Радар — полезная вещь, помогает обнаружить потенциально опасные объекты в небе и на море. К сожалению, обычные радары не в силах зафиксировать очень маленькие объекты. Например, корабль или морской порт может пропустить приближение каких-нибудь бандитов или пиратов на маленьких судёнышках, как случилось с ракетным эсминцем USS Cole, который в 2000 году атаковали двое террористов-смертников. Они просто подплыли к ракетоносцу на маленькой лодке, после чего активировали взрывное устройство.
Всё потому, что радар не всегда детектирует маленькие объекты. А иногда рядом просто нет РЛС. Сложно защитить дорогими РЛС большую территорию.
Однако новые технологии способны изменить это. Для пассивных радаров можно использовать стандартную гражданскую инфраструктуру — базовые станции (БС) сотовой связи или FM-передатчики радиостанций. Такими станциями коммерческие операторы покрыли всё вокруг, остаётся только собирать и анализировать отражённые сигналы.
Пассивный радар
В радиофизике и военном деле есть понятие пассивной когерентной системы обнаружения (Passive Coherent Location, PCL), которую ещё называют «пассивным радаром» или бистатической РЛС. Слово «бистатическая» означает, что передающая и приёмная антенны находятся далеко друг от друга:
Система PCL работает во многом как обычный радар. Она посылает радиосигналы, те отражаются от объектов — и приходят назад. По отражённому сигналу можно определить местоположение объектов.
Интерес к бистатическим системам значительно вырос в последние десятилетия, причём для использования в PCL предлагают разные элементы гражданской инфраструктуры.
Базовые станции GSM
Например, в Институте коммуникаций, обработки информации и эргономики Фраунгофера (FKIE) ещё в 2014 году протестировали эффективную систему PCL, которая использует вышки сотовой связи GSM в качестве станций облучения. Сама система от немецких инженеров была представлена в 2012 году.
Для первоначального эксперимента была выбрана местность с семью БС:
Если сотовые БС выступают облучающими станциями, то в качестве приёмного устройства используется линейная антенная решётка из 16 элементов с цифровыми выходами. Каждый элемент состоит из трёх антенн Вивальди, которые суммируются аналоговым способом:
В полосе приёма 30 МГц восемь произвольно выбираемых каналов шириной 200 кГц цифровым способом понижаются (DDC) и сохраняются во внешней системе сетевого хранения данных (NAS) для дальнейшей обработки сигналов. Каждый DDC-канал соответствует одной БС и обрабатывается отдельно. Таким образом, можно объединить до восьми бистатических конфигураций для максимально точной оценки положения объектов на радаре.
Для каждого DDC потенциальные движущиеся цели обнаруживаются с использованием стандартной радиолокационной обработки. Поле обзора приёмной антенны (от −60° до 60°) сканируется набором фиксированных лучей наблюдения по азимуту.
После формирования луча и подавления помех каждый сектор передаёт один сигнал наблюдения. Он сравнивается с эталоном при помощи двумерной корреляционной функции. Превышающие предопределённый порог сигналы передаются трекеру. Подробнее о процессе обработки данных, а затем трекинге объектов см. в теоретической работе 2009 года от тех же авторов:
«Мощность сигнала накапливается когерентным интегрированием в течение 1,8 секунды. Это обеспечивает очень высокую доплеровскую разрешающую способность 0,56 Гц, что соответствует радиальной скорости менее 0,05 м/с. Таким образом, допплеровское смещение является отличным критерием для различения близко расположенных судов в этой области с высокой плотностью объектов», — сказано в научной работе.
В экспериментах 2014 года тоже использовалась линейная антенная решётка, при этом осуществлялся одновременный приём сигналов от нескольких БС и проверялось объединение нескольких бистатических систем для повышения точности и разрешения.
Несмотря на скромную дальность PCL, объединение данных от нескольких облучающих станций GSM позволяет получить хорошие результаты слежения (с точки зрения оценки положения и непрерывности траектории) даже в районах с высокой плотностью движения.
В экспериментах 2014 года авторы также выяснили, что геометрия расположения БС и выбор секторов наблюдения является ключевым фактором для улучшения качества пассивной РЛС. Более подробно физические характеристики PCL, включая дальность действия и прогнозируемые вероятности обнаружения объектов, рассмотрены в другой научной работе 2010 года.
Если радар для обнаружения объектов использует сильные направленные волны, то предложенная система задействует гораздо более слабые сигналы от передатчиков БС сотовых операторов. Эти сигналы тоже отражаются от объектов — и эхо можно анализировать.
