Qual é o alcance efetivo do seu Bloqueador de Drones?

Ao apresentar seu bloqueador de Drones para potenciais clientes, a primeira pergunta é sempre a mesma: "Qual é o alcance do seu bloqueador?"

Infelizmente, a maioria dos clientes está familiarizado com links e equipamentos de comunicação, porém muito menos familiarizado com o conceito de interferência e o equipamento em si. Portanto, eles não entendem o por quê não há uma resposta "simples" nem única para esta questão.

A intenção deste artigo é explicar como cálculos de alcance e/ou medidas de um "link" de bloqueio são realizados. Claramente, o Jammer não estabelece um "link" com a vítima, mas podemos analisar a interação entre eles da mesma forma que observamos um link de comunicação normal entre dois "parceiros".

Em geral, podemos dizer que, enquanto um link de comunicação tem apenas uma dimensão única que precisa ser calculada (TX-> RX), para o caso de bloqueio, duas dimensões precisam ser calculadas (TX-> RX e Jammer-> RX) e então comparadas. O "link" que irá apresentar um sinal mais forte na entrada do receptor, prevalecerá; Pode ser o transmissor (o "parceiro") ou o Bloqueador.

Para explicar melhor o problema, primeiro tentaremos explicar o conceito básico de bloqueio de comunicação.

Conceito de Bloqueio

O papel do Jammer é interromper o link de comunicação (ou rede) entre dois (ou mais) parceiros; quando eles estão tentando conversar uns com os outros ou entregar certos dados entre eles ocorre um link de comunicação, já entre um Drone e seu Operador é um caso específico, diferente de muitos outros. Podemos tentar bloquear a comunicação entre um celular e a estação base, entre dois rádios táticos, entre uma bomba e um controle remoto que é usado para ativá-la, etc. O caso de bloqueio simples é descrito melhor como o seguinte "triângulo" (Figura 1).

Para bloquear, o Jammer transmite a energia RF (CW + Modulação) na mesma freqüência usada pelo link ou rede do inimigo. O receptor do inimigo (o lado que "escuta") receberá a transmissão do Bloqueador e a transmissão do "parceiro". O mais forte prevalecerá; Se o poder do bloqueador for maior do que o poder do parceiro, o ouvinte não poderá entender corretamente a mensagem/dados. Alternativamente, se o poder do "parceiro" for superior ao poder do Bloqueador, o ouvinte provavelmente poderá entender corretamente as mensagem/dados e o link de comunicação entre os parceiros deve continuar ininterrupto.

Esta explicação é um pouco superficial e destinada a simplificar as coisas. No entanto, se tentarmos "escavar" mais profundamente esta questão, mais parâmetros podem ser inseridos à comparação entre os níveis de sinal dos dois "links". Um exemplo é o SNR (Signal to Noise Ratio) que o receptor "vê" na sua entrada. Às vezes, o sinal de interferência que chega à entrada do receptor, pode ser inferior ao sinal de comunicação ("parceiro") e ainda prevalece. Isso está acontecendo porque geralmente o receptor precisa de certa margem entre os dois sinais em sua entrada, para poder interpretar um deles (geralmente o mais forte). No entanto, em sistemas de comunicação avançados, esta margem às vezes pode ser mesmo negativa (o que significa que o sinal de comunicação pode ser muito menor do que o sinal de interferência), e o receptor ainda poderá interpretar o sinal do "parceiro" – esta capacidade do sistema faz a tarefa do bloqueador muito mais difícil.

Por uma questão de simplicidade, não consideramos SNR nesta discussão, e continuaremos a assumir que o sinal mais forte na entrada do receptor, sempre "ganha".

Cálculo/medição do alcance de interferência efetivo

Depois de entender os conceitos básicos de interferência, tentaremos entender como o alcance de interferência é calculado. O seguinte "triângulo 2D" (Figura 2) deve ser utilizado para este fim:

Nesta figura, presume-se que a altura das antenas do Bloqueador, bem como a altura do controle remoto do operador, são relativamente insignificantes quando comparadas com a altitude do drone (altura típica do vôo de 10-20 metros). Este é também o momento a mencionar que, quanto maior as antenas do bloqueador estão instaladas - quanto maior for o alcance da interferência; E da mesma forma, quanto mais alto o operador fica com o controle remoto, maior o alcance da comunicação (e, portanto, o alcance da interferência fica mais curto).

