полета – невысокая.

Агрегаты такого типа обычно имеют небольшие габариты и невысокую стоимость.

Принцип работы

Управление дроном осуществляется с помощью пульта, с которого даются необходимые команды, определяется формат их выполнения. Для работы не требуется большой опыт. Функционал зависит от сложности модели, предназначения.

Такие дроны дороже, но их также возможно приобрести в маркетплейсах и специализированных магазинах. Устройства отличаются радиоканалом с частотным диапазоном от 2,4 до 5,8 ГГц. Поддерживается двухканальный формат работы, создающий сложности при попытках подавить антидроном. Мультикоптеры и другие агрегаты предусматривают возможность отключить Remote ID, или же система полностью исключена из конструкции. Это скрывает координаты агрегата и его пилота. Вместо стандартного CE используется усиленный сигнал в режиме FCC, что обеспечивает помехозащищенность.

Полезная нагрузка связана с массой самого аппарата:

• модель до 2 кг – менее 1 кг;
• до 25 – свыше 1 кг;
• до 150 – более 10 кг.

Дальность полета БПЛА составляет несколько километров. Назначение как у дронов умеренного типа, но с расширенными возможностями и функциями.

Обычно это БПЛА промышленного применения. Они более габаритные, хорошо справляются с обслуживанием НПЗ, производственных и сельскохозяйственных объектов, систем инфраструктуры. Модели обладают значительной массой до 150 кг и более, способны транспортировать полезный вес свыше 10 кг.

Беспилотный воздушный агрегат такого типа предполагает варианты частот – 900 МГц, 2,4, 5,2, 5,8 ГГц и способны использовать 4-канальный режим. Remote ID у дронов отключается или не предусматривается конструкцией. Устройства оборудуются мощным аппаратно-усиленным передатчиком около 1 Вт. Это повышает помехозащищенность и требует усилий для подавления, использования современного антидронного оборудования.

При применении такого типа БПЛА злоумышленниками угроза безопасности наиболее серьезна – машинам достаточно сложно противостоять и защищаться от них при помощи антидрон-средств.

Такие БВС представлены моделями:

• самолетного типа, которые работают без радиоканала по GPS, системе ГЛОНАСС и китайской BeiDou или используют инерциальную навигационную систему (ИНС);
• FPV аппаратами;
• беспилотниками LTE, управляемыми по мобильной связи.

В эту категорию угроз входят и мультикоптеры, самолетные конструкции, собранные техниками-любителями.

Для критического уровня характерна высокая степень подготовленности пилотов, так как приходится иметь дело с более сложным управлением. Вес устройств в отдельных случаях может составлять более 150 кг.

БПЛА самолетного типа

Модели с конструкцией под самолет еще называют агрегатами с жестким крылом. Для таких устройств характерна повышенная протяженность и продолжительность полета, улучшенные показатели скорости и высоты. Такой аппарат прост в обслуживании и имеет относительно невысокую стоимость.

Дроны самолетного типа способны лететь без GPS, используя инерциальную навигационную систему. Она включает аппаратную и программную составляющие и обеспечивает автономное движение агрегата. В основе работы лежит принцип инерции тел. Для этого установленные датчики измеряют ускорение устройства и его угловые скорости, специальные программы перерабатывают информацию и дают на их основании команды. Навигация не самая точная, однако обеспечивает автономность, исключает перехваты команд и сигналов.

FPV дроны

First Person View устройства представляют собой особый класс беспилотных летательных аппаратов. Они предназначены для управления оператором в режиме реального времени. Беспилотники оснащены миниатюрными видеокамерами и передатчиками, позволяющими транслировать видео с борта на наземную станцию. Пилот использует специальные очки или монитор и видит то, что и дрон. Это создает эффект присутствия на борту. FPV-системы стремительно набирают популярность среди энтузиастов и любителей аэросъемки. Они дают динамичные кадры с воздуха, недоступные для традиционных камер. ФПВ отличаются высокой маневренностью и скоростью.

Устройства LTE

LTE-дроны (Long-Term Evolution) представляют собой аппараты, использующие сотовые сети 4G для связи с наземной станцией управления. Этот подход обеспечивает значительное расширение радиуса действия и возможностей БПЛА по сравнению с традиционными системами, которые ограничены прямой видимостью оператора.

LTE-технологии поддерживают устойчивую двустороннюю связь на дистанциях до нескольких десятков километров. Однако имеется зависимость от качества сотовой инфраструктуры. Они открывают возможности применения беспилотников для мониторинга обширных территорий, экстренной доставки грузов, воздушной разведки.

Помимо расширения зоны действия, LTE-дроны имеют ряд других преимуществ:

• передают видео высокого качества в режиме реального времени;
• принимают команды и телеметрию;
• обновляют свое программное обеспечение.

Сотовая сеть обеспечивает более защищенную и отказоустойчивую связь по сравнению с радиоканалами обычных систем.

Самодельные беспилотные судна

Одной из растущих угроз в сфере беспилотных технологий являются самодельные беспилотники, создаваемые для разных целей. Они собираются из доступных комплектующих и могут нести нагрузку – от камер для шпионажа до контрабанды или взрывных устройств.

Из-за дешевизны материалов и простоты сборки БПЛА становятся все более распространенным средством для незаконных и разрушительных целей. Отсутствие серийного номера, возможность анонимности делают его еще более опасным. Подобные системы уже использовались для атак на государственные объекты, массовые скопления людей, объекты критической инфраструктуры.

Современная классификация беспилотных летательных аппаратов является многосторонней. Она охватывает тип, размер, летные характеристики, предназначение, применение устройств и многие другие параметры. Система включает массовые потребительские аппараты и высокотехнологичные системы промышленного назначения.

Наряду с решением текущих технических, логистических и производственных задач, беспилотники могут нести риски для промышленных предприятий, массовых мероприятий, критической и городской инфраструктуры.

Особую озабоченность вызывает растущая угроза, связанная с самодельными и модифицированными дронами. Они все чаще используются в незаконных целях. Согласно нашей классификации, такие БПЛА представляют критический уровень опасности и требуют повышенного внимания к мерам антидроновой защиты.

Для эффективного реагирования на эти вызовы необходим комплексный подход, включающий совершенствование нормативно-правовой базы, развитие технологий противодействия БПЛА, активное международное и отраслевое сотрудничество.

Со стороны бизнес-сообщества и отдельных предприятий необходимо понимание типов дронов и потенциальных угроз, понимание модели нарушителя для объекта гражданского значения. Именно классификация квадрокоптеров по назначению и уровню угроз, деление по этим критериям агрегатов другой конструкции ориентирует на приоритетность направлений защиты от негативного действия беспилотных аппаратов.