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 сигналы 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»