Este é o momento para mais um esclarecimento importante. Geralmente, na aplicação Anti-Drone, a intenção é bloquear o Drone quando estiver a centenas de metros da área / perímetro sensível (onde o bloqueador está instalado). Por exemplo, queremos bloquear um Drone, que está a 300 metros do Jammer e voando a uma altitude de 10 metros. Como pode ser visto, neste caso, a distância diagonal entre o Bloqueador e o Drone é aproximadamente igual à distância horizontal entre eles. Portanto, para simplificar as coisas, estaremos discutindo distâncias horizontais e não nos incomodaremos com o cálculo da distância exata, porque a diferença é bastante pequena.

Agora vamos escrever as expressões matemáticas que descrevem os níveis de potência dos sinais que chegam a entrada do receptor, negligenciando as perdas de cabos.

O sinal do operador na entrada do receptor

Ro = Po + Go - Plo + Gdo

Onde:
Ro = o nível do sinal do controle remoto do operador na entrada do receptor do drone;

Po = a potência de saída do controle remoto do operador;

Go = o ganho da antena do controle remoto do operador;

Plo = a perda de propagação infligida no sinal do controle remoto do operador. A distância "Operador <-> Drone" é usada para calcular esta perda, bem como a altitude do Drone e a altura da antena do controle remoto;

Gdo = o ganho da antena do Receptor do Drone, quando "olhando" na direção do Operador;

Nota importante:Ro deve ser maior do que a sensibilidade do Receptor do Drone, ou então nenhum link de comunicação será estabelecido entre o Operador e seu Drone (e, portanto, nenhum Bloqueador é necessário).

O sinal de Jammer na entrada do receptor

Rj = Pj + Gj - Plj + Gdj

Onde:

Rj = o nível de sinal do Jammer na entrada do receptor do drone;

Pj = a potência de saída do Jammer na frequência / canal específico utilizado;

Gj = o ganho da antena do Jammer na frequência / canal específico utilizado;

Plj = a perda de propagação infligida no sinal do Jammer. A distância "Jammer <-> Drone" é usada para calcular esta perda, bem como a altitude do drone e a altura da antena do Jammer;

Gdj = o ganho da antena do Receptor do Drone, quando "olhando" na direção do Jammer.

Em seguida, Ro e Rj precisam ser comparados. Como foi mencionado anteriormente, por simplicidade, assumiremos que basta comparar entre eles e o sinal mais forte sempre "ganha". Nós conseguiremos:

Pj + Gj - Plj + Gdj (<=>) Po + Go - Plo + Gdo

Esta equação, embora na sua forma mais simples (sem perdas de cabo, SNR, etc), pode ser usada para o cálculo de CADA cenário de bloqueio. Como pode ser visto, ele consiste em duas dimensões/links (Bloqueador<-> Drone e Operator <-> Drone) e não apenas uma dimensão/link como no caso de um link de comunicação. 

Em outras palavras, para cada condição específica do link Operador <-> Drone (potência de saída específica, ganhos e alturas de antenas, distância, etc), existe um cenário/condição específica do link Bloqueador <-> Drone, exigido para bloquea-lo. É por isso que responder a questão de "Qual é o alcance de seu Bloqueador de Drone?" nunca é uma tarefa fácil. Há muitas respostas possíveis para isso!

Vamos tentar entender melhor essa dificuldade. À primeira vista, esta equação não parece ser muito complicada. No entanto, quando "cavando" mais profundamente os detalhes de cada parâmetro, um cenário muito complicado é logo revelado:

A. Se a potência de saída do Jammer não for um valor fixo para todos os canais, então Pj tem valores diferentes para cada banda de frequência que o Jammer pretende atacar; O mesmo é verdade para Po, já que estamos constantemente confrontando diferentes modelos de Drone (e controles remotos), que possuem características completamente diferentes;

B. Se o ganho da antena de Jammer não for um valor fixo para todos os canais, então Gj tem valores diferentes para cada banda de frequência que o Jammer pretende atacar; O mesmo é válido para o Go, já que estamos constantemente confrontando diferentes modelos de Drone (e controles remotos), que possuem características completamente diferentes;

