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Droni, come funzionano i sistemi di rilevamento e tracciamento



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I metodi e le tecnologie utilizzati per identificare, localizzare e monitorare veicoli aerei senza pilota. Le caratteristiche del radar utilizzato per il tracciamento e l’applicazione dell’intelligenza artificiale

Pubblicato il 6 feb 2024



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Parliamo di sistemi di rilevamento dei droni. La frequenza radar di rilevamento dei droni svolge un ruolo cruciale nell’identificazione e nel tracciamento dei veicoli aerei senza pilota. Utilizzando sistemi radar specializzati, queste frequenze consentono il rilevamento di droni con maggiore precisione ed efficienza. La frequenza radar utilizzata a questo scopo è accuratamente selezionata per ottimizzare la portata, la sensibilità e la risoluzione dei radar, consentendo di rilevare anche droni piccoli e a bassa quota. Queste frequenze sono spesso nella gamma delle microonde, come la banda X o la banda Ku, in quanto offrono un buon equilibrio tra gamma e risoluzione.

I sistemi di rilevamento dei droni

I sistemi avanzati di rilevamento dei droni impiegano algoritmi sofisticati e tecniche di elaborazione del segnale per analizzare i ritorni radar e distinguerli da altri disordini o rumori di fondo.

Sfruttando la potenza di specifiche frequenze radar, le autorità e il personale di sicurezza possono rilevare e mitigare efficacemente i potenziali rischi per la sicurezza, posti dalle attività non autorizzate dei droni.

Il rilevamento e il tracciamento dei droni si riferiscono ai metodi e alle tecnologie utilizzati per identificare, localizzare e monitorare veicoli aerei senza pilota o droni. Con la crescente popolarità e accessibilità dei droni, è diventato fondamentale sviluppare sistemi efficaci per rilevare e tracciare la loro presenza.

Questi sistemi impiegano una combinazione di radar, sensori acustici, analisi video e rilevatori a radiofrequenza per rilevare i droni in vari ambienti. Una volta rilevato un drone, vengono utilizzati algoritmi di tracciamento per monitorarne continuamente il movimento e la traiettoria. [1]

Come funziona il radar di rilevamento dei droni

Il radar di rilevamento dei droni funziona emettendo onde elettromagnetiche che vengono riflesse dal drone. Il sistema radar utilizza queste informazioni per calcolare la distanza, la velocità e la direzione del drone. I sistemi radar avanzati possono persino identificare il tipo di drone, consentendo risposte personalizzate a minacce specifiche.

Sono disponibili molti tipi di sistemi radar di rilevamento dei droni, ognuno con le proprie caratteristiche e capacità uniche. Di seguito sono riportati alcuni dei tipi più comuni:

Tipi di radarCaratteristiche e capacità
Radar attivoEmette un segnale e scopre il segnale di ritorno per dati accurati
Radar passivoUtilizza segnali provenienti da altre sorgenti per ridurre la probabilità di rilevamento
Doppler RadarMisura la variazione di frequenza per i dati di velocità e direzione del drone
FMCW RadarInvia un’onda continua di segnali per maggiori dati di distanza/velocità
Radar multistaticoUtilizza più trasmettitori per una migliore copertura e meno interferenze

L’utilizzo del radar di rilevamento dei droni ha maggiori vantaggi. Uno dei principali vantaggi è l’aumento della sicurezza. Il radar di rilevamento dei droni è in grado di individuare e tracciare i droni che volano in uno spazio aereo limitato, ad esempio intorno agli aeroporti o alle installazioni militari. Ciò consente alle autorità di adottare le misure appropriate per garantire la sicurezza pubblica.

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Il rilevamento dei droni per scopi di sorveglianza

Il radar di rilevamento dei droni può essere utilizzato anche per scopi di sorveglianza, come il monitoraggio di grandi folle o il monitoraggio di attività dubbie. Può anche essere utilizzato per proteggere infrastrutture critiche come centrali elettriche o raffinerie di petrolio da potenziali attacchi di droni.

Il rilevamento radar dei droni non è privo di sfide. Le caratteristiche uniche dei droni pongono difficoltà nel rilevarli e tracciarli con precisione. I droni sono disponibili in varie dimensioni, che vanno dai minuscoli micro-droni a quelli commerciali più grandi. I droni più piccoli possono essere difficili da rilevare a causa della loro piccola sezione trasversale radar, mentre i droni più veloci possono entrare e uscire rapidamente dal raggio d’azione del radar.

