Phát hiện mục tiêu bằng âm thanh

Izvestia đưa tin, Spider do một công ty thành viên thuộc Trung tâm Khoa học và Công nghiệp Ushkuynik của Nga phát triển. Khác với các hệ thống phát hiện mục tiêu trên không chủ yếu dựa vào radar hoặc trinh sát điện tử, Spider sử dụng âm thanh và tiếng ồn do mục tiêu phát ra để nhận diện. Tuy nhiên, nguyên lý phát hiện bằng âm thanh không phải công nghệ mới. Các thiết bị định hướng và phát hiện âm thanh từng được quân đội sử dụng từ Thế chiến thứ nhất.

Theo các nhà phát triển, điểm mới của Spider nằm ở cách triển khai công nghệ này, với mạng lưới cảm biến phân tán kết hợp khả năng xử lý tín hiệu bằng mạng nơ-ron. Hệ thống được xây dựng theo mô hình mô-đun, trong đó số lượng và chủng loại mô-đun có thể được lựa chọn tùy thuộc điều kiện triển khai. Cách thiết kế này giúp tăng tính linh hoạt và cho phép mở rộng khu vực giám sát khi cần thiết.

Nga đã hoàn tất quá trình nghiên cứu và thử nghiệm Spider, đồng thời chuẩn bị cho việc sản xuất hàng loạt. Triển vọng của hệ thống hiện phụ thuộc phần lớn vào sự quan tâm của các khách hàng tiềm năng. Bộ Quốc phòng Nga được cho là khách hàng chính.

Spider có thể được sử dụng để bổ sung cho các hệ thống giám sát và phát hiện mục tiêu trên không hiện có. Việc kết hợp radar với trinh sát âm thanh có thể tăng khả năng phát hiện sớm các vật thể trên không. Tuy nhiên, hiện chưa có đánh giá độc lập được công bố rộng rãi về hiệu quả của phương án này.

Izvestia cho biết Bộ Quốc phòng Nga và các cơ quan chức năng chưa đưa ra bình luận về hệ thống Spider. Việc các cơ quan quốc phòng giữ kín thông tin về những hệ thống mới cũng khiến thời điểm đưa chúng vào sử dụng thực tế khó xác định.

Ba phiên bản khác nhau

Izvestia và các nhà phát triển đã công bố một số đặc điểm của Spider. Hệ thống sử dụng một khối thiết bị điện tử gồm micrô, máy tính, thiết bị liên lạc vô tuyến và nguồn điện. Dữ liệu thu được được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng, sử dụng các mô hình phân loại âm thanh dựa trên mạng nơ-ron.

Các linh kiện điện tử có thể được tích hợp vào nhiều loại vỏ bảo vệ, tùy thuộc phương thức triển khai. Loại cơ bản có dạng hộp chữ nhật, được trang bị ăng-ten, khe mở và các đầu nối cần thiết. Mô-đun này được lắp đặt cố định tại vị trí do người vận hành lựa chọn.

Một phiên bản khác có vỏ thuôn dài, hình dáng giống mũi tên. Theo mô tả, mô-đun này có thể được thả từ UAV hoặc phương tiện bay khác. Khi tiếp đất, thiết bị cắm xuống nền đất và duy trì tư thế thẳng đứng, sau đó bắt đầu hoạt động.

Phiên bản thứ ba có thiết kế dạng “con nhím”, với một thân cầu và nhiều phần nhô ra giống gai. Mô-đun này được thiết kế để thả xuống những khu vực có nhiều cây cối. Các phần nhô ra giúp thiết bị mắc vào cành cây và tán lá, qua đó duy trì vị trí tương đối thuận lợi cho việc thu nhận âm thanh và truyền tín hiệu.

Các micrô và hệ thống điện tử của Spider được tối ưu hóa để nhận diện tiếng ồn từ nhiều loại UAV. Cụ thể, các mô-đun được cho là có thể phát hiện âm thanh của UAV FPV cỡ nhỏ ở khoảng cách khoảng 200 m, trong khi phạm vi phát hiện đối với những UAV lớn sử dụng động cơ xăng có thể vượt 1 km.

