Deminarea din aer: noua profesie de drone
Foto: David Oliver
Armata britanică în timpul operațiunii „Talisman” din Afganistan a folosit un mini-UAV pentru a detecta IED și a curăța rutele T-Hawk
În mintea publicului drone sau drone atribuite mai multe roluri. Una dintre ele este loviturile aeriene nestingherite, fără a pune operatorii în pericol. Mai puțin cunoscută este capacitatea lor de a detecta și chiar de a distruge dispozitivele explozive improvizate (IED) și munițiile neexplodate.
Cu puterea devastatoare a IED desfășurate în zone geografice, inclusiv în Africa, Asia și America de Sud, și cu țările post-conflict afectate de muniții neexplodate (UXO) și mine abandonate, neexplorate, capacitatea de a face față rapid acestor amenințări fără riscuri pentru dislocare. personalul este universal a devenit o necesitate strategică importantă. O modalitate de a rezolva problema ar putea fi utilizarea vehiculelor mici de decolare și aterizare verticală cu mai multe rotoare (VTOL) pentru a căuta și distruge munițiile explozive.
Începutul a fost pus în operațiunea Talisman a armatei britanice din Afganistan, în timpul căreia un complex de sisteme a fost folosit pentru a curăța rute, a detecta și distruge minele IED și capcanele explozive și pentru a elibera calea vehiculelor ulterioare. Un astfel de sistem a fost mini UAV-ul T-Hawk de la Honeywell, cu o durată de zbor de 45 de minute. El a efectuat supravegherea convoaielor de transport și a făcut recunoașterea traseului, iar curenții săi de aer puteau arunca nisipul de la un IED suspect care se afla în față pe șină.
Operațiunea Talisman a fost impulsul pentru SteelRock Technologies (SRT) din Londra, care, în colaborare cu Richmond Defense Systems (RDS), a dezvoltat un sistem de eliminare a munițiilor explozive bazat pe UAV numit Protector SR1, capabil să neutralizeze o mare varietate de IED și mine, atât cu aer, cât și din sol. Conceput pentru a combate amenințarea în creștere a IED, acest sistem este echipat cu o sarcină utilă constând dintr-o cameră optronică termică avansată și un sistem de control al incendiului codificat de 40 mm, dispozitiv de eliminare fără recul.
Foto: SteelRock Technologies
Drone SR1 Protector de la SteelRock este conceput pentru a combate IED
Aeronava se bazează pe sistemul X8 KDE Direct, care are motoare fără perii la colțuri care rotesc două elice contrarotative. Drona SR1 are o viteză maximă de 100 km/h, raza maximă de legătură de date este de 150 km de la stația de bază, poate sta în aer cu o încărcătură de 50 kg timp de două 2 ore. Într-o serie de teste la locul de testare SteelRock din Țara Galilor de Sud, sistemul Protector a neutralizat cu succes IED-urile la sol și în aer folosind dispozitivul său de dezarmare.
Un sistem similar de neutralizare a IED este dezvoltat de compania din Singapore ST Engineering sub forma complexului STINGER (Stinger Intelligent Network Gun Equipped Robotics). Sistemul este dezvoltat ca parte a soluției Future Soldier de la ST Engineering și este un quadcopter înarmat cu cea mai ușoară mitralieră Ultramax U5,56 Mk.100 de 8 mm din lume, cu o greutate de 6,8 kg, cu un sistem de recul constant pe o articulație universală de amortizare biaxială, care permite de la o dronă, trage în modul automat cu o precizie destul de mare la o distanță de până la 300 de metri. STINGER își poate reveni la poziția inițială între fotografii în mai puțin de 1,5 secunde. Poate transporta 100 de cartușe de polimer ușor de 5,56 mm, iar sistemul este, de asemenea, capabil să urmărească ținta în modul automat, folosind un sistem avansat de control al focului.
Duke Robotics, cu sediul în Florida, a dezvoltat, de asemenea, un sistem de arme complet robotizat integrat într-o aeronavă. Drona TIKAD folosește o soluție unică de stabilizare și recul arme. TIKAD este echipat cu un gimbal electromagnetic ușor girostabilizat, cu 6 grade de libertate, care este capabil să accepte și să stabilizeze o sarcină țintă care cântărește de trei ori greutatea proprie. TIKAD cântărește 50 kg și poate transporta o sarcină utilă de 9 kg care poate include o carabină M4, o pușcă de lunetă semi-automată SR25 sau un lansator de grenade de 40 mm. Deși este conceput ca un sistem de arme fără pilot pentru utilizare împotriva grupărilor teroriste și pentru reducerea corespunzătoare a riscurilor pentru forțele terestre desfășurate, poate fi folosit pentru a neutraliza IED-uri sau mine. Apropo, drona TIKAD a fost achiziționată de armata israeliană.