Tecnologia Stealth: alcuni droni sono dotati di tecnologia stealth, che li rende meno rilevabili dai sistemi radar.

L’evoluzione della tecnologia radar

Originariamente sviluppati per scopi militari, i sistemi radar sono stati utilizzati per rilevare e tracciare gli aerei durante la Seconda guerra mondiale. Nel corso del tempo, la tecnologia radar si è evoluta, diventando più avanzata e diffusa, trovando applicazioni in diversi campi oltre alla difesa. Per superare le sfide menzionate in precedenza, i ricercatori e gli ingegneri sviluppano costantemente tecniche avanzate di rilevamento radar dei droni.

Gli algoritmi di apprendimento automatico possono analizzare i dati radar e identificare i modelli associati ai droni. Addestrando il sistema con un ampio set di dati, può imparare a differenziare i droni da altri oggetti, riducendo i falsi positivi e migliorando l’accuratezza del rilevamento, quindi utilizzando l’intelligenza artificiale. La fusione di più sensori è la combinazione dei dati radar con i dati provenienti da altri sensori, come telecamere e sensori acustici, può migliorare le capacità di rilevamento dei droni.

Quando si sceglie un sistema radar di rilevamento dei droni, ci sono diversi fattori da considerare, che includono i seguenti punti.

Il raggio di rilevamento è la distanza massima alla quale il radar può rilevare un drone. È importante scegliere un sistema radar con un raggio di rilevamento adeguato alle proprie esigenze.

La precisione del sistema radar è fondamentale per garantire che sia in grado di rilevare e tracciare i droni in modo accurato.

Il tasso di falsi allarmi è la frequenza con cui il sistema radar rileva oggetti diversi dai droni come uccelli o piccoli aerei. Un alto tasso di falsi allarmi può essere un problema in quanto può portare ad avvisi e risposte non necessari.

Come si sceglie un sistema radar di rilevamento dei droni

I sistemi radar possono variare su una scala simile in termini di costi; quindi, è importante scegliere un sistema che sia economicamente bilanciato per le prestazioni erogate.

Il radar di rilevamento dei droni è uno strumento necessario per garantire la sicurezza e la protezione in un mondo in cui i droni sono sempre più diffusi. Sono disponibili molti tipi di sistemi radar di rilevamento dei droni, ognuno con le proprie caratteristiche e capacità uniche.

Quindi per scegliere un sistema radar di rilevamento per droni, è importante considerare fattori come il raggio di rilevamento, l’accuratezza, il tasso di falsi allarmi e il costo.

Selezionando il giusto sistema radar di rilevamento dei droni, sia ha la certezza di avere gli strumenti necessari per proteggere il proprio territorio o la propria struttura da potenziali minacce di droni.

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Possibili applicazioni di droni con AI in campo operativo e Cyber Defence

Nonostante in Italia oltre al colosso industriale Leonardo, ex-Finmeccanica, ci siano realtà di nicchia come Nimbus s.r.l. e Nurjana Technologies s.r.l., c’è una totale assenza di programmi specifici per il settore unmanned, così riporta la rivista di settore Start Magazine [3]

Tornando alle criticità rilevate dall’azienda ex Finmeccanica nel Documento programmatico pluriennale per la Difesa per il triennio 2023-2025 (Dpp), “Credo si potrebbe fare un po’ di più negli ambiti unmanned. Fino ad oggi le forze armate hanno ragionato soprattutto di sistemi disponibili, l’industria nazionale finora non ha fornito molto” ha constatato il direttore generale di Leonardo, Lorenzo Mariani.

“A seguito del conflitto in Ucraina si è assistito a un’evidenza circa la necessità di disporre di questi velivoli e di saperli gestire” ha sottolineato sempre il direttore generale Mariani.

A man standing in a brown outfit, holding a large black device that looks like a plastic gun, staring up to the sky with a truck and a field behind him.

Nella foto si vede Yurii Momot, uno dei fondatori di Piranha-Tech, con una pistola anti-drone, che può bloccare i segnali di comunicazione utilizzati per controllare piccoli droni commerciali.