Но анализировать такие радиосигналы гораздо сложнее. Радарная антенна отправляет чётко определённые сигналы в ограниченную область местности, поэтому эхо легко интерпретируется. Что касается мобильной сети, то радиосигналы поступают с разных направлений и от разных БС. В результате получается хаотичная смесь отражений, откуда приходится тщательно извлекать полезный сигнал.
«Одна из проблем заключается в том, что наша сенсорная система склонна улавливать сильные сигналы от самих БС», — говорит Реда Земмари (Reda Zemmari), менеджер проекта во FKIE. Отражённые от кораблей сигналы значительно слабее, чем сигналы от БС.
Исследователям пришлось разработать алгоритмы для компенсации этого недостатка: созданное ПО подавляет сильные радиосигналы с БС. В разработке помог тот факт, что разные БС используют разные частоты, поэтому проще определять разные сигнал�� и эхо.
Отражённые сигналы помогают системе PCL построить динамическую карту местности и движения транспорта.
Всё оборудование PCL помещается в небольшой прицеп, что позволяет устанавливать её в отдалённых местах при условии достаточного покрытия мобильной сети.
При этом PCL никоим образом не считывает мобильный трафик пользователей, а использует только рабочий сигнал передатчика, не содержащий клиентских пакетов данных.
Это очень полезная разработка, особенно по нынешним временам, когда охрана гражданских объектов на воде и воздухе выходит на первый план, а существующие РЛС не всегда справляются со своей задачей.
В настоящее время исследователи работают над «радаром» для ветряков. В Европе огромное количество ветряных электростанций. При этом на высоких башнях турбин по закону требуется устанавливать мигающие маяки, чтобы сигнализировать пилотам самолётов и вертолётов. Такие же огни устанавливают на небоскрёбах в городах, например. А эти мигающие маяки иногда сильно беспокоят жителей близлежащих домов.
Идея в том, что пассивный радар сможет издали распознавать приближение воздушного судна — и включать маяк только в случае необходимости.
Детекторы радиосигнала от самолётов уже существует, а новую технологию PCL предлагают использовать как резервную систему на случай поломки основной.
WiFi-радары
В качестве бонуса, небольшая справка по WiFi, где тоже активно развиваются аналогичные технологии детектирования отражённого сигнала, так называемый Wi-Fi Sensing (802.11bf):
На эту тему опубликованы сотни научных работ и созданы действующие устройства слежения.
Правда, WiFi не используешь для радаров РЛС, но есть и другие варианты. Например, недавно разработана технология идентификации людей по отражению WiFi:
Речь о том, что каждый организм — это уникальный «отпечаток» в поле радиоволн, как отпечаток пальца. Такой «радиоотпечаток» можно снимать дистанционно. В некоторых случаях это удобнее, чем распознавание лиц. Например, лицо человека не видно издалека, закрыто кепкой или находится за стеной в изолированном помещении. Зато туда проникает радиоизлучение WiFi, что даёт возможность идентификации.
Возможно, система охранной сигнализации умного дома или автомобиля научится автоматически распознавать приближение хозяина. Или домашний маршрутизатор автоматически сигнализирует родственникам, если человек упал на пол квартиры и не поднимается. В общем, у Wi-Fi Sensing много вариантов применения.
Ещё недавно учёные научились использовать WiFi для измерения пульса (Pulse-Fi). Это можно применять вдобавок к идентификации личности, а также в целях здравоохранения.
Кстати, в 2028 году выйдет новый стандарт WiFi 8 (IEEE 802.11bn), который сделает беспроводные коммуникации более надёжными, в том числе для P2P. Скорость передачи обещают увеличить, задержку снизить на 25% (в 95-м перцентиле) и потерю пакетов тоже на 25%.
Изначально пассивные радары на основе GSM-станций сотовой связи применялись для морской локации и отслеживания судов, но в 2020-е годы эту систему приспособили для отслеживания БПЛА. Это весьма актуальная задача в нынешней ситуации.
Осенью 2025 года в разных странах Европы несколько раз появлялись БПЛА неизвестного происхождения, причём существующая система ПВО не самым лучшим образом справилась с их приближением:
Например, такие морские и воздушные дроны могут использоваться злоумышленниками для осуществления террористических актов.
Более эффективные РЛС с использованием сотовой инфраструктуры пригодятся для раннего обнаружения угроз. Сейчас практически вся территория развитых стран покрыта базовыми станциями, так что развернуть дешёвые бистатические РЛС можно где угодно в любом количестве.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»
Комментарии (33)
Dr_Faksov
23.10.2025 16:05Вторая чудная статья за сегодня. И все про дроны. Первая - про сетки, натянутые между аэростатов для защиты объектов. Техника, проверенная веками. Но есть нюансы.