Fără echipaj aviaţie complexe (BAK) sunt foarte potrivite pentru detectarea munițiilor neexplodate pe suprafețe mari sau în zone inaccesibile. Inspecția și detectarea NBP se realizează folosind diferite magnetometre, de exemplu, un magnetometru digital fluxgate, care este un instrument vectorial cu trei componente, de înaltă precizie și cu zgomot redus. În timpul zborului, UAV-ul este ținut la o înălțime de aproximativ unu până la trei metri, folosind un senzor laser pentru a obține rezultate precise cu rezoluție înaltă. Toate datele de zbor, cum ar fi viteza, altitudinea și poziția sunt înregistrate și pot fi redate pentru a îmbunătăți analiza sondajului. Dacă sondajul zonei necesită zbor la altitudini joase pentru a asigura precizia și rezoluția necesare, atunci se folosesc drone cu mai multe rotoare. Masa unei drone cu magnetometru poate fi mai mică de 4,5 kg.
Dispozitivul de eliminare RDS fără recul de 40 mm este instalat pe UAV SR1
Recent, din ce în ce mai des UAV-urile sunt echipate cu radare cu deschidere sintetică (RSA) (engleză, Synthetic Aperture Radar - SAR), care pot detecta obiecte suspecte săpate, de exemplu, obiecte explozive, cu o bună acuratețe; în marea majoritate a cazurilor, acestea sunt mine antipersonal, NBP, precum și noi amenințări de timp - IED. Cu toate acestea, complexitatea acestei aplicații necesită noi tehnologii și noi concepte de sistem pentru SAR. Un studiu recent realizat de un centru aerospațial german a arătat în mod clar că un sistem SAR polimetric, multistatic (cu o antenă de transmisie și mai multe recepții), multi-unghi și multicanal, cunoscut în terminologia engleză ca P3M-SAR, poate oferi o rezoluție spațială suficientă. , suprimarea fiabilă a interferențelor pasive și este capabil să detecteze obiecte îngropate la o adâncime de până la 20 de centimetri de la o distanță de câțiva metri.
În timpul testării, sistemul P3M-SAR montat pe dronă, denumit TIRAMI-SAR, a arătat capabilități excelente de detectare în mai multe scenarii diferite, simulând diferite condiții de mediu și obiecte, inclusiv mine mici de plastic, cum ar fi PFM-1/PRB-M35 sau lemn sub presiune. curele pentru IED. În plus, experimentele anterioare care utilizează tehnologia SAR inversă au arătat că rezoluția spațială mare și detectarea direcției azimutale completă permit ca obiectele artificiale, cum ar fi minele să fie identificate în imaginea SAR, datorită zonei lor de împrăștiere efectivă spațială.
Foto: David Oliver
UAV Stinger de la ST Engineering, înarmat cu o mitralieră de 5,56 mm Ultramax U100 Mk.8
În prezent, datorită traiectoriei aproape arbitrare a UAV, este posibil să se creeze imagini corespunzătoare din SAR de tip P3M-SAR și, în paralel, să se genereze în plus imagini 3D pentru a suprima eficient interferența. Această sinergie poate duce la un sistem cu capabilități avansate de detectare și identificare a obiectelor îngropate. Există două moduri principale de operare: modul de detectare, care se bazează pe o traiectorie de zbor directă de-a lungul zonei de studiu, folosind o rețea de antene multistatică și multicanal instalată pe UAV; și modul de identificare, efectuând o traiectorie mai degrabă circulară sau elicoidală pe o zonă dată pentru a studia zona la o rezoluție spațială mai mare și a efectua o scanare tomografică (stratificată).
UAV-urile pot funcționa independent și în zone cu acces dificil, în majoritatea scenariilor pot zbura aproape la nesfârșit direct peste zone periculoase. Pentru un sistem mai avansat, mai multe drone pot fi utilizate pentru a crea unghiuri de incidență bistatice sau multistatice suplimentare foarte mari, extinzând și mai mult capacitățile de detectare a munițiilor explozive.
Compania americană Giobal UAV Technologies a primit recent contracte de la doi clienți din Statele Unite pentru a cerceta zona pentru a detecta NBP. Unul dintre sondaje a fost efectuat de Pioneer Aerial Surveys, o divizie a Global UAV, care a căutat anterior NBP la Pearl Harbor. Proiectele de căutare NBP folosesc aceeași tehnologie de sondaj UAV-MAG bazată pe drone pe care o folosește compania în studiile sale geofizice și geodezice. Tehnologia UAV-MAG folosește un magnetometru ultraușor GSMP-35U de la Gem Systems. Pioneer Aerial, folosind UAV-uri, poate efectua sondaje aeriene autonome la rezoluție ultra-înaltă, inclusiv la altitudini joase, ceea ce face posibilă detectarea NBP.
Foto: Duke Robotics
UAV TIKAD cu mai multe rotoare de la Duke Robotics este înarmat cu un pistol-mitralieră pe o suspensie girostabilizată
Organizații precum Corpul Inginerilor Armatei SUA solicită ca aplicațiile pentru soluțiile de căutare NBP să includă tehnologii inovatoare de topografie a terenului. Potrivit Global UAV Technologies, „Tehnologia de imagistică UAV-MAG pe care o dezvoltăm își dovedește flexibilitatea și fiabilitatea. Pioneer Aerial și-a câștigat rapid reputația de unul dintre liderii mondiali în topografia geofizică cu drone. Tehnologia de detectare a NBP și a fotografierii aeriene se dezvoltă destul de rapid, apar tot mai multe soluții inovatoare în acest domeniu, ceea ce contribuie la creșterea interesului pentru serviciile și produsele noastre.”