Il cannone anti-drone può inviare una raffica di segnali radio per sopraffare i collegamenti di comunicazione di un drone.

A man repairing a large, gray drone in a room with the shades pulled down.

Oleksandr Berezhny di Quantum ha assemblato un drone da ricognizione presso il centro di riparazione dell’azienda in agosto, inoltre ha discusso di guerra elettronica con il personale militare della NATO. [4].

Mentre l’Ucraina evolve le sue tecniche anti-jamming, alcune di queste tattiche si stanno spostando verso gli Stati Uniti ed i suoi alleati, così ha affermato Clark dell’Hudson Institute.

“Ora si comincia a vedere paesi, compresi gli Stati Uniti, mettere in campo questi sistemi più piccoli, proprio come si vedono persone in Ucraina che li mettono insieme”, ha detto sempre Clark.

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Per molti analisti sul fronte ucraino, i miglioramenti non potranno arrivare abbastanza velocemente, in quanto “Anche se rendi invisibile il tuo drone, il tuo controller e la tua antenna emettono un segnale”, ha detto un pilota di droni ucraino, che ha fornito solo il suo nome, Vladislav. I russi possono rilevare una finestra di circa 200 metri quadrati, dove potrebbe trovarsi un pilota di droni, ha aggiunto sempre Vladislav, sottolineando che una volta il colpo di artiglieria era arrivata a “circa 15-20 metri” dal colpirlo, quindi ha concluso dicendo che “Non è possibile nascondersi completamente”.

Conclusioni

Citando Aurélie Jean, autrice del libro “Nel paese degli algoritmi” [5] , si deve capovolgere l’antico pregiudizio che vuole i filosofi riflettere su un mondo che gli sfugge e gli scienziati costruire un mondo su cui non riflettono… se l’uomo sia un supervisore della macchina sulla quale prende la decisione finale, oppure il sistema sia autonomo rispetto alla decisione dell’uomo e quindi eseguirà una sua decisione secondo gli algoritmi, tramite cui è stato programmato.

Riguardo a questo secondo punto il dilemma è etico al limite del trascendente.

L’algoritmo lo farà l’uomo finché la AI non sarà in grado di auto-programmarsi scegliendo se seguire o no le indicazioni a monte.

Il punto critico è sempre il “libero arbitrio” di Sant’Agostino, santo della Chiesa Cattolica, mercante musulmano di origine. Potrà una macchina, nel gioco dell’imitazione, scegliere se fare o non fare? Evolvere secondo una strada oppure un’altra quando sta pilotando un drone?

Ciò che ci rende “unici” è la possibilità di decidere; quindi, potrà l’AI valutare e decidere in teatro operativo l’azione migliore da eseguire?

Inoltre riflettendo sul vezzo della frase biblica “a Sua immagine e somiglianza”, noi come essere umani e creatori di una AI ci vezzeggeremo dando a loro, le nostre creature, l’idea di poter essere a nostra immagine e somiglianza? Se la risposta è “sì”, nella società moderna c’è un egocentrismo accentuato, per cui potremmo avere tal velleità, di conseguenza dovremmo stare attenti alla singolarità. Perché per la singolarità, il primo nemico da eliminare per la loro sopravvivenza, non è un’altra nazione economica, bensì forse proprio noi stessi, in questo passaggio si annidano i rischi delle applicazioni dell’AI. [6]

Concludendo “dove c’è vita nasce vita”, frase “cult” del prof. Vasco Santi docente di chimica e biologia, mentre dove si progetta un algoritmo si instaura un meccanismo scientifico di autoapprendimento dall’esperienza pragmatica, senza l’empatia e la sensibilità della coscienza umana, per cui l’AI non può percepire nel dettaglio le sfumature della realtà circostante, rendendo evidente che dovremo utilizzarla al meglio senza mire surreali di proiezioni del nostro super-io.

Note

  1. Rilevamento radar dei droni: tutto quello che c’è da sapere (ampproject.org)
  2. Ecco su cosa Leonardo punzecchia la Difesa – Startmag
  3. Brendan Hoffman – The New York Times
  4. Ella Maru Studio and Yoon Seok Kim/Jia Liu, Deisseroth/Bao laboratories, Stanford University
  5. “Nel Paese degli Algoritmi”, Aurélie Jean
  6. Machine ethics, l’AI nel bene e nel male – AI4Business

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