Πειραματική μελέτη ηλεκτρομαγνητικής ατρωσίας μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων στη ζώνη συχνοτήτων 200 MHz – 1000 MHz

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής ατρωσίας (immunity) των Μη Επανδρωμένων Εναέριων Οχημάτων (ΜΕΕΟ) σε ένα εύρος συχνοτήτων 200-1000 MHz. Τα ΜΕΕΟ κερδίζουν όλο και περισσότερο έδαφος στην καθημερινότητα μας, με την χρήση τους για πολυάριθμες εργασίες. Ωστόσο, πολλές φορές συμβαίνει να χρησιμοποιούνται με κακόβουλο τρόπο ή αντίστροφα να γίνονται στόχος κακόβουλων ή μη επιθέσεων μέσω ηλεκτρομαγνητικών (ΗΜ) παρεμβολών. Σε αυτό το πλαίσιο η κατανόηση της ατρωσίας τους έναντι των ΗΜ παρεμβολών αποτελεί προϋπόθεση είτε για να αναπτυχθούν συστήματα ΗΜ παρεμβολών για την αντιμετώπιση της κακόβουλης χρήσης τους είτε για την ανάπτυξη τεχνικών θωράκισής τους προκειμένου να επιδεικνύουν αντοχή έναντι των ΗΜ παρεμβολών. Η μελέτη της ατρωσίας πραγματοποιήθηκε εντός ανηχοϊκού θαλάμου με τη διεξαγωγή πειραμάτων έκθεσης δύο διαφορετικά εμπορικών ΜΕΕΟ σε ακτινοβολία. Ειδικότερα, τα ερευνητικά ερωτήματα, τα οποία απασχόλησαν την πειραματική μελέτη αφορούν κυρίως τον εντοπισμό: α) των συχνοτήτων στις οποίες τα ΜΕΕΟ παρουσιάζουν μειωμένη ατρωσία, β) των ειδικών χαρακτηριστικών των παλμικών ΗΜ κυματομορφών (πλάτος, διάρκεια, συχνότητα επανάληψης και αριθμός παλμών), τα οποία αποτελούν προϋπόθεση για την πρόκληση σοβαρών διαταραχών στη λειτουργία των ΜΕΕΟΗ, γ) της επίδρασης την οποία έχει η κατεύθυνση πρόσπτωσης των ΗΜ κυμάτων και η πόλωση τους και τέλος δ) των πιθανών διαδρομών σύζευξης (coupling paths) με κρίσιμα ηλεκτρονικά κυκλώματα, οι οποίες σε τελική ανάλυση ερμηνεύουν τα αίτια της πρόκλησης σοβαρών διαταραχών της φυσιολογικής λειτουργίας των ΜΕΕΟ. Τα πειραματικά αποτελέσματα της διπλωματικής εργασίας αποδεικνύουν ότι τα υπό εξέταση ΜΕΕΟ επηρεάζονται από την ΗΜ ακτινοβολία σε ένα εύρος συχνοτήτων 200-1000 MHz. Τα δύο ΜΕΕΟ επιδεικνύουν μειωμένη ατρωσία σε συγκεκριμένες συχνότητες του φάσματος. Η πρόκληση διαταραχών θέτει κάποιες ελάχιστες απαιτήσεις σε ότι αφορά το πλάτος, τη διάρκεια, τη συχνότητα επανάληψης και τον αριθμό των ακτινοβολούμενων παλμών. Επίσης, η πρόκληση διαταραχών εξαρτάται με κρίσιμο τρόπο από την κατεύθυνση πρόσπτωσης της ΗΜ ακτινοβολίας καθώς και την πόλωση του προσπίπτοντος κύματος. Τέλος, η διερεύνηση σε ότι αφορά τις διαδρομές σύζευξης καταδεικνύει ότι αυτό συμβαίνει με μη συμβατικό και έμμεσο τρόπο (back door coupling) μέσω της σύζευξης με επιμέρους στοιχεία των ΜΕΕΟ, όπως καλωδιώσεις, πλακέτες κοκ, τα οποία δεν σχετίζονται άμεσα με τα συστήματα ασύρματης εκπομπής/λήψης, π.χ. κεραίες, τα οποία διαθέτουν. Δεδομένου ότι αυτά τα συστήματα υπάρχουν σε όλους τους τύπους των ΜΕΕΟ προκύπτει το συμπέρασμα ότι κατάλληλες μορφές ΗΜ κυματομορφών μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές διαταραχές στη λειτουργία των ΜΕΕΟ και να προκαλέσουν την εξουδετέρωσή τους.