Các nhà phát triển cho biết Spider có thể phát hiện nhiều loại UAV, từ các thiết bị cỡ nhỏ đến những phương tiện lớn hơn. Dù vậy, khi chưa có thông tin đầy đủ về điều kiện thử nghiệm, tỷ lệ phát hiện và tỷ lệ cảnh báo giả, chưa thể đánh giá độc lập độ nhạy của cảm biến cũng như hiệu quả của thuật toán xử lý âm thanh.

Một ưu điểm khác được công bố là khả năng mở rộng mạng lưới. Số lượng mô-đun có thể tăng tùy theo quy mô khu vực cần giám sát, qua đó tạo ra vùng phát hiện có kích thước và cấu hình khác nhau. Nhà phát triển cho rằng mạng lưới có thể mở rộng tới hàng trăm, thậm chí hàng nghìn km.

Tuy nhiên, triển khai mạng lưới quy mô lớn cũng đặt ra những yêu cầu đáng kể về hậu cần. Chẳng hạn, nếu các mô-đun được bố trí cách nhau khoảng 30 m, một tuyến cảm biến dài 30 km sẽ cần khoảng 1.000 vị trí trên một hàng. Nếu bố trí hai hoặc ba hàng để tăng độ phủ, số lượng mô-đun sẽ tiếp tục tăng tương ứng. Điều này kéo theo chi phí lớn hơn về thiết bị, bảo trì, liên lạc và quản lý dữ liệu.

Những giới hạn của cảm biến âm thanh

Khả năng phát hiện bằng âm thanh chịu ảnh hưởng đáng kể từ môi trường. Gió, tiếng ồn đô thị, máy móc, sóng biển, mưa, mưa đá và địa hình đều có thể tác động đến chất lượng tín hiệu. Những UAV sử dụng động cơ có độ ồn thấp cũng có thể khó bị phát hiện hơn. Do đó, Spider khó có thể được xem là giải pháp phát hiện hiệu quả trong mọi điều kiện. Hệ thống phù hợp hơn với vai trò một thành phần trong mạng lưới giám sát nhiều lớp.

Mạng lưới phân tán cũng có những điểm hạn chế riêng. Kênh liên lạc giữa các mô-đun và trung tâm điều khiển có thể chịu tác động của tác chiến điện tử. Các cảm biến riêng lẻ cũng có thể bị vô hiệu hóa hoặc đối phó bằng nhiều phương thức khác nhau. Ngoài ra, việc vận hành một mạng lưới gồm hàng nghìn mô-đun sẽ tạo áp lực đáng kể lên nhân lực, hệ thống truyền dữ liệu và khâu xử lý thông tin. Vì vậy, Spider khó có thể thay thế hoàn toàn các phương tiện phát hiện khác.

Spider không phải hệ thống cảm biến âm thanh duy nhất được phát triển tại Nga. Theo đại diện công ty RMS-Algorithm, cảm biến âm thanh Dronlock có thể phát hiện UAV FPV mang tải trọng khoảng 800-850 g ở khoảng cách lên tới 2 km và các UAV cỡ nhỏ như Mavic-3 ở khoảng 800 m. Một hệ thống khác có tên Ear (Tai), được thiết kế để phát hiện âm thanh của UAV, cũng được cho là đã bắt đầu được triển khai tại vùng Belgorod và Cộng hòa Nhân dân Donetsk.

Những thông tin trên cho thấy cảm biến âm thanh đang trở thành một phân khúc được quan tâm tại Nga, thay vì chỉ là một giải pháp đơn lẻ. Trong thời gian tới, Spider có thể được xem xét như một phương tiện bổ sung cho mạng lưới phát hiện các mối đe dọa trên không. Ngoài ứng dụng quân sự, công nghệ này cũng có khả năng được sử dụng trong một số lĩnh vực dân sự và thương mại.