Projekti brezpilotnih sistemov v SV

Oceni ta prispevek
(0 glasov)
20 Jun 08
Napisal Prebrano 10641 krat
Objavljeno v Novice
Cilj vsake družbe bi moral biti vlaganje denarja v razvoj, nove tehnologije in znanost, ki bi z raziskavami ter spoznanji omogočala tehnološki razvoj in blaginjo vsem državljanom. Del k temu prispeva tudi Ministrstvo za obrambo, ki predlaga nekatere raziskovalne projekte in tako spodbuja ter finančno podpira slovenske raziskovalce pri doseganju ciljev.

Projekte razpisuje Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) v okviru Ciljnih raziskovalnih programov (CRP), nanje pa se lahko prijavijo vsi, ki jih to zanima. ARRS in MO nato skupaj ocenita, kateri projekti so smiselni, in razpišeta izbrane pobude v obliki odprtega projektnega razpisa. Leta 2006 je Ministrstvo za obrambo v okviru CRP objavilo natečaj za projekt Študija uporabe brezpilotnih letalnikov v Slovenski vojski, na katerega se je prijavilo več skupin. Izbrani sta bili dve, ki sta projekta tudi uspešno končali.

Prva skupina deluje pod vodstvom Fakultete za strojništvo, pri delu sodelujeta še Fakulteta za pomorstvo in promet ter Fakulteta za elektrotehniko, vse pa so članice Univerze v Ljubljani in Mibo modeli, d. o. o. V drugi skupini pod vodstvom Univerze v Novi Gorici so sodelovali ljubljanska Fakulteta za elektrotehniko ter podjetja C-ASTRAL, C3M, Fotona, Pipistrel in Naviter. Na MO projekte spremlja projektna skupina, ki deluje v okviru GŠSV in v kateri je pet ljudi. S Poveljstva sil, v katerem bo v okviru 5. obveščevalno-izvidniškega bataljona (5. OIB) delovala skupina z brezpilotnimi letalniki, projekte spremljata dva človeka.

Karantanija
karantanija_1.jpgKonceptna zasnova brezpilotne karantanije je rezultat sodelovanja Fakultete za pomorstvo in promet ter podjetja Mibo modeli, d. o. o., iz Logatca, ki je karantanijo tudi načrtovalo in izdelalo skupaj s kalupi ter integriralo letalne podsisteme. Vgradnja in osnovne nastavitve avtopilota karantanije so v domeni Fakultete za strojništvo ter Fakultete za elektrotehniko. Brezpilotna karantanija je rezultat slovenskega znanja, čeprav je vanjo vgrajeno veliko tujih podsistemov. Z njo je testiran kanadski avtopilot in ugotovitve kažejo nujne smeri razvoja slovenskega avtopilota. Ta je namreč ključna sestavina brezpilotnega letalnika, njegovo operativno vrednost oziroma uporabnost pa določa koristno breme. Slovenski brezpilotni letalniki so opremljeni s tujimi CCD oziroma digitalnimi kamerami. Karantanija je do zdaj naletela približno 20 ur in je sposobna samodejno leteti med vnaprej ali sproti definiranimi navigacijskimi obračališči. Nastavitev parametrov delovanja avtopilota brezpilotnega letalnika je ena najbolj zamudnih in težavnih operacij. S Karantanije so že prenašali video signal do zemeljske kontrolne postaje (primer http://www.fpp.edu/~mtone/UAV/). Načrtovano je, da bo letošnje poletje Karantanija opremljena z bistveno zmogljivejšo stabilizirano vpeto dnevno in nočno kamero izraelske proizvodnje. Karantanija ima razpon krila 3,51 in je dolga 1,83 metra. Masa praznega brezpilotnega letalnika je 2,7 kilograma, največja vzletna masa pa je 6,1 kilograma. karantanija_3.jpgPoganja jo brezkrtačni električni motor, ki razvije moč 1 kW. Za vodoravno letenje potrebuje moč 0,2 kW, ki jo zagotavlja litijsko–polimerna baterija (Li–Po) 14,5 V/5 A. Hitrost letenja Karantanije je do 75 km/h z največjo višino leta 3000 metrov. Karantanija deluje v radiju 16 kilometrov od bazne postaje in lahko ostane v zraku vsaj eno uro. Upravljata jo dva človeka, katerih usposabljanje naj ne bi bilo daljše kot dva dni. Konstrukcija Karantanije je zgrajena iz kompozitnega materiala, in sicer ogljikovih vlaken ter kevlara, in je radarsko slabo opazna.

