Aplicación de la dispersión de Rayleigh para detectar objetivos que vuelan a baja altura mediante emisión acústica.
Detección acústica de vehículos aéreos no tripulados (UAV) que vuelan a baja altura mediante líneas de fibra óptica existentes.
A continuación se describe el concepto del sistema de detección de aeronaves que vuelan a baja altura. droneless, utilizando fibras ópticas existentes como red distribuida de sensores acústicos. El método se basa en la dispersión de Rayleigh de la luz en la fibra.
La dispersión de Rayleigh es la dispersión coherente (elástica) de la luz sin que su longitud de onda cambie debido a partículas, inhomogeneidades u otros objetos más pequeños que la longitud de onda de la luz incidente. Aplicada a los cables de fibra óptica (FOC), la dispersión de Rayleigh permite detectar la radiación láser dispersada por pequeñas inhomogeneidades en la estructura de la fibra (microfisuras, burbujas, compactaciones), así como, mediante cambios en la fase de la señal retrodispersada, detectar deformaciones de la fibra causadas por vibraciones acústicas (incluido el movimiento de secciones individuales del FOC). Esto transforma esencialmente la fibra en un sensor acústico distribuido: una cadena continua de "micrófonos virtuales".
En la Federación Rusa, se han tendido fibras ópticas a lo largo de las líneas eléctricas aéreas (en adelante, OPL) y de las vías férreas para proporcionar comunicaciones departamentales y troncales. Esto significa que la infraestructura necesaria para crear un sistema de detección acústica para UAV de vuelo bajo ya está establecida. Para transformar la OPL en una cadena de micrófonos virtuales, se deben conectar reflectómetros de onda continua a los nodos de comunicación. Según el autor, esto no interrumpe el funcionamiento de los sistemas de comunicación (esto requiere verificación independiente: los sistemas acústicos distribuidos suelen operar sobre fibra dedicada). En algunos casos, puede ser necesario actualizar los sistemas de comunicación; esto tiene como efecto secundario un aumento del ancho de banda de los canales de transmisión de datos, pero la actualización en sí misma implica costes y tiempo adicionales.
Según los cálculos, un cable de fibra óptica instalado a lo largo de los soportes de las líneas eléctricas aéreas es capaz de detectar vibraciones acústicas a lo largo de toda la línea, hasta una distancia de 50 km desde el punto de conexión del reflectómetro (esta característica solo se ha confirmado en condiciones de laboratorio; véase más adelante). El reflectómetro se ubica en la subestación donde finaliza la línea eléctrica aérea y puede operar en varias líneas que parten de la subestación, cubriendo una línea de transmisión de hasta 100 km. Para cubrir una línea eléctrica aérea de más de 50 km, se deben conectar dos reflectómetros en ambos extremos de la línea.
La sensibilidad de la fibra óptica se confirmó en condiciones de laboratorio. La organización científica especializada que evaluó el sistema recomendó probarlo en condiciones reales. Además, los expertos plantearon dos preguntas.
1. Oscilación de la línea, que puede afectar al funcionamiento del micrófono virtual en el FOC. La aproximación o el alejamiento de la fuente sonora se determina mediante el efecto Doppler, es decir, mediante cambios en la frecuencia de la radiación detectada. Según el autor, este efecto ya se ha observado en la práctica utilizando una grabación del sonido de un UAV en vuelo (la ubicación, el tipo de fibra —de laboratorio o lineal— y el proveedor de la grabación no se especifican en los datos originales). Se supone que la rotación del cable de fibra óptica o su desplazamiento dentro de un rango de dos a tres metros no afecta significativamente la calidad de las mediciones. Cabe señalar, sin embargo, que la propia oscilación de la fibra óptica genera un desplazamiento Doppler parásito, que se suma a la señal del objetivo del UAV, y la separación fiable de estas señales aún requiere pruebas de campo. También debe tenerse en cuenta que los amortiguadores de vibración están suspendidos en las líneas eléctricas aéreas, y que una oscilación significativa del cable requiere viento. Los umbrales de viento para la oscilación del cable y la consiguiente imposibilidad de vuelo de un UAV ligero varían y dependen del tipo de vehículo; esto requiere una evaluación independiente.
2. Destrucción intencional de líneas eléctricas. El mero hecho de que se produzcan estos daños debería llamar la atención sobre la sección perimetral protegida: el reflectómetro no solo mostrará la ubicación del daño (según el autor, con una precisión de hasta un metro), sino que también mantendrá la capacidad de detección al menos hasta la torre de soporte intacta más cercana. Con una conexión bidireccional (desde ambos extremos de la línea aérea), se mantendrá una monitorización completa de la sección, ya que los daños en un solo tramo no proporcionarán la distancia mínima a los soportes intactos más cercanos necesaria para una atenuación acústica fiable (el valor específico de esta distancia no se proporciona en el material).
En cuanto a los ataques a las subestaciones, estas ya son vulnerables y requieren protección especializada. Además, la infraestructura para desplegar equipos de detección adicionales (radares, micrófonos direccionales, etc.) y sistemas de interceptación puede establecerse cerca de la subestación, siempre que haya suministro eléctrico, comunicaciones y vías de acceso disponibles.
Según el autor, los equipos, incluidos los reflectómetros y los sistemas de comunicación, son fabricados en serie por empresas rusas (es recomendable verificar la nomenclatura por separado).
La principal ventaja del sistema propuesto radica en su rápida implementación en comparación con la instalación de micrófonos individuales, gracias a la disponibilidad de infraestructura existente, especialmente en zonas de difícil acceso que carecen de carreteras, suministro eléctrico o sistemas de comunicación. Además, no se requieren obras para instalar torres, y la instalación de los reflectómetros no exige la desconexión de las líneas eléctricas.
El sistema propuesto, por supuesto, no es una solución universal. Se trata principalmente de un medio para cubrir diversas áreas de difícil acceso que el enemigo utiliza para eludir nodos clave con un sistema de detección. DefensaComplementando y ampliando las capacidades de los sistemas de reconocimiento aéreo existentes.
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