Что касаемо сей статьи. Сначала напомню, что по законам и обычаям войны ( а не все страны на них болт клали) во время войны нельзя уничтожать гражданские объекты. Но по тем-же законам любой гражданский объект или оборудование задействованное в военных целях перестаёт быть гражданским. И может быть уничтожено без правовых последствий. Короче говоря - если на газонокосилке начинают возить боеприпасы, то она становится военным транспортом. И может быть уничтожена. Вместе с водителем.
К чему это всё? Если во время войны станет достоверно известно, что мобильные вышки (базовые станции) используются как облучатели радаров, то их начнут уничтожать.
vigfam
23.10.2025 16:05Вышки и так уничтожают, чтобы лишить противника резервного (а иногда и основного) канала связи.
Хотя статейка лет на 20-30 запоздала, факт. В сети есть описания опытов по использованию спутниковых сигналов в качестве облучателя для когерентного приема. От геостационарных ТВ до аппаратов глобального позиционирования и старлинков.
Alex_RF
23.10.2025 16:05Помнится в "Микран" в 2014-2016 году были антидронные разработки, Но их под сукно положили - денег не было на них. Да и кто знал, что дроны так интенсивно начнут использовать.
Moog_Prodigy
23.10.2025 16:05Если это про Микран томск, то там по этому поводу не особо ниокрят. Там или для самолетов ФАР или спутниковые, или вообще глушилки. Еще приборы типа векторные анализаторы, и антенны фар для других заводов .Про антидронные разработки молчок. или нету или секретно все. Думаю что нету нихера у них там. Им другие заказы деньги приносят.
Alex_RF
23.10.2025 16:05До 2014 года ниокрили эту тему, потом решили что не перспективна и тему закрыли. Сейчас не знаю. Уже давно не работаю.
pavel_shabalin
23.10.2025 16:05"Законы и обычия войны" - оксюморон которому меньше ста лет. Тут скорее всего не про использование инфраструктуры в военных целях под видом гражданской, а для использования не в мирное время для разведки
Zenitchik
23.10.2025 16:05во время войны нельзя уничтожать гражданские объекты
Назовите хоть одну войну, в которой это соблюдалось хоть одной стороной.
nehrung
23.10.2025 16:05Недавно видел упоминание про подобное использование распределённого излучения всего массива спутников Старлинк. В статье нет ни слова о том, что облучающая сеть может находиться не на земле. По сравнению с сетью вышек мобильной связи массив Старлинк имеет преимущества: строгая синхронизация (фазовые сдвиги излучения всех спутников в точности известны в каждый момент), единое управление (нет деления на операторов), и как следствие - вычислить цель гораздо легче. Ну и вдобавок зона покрытия - весь земной шар, спрятаться негде.
В этом упоминании намекалось, что американцы уже реализовали такую штуку. Надо полагать, на уже имеющихся дата-центрах, обслуживающих Старлинк.
SerjV
23.10.2025 16:05Для пассивных радаров можно
Тут бы лучше было пояснить отличие пассивных радаров от полуактивных... Такая же бистатическая система, по сути, и разница у них условная весьма... Можно сказать, что разница в том, что "условились считать, что она вообще есть, причём возможно, что в разных кругах условились по-разному, и в каких-то оно будет не пассивным называться".
Вот, например, вообще сигнал цифрового ТВ для подсветки используют. И называют как раз полуактивной системой, разве они терминологически неправы?
Т.к. по сути и у полуактивной, и у пассивной систем - собственно детектирующая часть - пассивная. Но для полуактивной требуется подсветка цели, для пассивной - нет, она реагирует на собственное излучение объекта. А в контексте того, о чём речь в статье (и по ссылке тоже) - особенность описываемых систем в том, что для подсветки используется "non-cooperative" источник излучения.
martopt
23.10.2025 16:05В радиолокации как мне кажется вообще с терминологией есть некоторые проблемы. Вот в этой статье автор использует термин "когерентное интегрирование", хотя я бы написал когерентное накопление. Или взять, например, даже расшифровку ЭПР - кто-то пишет эффективная площадь рассеяния, кто-то эффективная поверхность рассеяния. Есть проблема с понятием "подрешетка антенны" - для кого-то это группа элементов антенны, заведенных на один фазовращатель, для других - группа элементов антенны, имеющих один аналоговый/цифровой выход. Можно и дальше продолжать (:
gaussssss
23.10.2025 16:05Определения, разные варианты формул и прочие счастья различных "школ" радиолокации, классика. Без пивка лучше не пробовать разобраться)
SerjV
23.10.2025 16:05В радиолокации как мне кажется вообще с терминологией есть некоторые проблемы. Вот в этой статье автор использует термин
Тут еще есть проблема "как иностранные термины на наши переводить". У автора и ссылка-то на английскую Вики.