Afganistanul pare a fi țara cea mai afectată de amenințarea duală a IED și NBP. Doi frați din această țară au dezvoltat un dispozitiv legal de deminare dezvoltat ca parte a unui proiect global denumit Mine Kafon (MKD). MKD, cu sediul în Țările de Jos, dezvoltă o serie de soluții de eliminare a munițiilor explozive pentru o gamă largă de zone afectate post-conflict, folosind tehnologii inovatoare care ar putea face deminarea mai rapidă, mai sigură, mai ieftină și mai ușoară.
Foto: Pioneer Aerial Surveys Ltd
UAV-ul Pioneer Aerial este echipat cu un magnetometru ultraușor GSMP-35U, care este folosit pentru a detecta NBP
Fostele zone de război sunt pline de milioane de mine și alți explozivi, iar în fiecare zi acești „ucigași ascunși” mutilează și ucid zeci de civili. În plus, aceste mine reprezintă și un obstacol major în calea dezvoltării economice și sociale a țării după conflict. Inspecția și curățarea unor astfel de zone din NBP este încă costisitoare și dificilă din cauza problemelor asociate cu tipul de teren și cu mulți alți factori.
Compania MKD a proiectat mai multe UAV-uri cu mai multe rotoare cu PIB pentru a combate NBP. Micro-UAV Vento, mic, cu costuri reduse, pentru sondaje aeriene și cartografiere este disponibil acelor entități care au cea mai mare nevoie de el, inclusiv organizațiilor neguvernamentale. Designul funcțional simplu al acestui UAV simplifică întreținerea și reparația, iar corpul imprimat pe o imprimantă 3D simplifică producția, ceea ce îi afectează în consecință costul. Zonele periculoase sunt identificate prin vizualizarea video de înaltă rezoluție a camerei cu zoom puternic. Apoi, utilizatorul identifică gropi sau cratere, precum și perturbări suspecte ale solului pe o hartă digitală, după care se creează o hartă 3D a zonei de interes folosind modul de cartografiere offline.
Proiectat și creat de Massoud Hassani
UAV-ul cu rază lungă de acțiune multi-rotor Mine Kafon's Destiny (MFD) este conceput pentru a cartografi zone periculoase precum Afganistan
Această hartă poate fi apoi utilizată pentru a inspecta în continuare zona și, eventual, a identifica zone periculoase folosind algoritmi de imagistică computerizată. Micro-UAV-ul MKD Destiny pentru recunoaștere pe distanță lungă este echipat cu o cameră de înaltă rezoluție cu mărire x10, montată pe o suspensie electromagnetică girostabilizată cu trei axe. Este capabil să zboare până la 5 km menținând în același timp o locație precisă folosind tehnologia RTK (Real-time Kinematic Satellite Navigation System). Compact și robust, UAV-ul Destiny este construit din fibră de carbon durabilă pentru a reduce greutatea și a crește timpul de zbor cu până la o oră. Datorită faptului că drona Destiny este echipată cu opt motoare electrice, dacă unul sau două motoare se defectează, poate continua să zboare.
UAV-ul Manta poate plasa o încărcătură explozivă lângă NBP, care poate fi apoi detonată de la distanță
Bazat pe hărți 3D create de dronele de cartografiere, UAV-ul autonom greu MKD Manta zboară peste o anumită zonă, „căutând” metodic peste fiecare metru al acesteia. Este capabil să transporte o varietate de senzori de detectare, inclusiv un detector de metale, un radar de sondare subterană și un colector de probe pentru analiză chimică. Pentru a obține informații despre locația exactă, datele de la senzori sunt procesate folosind algoritmi de fuziune a datelor. În funcție de terenul înconjurător și de datele de identificare, un obiect exploziv fie este detonat cu ajutorul unui dispozitiv exploziv controlat de la distanță purtat de o dronă, fie este dezamorsat de un sapator. Opt motoare electrice puternice și elice coaxiale permit transportului dronei Manta roboți deminare și senzori cu o greutate totală de până la 30 kg. Opt baterii 6S (instalate în smartphone-uri) asigură o durată maximă de zbor de 60 de minute. Platforma flexibilă Manta, care poate fi „reflashed” în mod programatic în câteva secunde pentru a îndeplini diverse sarcini, este compatibilă cu toate dronele de deminare MKD, inclusiv cu Destiny care cântărește 6,6 kg. UAV-ul Manta este compatibil cu stația de control la sol Mine Kafon GCS, al cărei software, pe lângă funcționalitatea comună întregii linii de UAV-uri a acestei companii, oferă și interfețe specifice pentru fiecare sistem autonom.
informații