Tecnologías emergentes
Fig. 5: Sección transversal radar y dimensiones. (Fuente: propia)
Un resumen de resultados se encuen-tra
en la tabla 1 y la tabla 2.
Una primera conclusión de la Tabla 1
es que la RCS media en polarización
vertical no muestra diferencias sig-nificativas
con la horizontal 7, 8. Se
tienen valores entre -5 y -25 dBsm.
Asimismo, se muestra que las com-ponentes
micro-Doppler con polariza-ción
horizontal permiten identificar las
hélices (ensayos a 2.4 GHz, ancho de
banda de 45 MHz, potencia 0.2 W, dis-tancias
al blanco de entre 70 y 150 m).
Otro aspecto a considerar es la apor-tación
de la carga de pago. Fioranelli
10 ha aplicado la Short Time Fou-rier
Transform (STFT) para discriminar
cuándo los RPAS tienen más carga,
pero lo importante es que la carga de
pago puede añadir RCS al conjunto.
El efecto de la dimensión del RPA
En principio se puede pensar que un
RPA de mayor tamaño tendrá mayor
RCS, es decir, la firma radar se incre-mentará
con la dimensión caracterís-tica.
La figura 5 presenta los resul-tados
para varios RPAS comerciales
encontrándose nuevamente que el
parámetro importante es la frecuencia
y que, efectivamente, a mayor dimen-sión
mayor RCS.
Long To 11 realizó medidas en cam-po
con un equipo portátil y en cámara
anecoica, proporcionando resultados
sobre el RPA Aerosonde (figura 6).
Se demuestra la posibilidad de me-dir
RCS en el exterior con un equipo
portátil. Además, cabe destacar el he-cho
de que la RCS más elevada se
encuentra en la zona de cabeza, cola
y costillas de las alas.
Resultados de simulación
Schröder 12 ha realizado una simu-lación
numérica con el Método de los
Momentos y Elementos Finitos, obte-niendo
buenos resultados. La figura 7
muestra la comparativa entre resulta-dos
numéricos y experimentales en el
DJI Phantom II, con valores de RCS
entre -10 y -20 dBsm. Además, se
hace un análisis de señal micro-Do-ppler
para polarización horizontal y
vertical, resultando que es posible
identificar al dron en el primer caso
y no en el segundo. Para este aná-lisis
basta con modelar únicamente
la parte rotatoria pero, si ésta es de
plástico, es prácticamente indetec-table.
Harmanny 13 aplica también
el análisis del contenido espectral en
el tiempo de la señal micro-Doppler
para discriminar al RPA.
Fig. 6: Imágenes RCS ISAR (campo
lejano) para el UAV Aerosonde en
cámara anecoica con ángulo de
azimuth 0º, banda X. (Fuente: propia)
Medidas de sección transversal
radar de aves
La reflectividad radar de un ave se debe
principalmente a que el 65% de su masa
está formada por agua, pudiéndose ha-cer
un cálculo teórico que resulta com-parable
a los resultados experimentales.
La tabla 3 muestra la sección transversal
radar de varios tipos de aves, en dBsm
y m2, en tres bandas de frecuencia dife-rentes
(L, S y X).
Análisis micro-Doppler del eco radar
Los trabajos de Torvik, Olsen y Griffiths
14, 15 presentan un método de discri-minación
entre RPAS y aves basado en
el análisis del efecto Doppler de la señal
recibida de las aves debido al movimien-to
de las alas, en concreto un análisis
micro-Doppler, que consiste en filtrar
paso alto la señal para eliminar los ecos
del clutter estacionario, eliminar el efecto
Doppler debido al movimiento traslacio-nal
y, finalmente, filtrar paso bajo para
extraer el movimiento relativo de las di-ferentes
partes del cuerpo de las aves,
en especial las alas. Así, si se represen-tan
los desplazamientos de frecuencia
obtenidos mediante una transformada
corta de Fourier (STFT) frente al tiempo,
se obtienen espectrogramas que repre-sentan
la firma micro-Doppler del ave en
cuestión, como la que muestra la figura
8. La elección de los parámetros de la
STFT se realiza en función de la clasifi-cación
de las aves en base al tamaño y
al movimiento, y de la banda frecuencia
de trabajo del radar. En el caso de los
grandes radares 3D empleados en vigi-lancia
aérea estos parámetros son difíci-les
de obtener.
Cuando se trata de realizar el análisis mi-cro-
Doppler en tiempo real, la dificultad
es aún mayor y hay que relajar los requi-sitos
de resolución, según se muestra en
los trabajos de Alabaster y Hughes 16.
En el caso estudiado en 15, el efecto
micro-Doppler y los espectrogramas
para el caso de un pato (Mallard Duck)
muestran que el 56% de la potencia
del efecto está generada sólo por las
alas. Otros trabajos, como los de Blac-ksmith
y Mack 17, sugieren que los
resultados pueden variar sensiblemen-te
en función de la banda utilizada.
Torvik, Olsen y Griffith 18 estudiaron
también el comportamiento de aves más
grandes, como el alcatraz, llevando a cabo
observaciones empleando un radar SAR
en banda X y polarización vertical desde el
Centro de Experimentación del INTA en El
Arenosillo (Huelva). Como resumen de los
resultados de este estudio se tiene que, en
banda X, se obtiene con más facilidad un
equilibrio entre resolución en tiempo y en
frecuencia, una de las mayores dificulta-des
que se había observado empleando
el análisis micro-Doppler en banda K. Se
probaron además otros algoritmos de
procesado con mayor resolución, como
la pseudo-transformada de Wigner-Ville.
Otra de las cuestiones que se confirma-ron
en estos estudios fue la influencia del
10 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 64. Primer trimestre 2020