Для нас это скорее полуактивная - т.к. подсветка нужна, но используется внешняя.
Ну ситуация из разряда "когда тело нагрето на сотни градусов и человеческий глаз его видит в темноте по его собственному свечению - глаз пассивная система, а когда тело холодное и глаз его видит только подсвеченный солнцем или фонариком - то полуактивная".
igord1960
23.10.2025 16:05В 2024 году вышла статья, где описывается полуактивная РЛС, использующая в качестве передатчиков подсвета сигнал активной шумовой помехи: https://t.me/rtsdesign/547
Zenitchik
23.10.2025 16:05Самолет-истребитель обнаруживался на дальностях до 15 км.
Для опытной установки - неплохо. Посмотрим, во что это выльется в итоге, и чем ответит постановщик помехи.
igord1960
23.10.2025 16:05В статье и передатчики помех и приемники расположены рядом. То есть предполагается, что они действуют заодно. Более интересная ситуация, когда приемник расположен дальше и как раз подавляется помехой. И тут сработает принцип: "тот, кто нам мешает, тот нам и поможет".
Zenitchik
23.10.2025 16:05Битва меча и щита, как обычно. Помеху же тоже можно модифицировать, чтобы она кроме настоящего отражения ещё как десяток ложных выглядела.
igord1960
23.10.2025 16:05Скорее всего речь об настоящем отражении от помехи речь не идет. А вот для чистых целей без помех, пытающихся под прикрытием активной шумовой помехи незаметно пролететь, это будет неприятная ситуация.
Joolg
23.10.2025 16:05Идея с WiFi-сенсингом даже интереснее. Если научиться надежно идентифицировать людей по их радиоотпечатку, это полностью изменит концепцию умного дома. Свет будет включаться не по датчику движения, а потому, что система узнала вас, когда вы вошли в комнату. А если вы упали, система поймет это не по удару, а по изменению вашей радиосигнатуры. Потенциал огромный
gaussssss
Проблема радаров на воде в том что водная поверхность хорошо отражает высокие частоты, поэтому используют частоты ниже - маленькие объекты имеют эпр меньше чем возможно обнаружить. И использование системы описанной в статье это не исправит, резиновую лодку с парой челов и взрывчаткой ей не обнаружить, там из металлического только движок. На примере крейсера Москва, например, видна проблема морских радаров, аналогичную ракету на суше обнаружить и сбить не было бы проблемой.
Да и тема в целом не новая, еще во вторую мировую немцы пеленговали сигнал английских радаров, отраженный от английских же бомбардировщиков.
Zenitchik
Радары ПВО и на суше и на море - одинаковые. Проблема отражения радиолокационных волн от воды и от земли - тоже решается одинаково.
А проблема крейсера "Москва" в том, что его ПВО не всеракурсная. Такие крейсера проектировались чтобы работать в группах по четыре, а не чтобы быть флагманом.
dragonnur
... в том, что модернизация его ПВО всё время сдвигалась вправо и так и не была проведена.
Zenitchik
А вообще планировалась?
blind_oracle
Конечно, наверное в 2030 году, как всё у нас нынче...
gaussssss
Неа
Абсолютно разная, т.к. состав у них разный. И давно у нас на земной поверхности есть волны?
Zenitchik
А я тебе говорю, что да.
А давно на морской поверхности волны сантиметровой длины?
gaussssss
Да примерно с тех как поверхность волны перестала быть ровной
Zenitchik
Ну, о-кей, у земной поверхности те же проблемы. Местные предметы бывают на любой вкус, для любой длины волны. И они - повсеместно.
gaussssss
Только они статичны. А если движутся - это полезная информация. То что неподвижно - это фон. А на море фон будет подвижен.
И вода гораздо сильнее отражает чем земля, плюс соленая обычно.
Zenitchik
Волны движутся с известной скоростью в известном направлении. Вычитать такие сигналы мы умеем так же давно, как существует радиолокация.
Но, что самое главное, радары ПВО строятся таким образом, чтобы нижняя граница зоны поиска была параллельна горизонту, и как можно меньше цепляла земную/водную поверхность.
MaxMxMz
Резиновую лодку вполне себе видно на расстоянии 1.5 - 2 мили. Обычная судовая РЛС с 3.2 см типа Наяда. Другое дело что если картинка сложная, с засветками итд итп ее трудно найти.
Joolg
Возможно решение в комбинации. Система на базе GSM может давать общее целеуказание, а уже по ее наводке будет включаться более точный, но дорогой радар миллиметрового диапазона для классификации цели - это позволит не гонять мощный радар 24/7