C. Supondo que o Drone está em movimento, então os valores de Gdj e Gdo podem estar mudando constantemente;

D. Finalmente, o parâmetro mais dinâmico e em constante mudança é o Pathloss (perda de propagação) infligido em ambos os sinais(Plj e Plo). Uma vez que o Drone está em movimento, tanto a distância "Jammer <-> Drone" quanto a distância "Operator <-> Drone" estão em constante mudança; Geralmente, quando um deles está ficando maior, o outro está se tornando menor. Pior ainda, mais parâmetros, como as alturas da antena do Jammer e a antena do controle remoto, bem como a altitude do drone, também estão entrando neste cálculo.

Agora que entendemos que todos os oito (8) parâmetros que aparecem na equação acima podem variar substancialmente, deve ser bastante claro porque a definição do alcance da interferência não é tão direta. A resposta é sempre CONDICIONADA. Se alguém nos perguntar se o jammer pode bloquear um Drone numa distância de 300 metros, por exemplo, a resposta é que, às vezes será e às vezes não será. A resposta exata dependerá sempre dos seguintes aspectos:

A. O modelo de Drone específico que tentamos atacar (que irá definir a banda de frequência utilizada, a potência de saída e o ganho de antena para ambos os lados da equação);

B. As alturas da antena de cada elemento (antena do drone, antena do controle remoto do operador e antena do Jammer).

Nota: podemos tentar definir um "terreno comum" aqui, para reduzir o número de variáveis. Acreditamos que o alcance da interferência deve ser calculado ou medido enquanto o Drone está no chão (altitude = 0 metros). O Jammer e o Operador também devem estar no chão (alturas da antena de 1-3 metros no máximo), e não em uma colina ou no topo de um prédio. Esta é uma boa maneira de medir, porque também simula o pior caso para o Jammer. Isso está acontecendo por causa do comportamento omnidirecional da antena do Drone, bem como o fato de que a distância de "Jammer <-> Drone" é maior do que "Operator <-> Drone", fazendo com que o sinal do Jammer seja muito mais vulnerável às reflexões do solo, do que o sinal do operador. Este é o momento a mencionar que, quanto maior a altitude do Drone - melhor o desempenho (alcance mais longo) do Jammer.

C. A relação das distâncias (Jammer <-> Drone / Operator <-> Drone). Para entender melhor este ponto, vamos examinar o seguinte caso, de uma Relação de Distâncias 4:1 (Figura 3):

A partir da figura 2D, pode-se ver claramente que o movimento do drone está afetando as duas distâncias (Jammer <-> Drone and Operator <-> Drone) simultaneamente. Quando a distância de Operador <-> Drone é menor, a distância Jammer <-> Drone é maior e vice-versa. Assim, quando o Drone está mais perto ao seu Operador (menos de 100m neste exemplo), o sinal do Operador que aparece na entrada do receptor do Drone é mais forte que o sinal do Jammer. Quando o Drone está mais perto ao Jammer (menos de 400m neste exemplo), o sinal do Jammer que aparece na entrada do receptor do Drone é mais forte que o sinal do Operador.

Conclusão

Como foi mostrado neste artigo, não podemos realmente falar de alcances absolutos, mas sim de uma Relação de Distâncias. Mesmo essa relação não pode ser discutida seriamente, sem mencionar o modelo do Drone e as alturas das antenas, para as quais essa relação foi calculada e/ou medida. 

Em outras palavras, respostas como "meu Bloqueador de Drones está bloqueando Drones a uma distância de pelo menos 700 metros", é uma resposta muito parcial e completamente não profissional, e o cliente inteligente não deve aceitá-la como esta. Deveria ser bastante claro até agora, que se o Jammer estiver realmente a 700 m do Drone, mas o Operador está a apenas 0,5 m de distância do seu Drone, então o bloqueio do Drone pode não ser prático. Por outro lado, se o Jammer estiver a 700 metros do Drone, e o Operador fica a 300 metros dele, existe a chance de que o Drone estará bloqueado, mas apenas em certas condições específicas de todos os outros parâmetros mencionados no texto (por exemplo, modelo de drone, alturas de antenas, potência de saída de Jammer e ganho da antena dele, etc).