كيف تحدد دقة دوبلر الجانبية أسراب الطائرات بدون طيار بدقة أقل من متر

أصبحت أسراب الطائرات بدون طيار لغزا معقدا لأنظمة الرادار الحديثة. عندما تعمل عدة طائرات في تشكيلات متقاربة وتنفذ مناورات سريعة، تواجه تقنيات الرادار التقليدية صعوبة كبيرة في تمييز الوحدات الفردية. إن محدودية دقة النطاق العرضي تعني أن الإشارات الصادرة عن أهداف متباعدة بمسافات ضيقة قد تتداخل. هذا التداخل يجعل تتبع كل طائرة بشكل منفصل أمرا صعبا. تقدم دراسة حديثة نشرت في مجلة Sensors بواسطة باحثين من جامعة الهندسة العسكرية للجيش الشعبي الصيني حلا مقنعا لهذا التحدي المستمر.

تقدم هذه البحث منهجية قوية لتحديد مواقع أسراب الطائرات التي تنفذ مناورات. يعتمد هذا الأسلوب على الاستفادة من دقة دوبلر الجانبية. تكمن الابتكاريات الأساسية في دمج ثلاثة مكونات رئيسية. وتشمل هذه القياس المتناسب لدوبلر الجانبي. كما تشمل تقدير سرعة مرجعية عرضية مكافئة قائم على البيانات. بالإضافة إلى إعادة الإسقاط الخلفي لفرضيات التسارع. يهدف هذا النهج إلى فصل الأهداف التي قد تفوتها الأنظمة التقليدية. ويعالج ذلك قيود الرادارات ذات الفتحات الصغيرة.

يعمل هذا التقنية من خلال تقدير السرعة المرجعية عبر تعظيم معيار تركيز مكاني منتظم. يتيح هذا للنظام التكيف مع حركة تعتمد على الهدف. يتم ذلك من خلال إجراء اندماج أقصى للبكسل فوق شبكة تسارع. أظهرت الاختبارات العملية دقة ملحوظة. شملت هذه الاختبارات تشكيلة ثابتة مكونة من 15 هدفا. تراوحت مقاييس التسارع بين 1.8 و9 أمتار لكل ثانية مربعة. تراوحت قيم الخطأ الجذر التربيعي لخطأ التمكين الشرطي بين 0.81 و1.15 مترا. حققت معدلات الكشف في مشهد واحد نتائج تتراوح بين 0.87 و1.00.

تبرز هذه النتائج عند المقارنة بمعالجة دوبلر المدى التقليدية وطرق تايلور-تشريبت من الدرجة الثانية أو الثالثة. كان هذا التميز واضحا خاصة عند مقاييس التسارع الأعلى. أكدت تجارب مونت كارلو الإضافية تفوق الطريقة المقترحة. تضمنت هذه التجارب ضوضاء عشوائية ونماذج تشتت سويرلينغ الأول. أعطى الاندماج الأقصى احتمالات كشف مطابقة أعلى وأخطاء جذر متوسط مربع أقل عقوبة للفواتير مقارنة بالاندماج المتوسط والقواعد الأساسية للتسارع الصفري. تراوحت نسب الإشارة إلى الضوضاء لكل نبضة من -18 إلى -6 ديسيبل.

وصفت الدراسة أيضا المقايضات الحسابية ومجالات التشغيل. تم ذلك من خلال مسح شبكات التسارع وترددات تكرار النبضات والسرعات المرجعية. مع اعتماد قطاعات الدفاع والأمن بشكل متزايد على تكنولوجيا الدرون للمراقبة والخدمات اللوجستية والعمليات القتالية، تصبح القدرة على اكتشاف هذه الأصول وتحديد مواقعها بدقة أمرا بالغ الأهمية. يوفر هذا البحث قفزة تكنولوجية حيوية للأمام. يقدم إطار عمل موثوقا لتمييز الطائرات الفردية داخل السرب حتى في ظل الظروف الديناميكية الصعبة.

يساهم هذا الابتكار بشكل كبير في الاتجاه العالمي الأوسع لدمج تقنيات معالجة الإشارات المتقدمة في البنية التحتية للدفاع من الجيل القادم. يعزز ذلك قدرات الوعي الوضعي لأنظمة الرادار. تشير النتائج إلى مستقبل يمكن فيه لأنظمة الرادار الحفاظ على الوضوح والدقة. يحدث هذا حتى في أكثر البيئات الجوية ازدحاما وسرعة.