V okviru študije certificiranja, licenciranja in integracije brezpilotnih letalnikov v zračni prostor skupina, zbrana pri Karantaniji, sodeluje v mednarodnem prostoru, in sicer so aktivni člani podskupine 4, delovne skupine 73 organizacije EuroCAE. Ta podskupina pripravlja regulativo s področja lahkih sistemov brezpilotnih letalnikov, katerih vzletna masa ne presega 150 kilogramov. Omenjeno članstvo jih neposredno povezuje z evropskimi civilnimi letalskimi upravami, Evropsko agencijo za varnost v letalstvu, za katero EuroCAE pravzaprav pripravlja opisana izhodišča in smernice, z Eurocontrolom, Evropsko obrambno agencijo EDA, posebno delovno skupino Nata NATO Finas ter ICAO. Po besedah sodelavca pri projektu Karantanija dr. Toneta Magistra je najpomembnejša izkušnja na področju tehnologije brezpilotnih letalnikov ta, da je tehnologija kompleksna in interdisciplinarna. To je tehnologija, ki se bo sčasoma zagotovo vse bolj uveljavljala in vplivala na naše življenje. Ne glede na presenetljivost izjave je res, da so zmogljivosti v Sloveniji za razvoj tehnologij brezpilotnih letalnikov aktualne. Med veliko izkušnjami s tem projektom je dr. Tone Magister izpostavil le dve. Prva, splošna zamisel o brezpilotnih letalnikih je, da so to avtonomni sistemi, če pa še niso, si z razvojem prizadevajo, da bi taka postala. Ali se dovolj dobro zavedamo pomena avtonomnosti? karantanija_shema_1.jpgčŒe je naš brezpilotni letalnik povsem avtonomen in ga določimo za izvajanje letalske operacije z definiranim ciljem, ali bo izpolnil cilj operacije, ali bo mogoče, ker gre za avtonomen sistem, končno izpolnitev cilja zavrnil? Ali se bo, ker je avtonomen, po končani operaciji vrnil v domačo bazo? Ali obstaja možnost, da nekdo, ki ni lastnik brezpilotnika, tega prepriča, da začne opravljati letalske operacije zanj in ne za pravega lastnika? Precej natančno moramo ločiti med stopnjami avtomatiziranosti leta brezpilotnika, obsegi polavtomatiziranosti in stopnjami avtomatiziranosti izpolnjevanja posameznih faz letalske operacije. Druga izkušnja se nanaša na usposobljenost pilota brezpilotnega letalnika za opravljanje operativnih letalskih operacij. Splošno prepričanje je razdeljeno na dva dela. Prvi vodenje in upravljanje brezpilotnega letalnika zmotno enači z daljinskim upravljanjem letalskega modela, drugi pa so precej zmotno prepričani, da je mogoče brezpilotne letalnike upravljati preprosto s pritiskom na gumbe, ki bodo sprožali polavtomatizirane ali avtomatizirane operacije. Zadnje je seveda zelo uresničljivo pri opravljanju letalskih operacij brezpilotnikov v zračnem prostoru, ki je zaprt za druge uporabnike. Le s pritiskanjem na gumbe ali posredno prek kamere, ki snema dogajanje na tleh, brezpilotni letalnik lahko leti. Tako letenje je zelo nevarno, če poteka v zračnem prostoru, ki ga hkrati uporablja še kdo, kar še bolj velja za zračni prostor nad bojiščem. To pomeni, da morajo biti piloti brezpilotnih letalnikov skoraj povsem enako strokovno usposobljeni kot piloti klasičnih letal s posadko. Tako usposabljanje je lahko tudi dolgo. Hitro strokovno usposabljanje pilota brezpilotnega letalnika je mogoče, če je opravljanje posameznih faz leta brezpilotnika polavtomatizirano in avtomatizirano. Protiproduktivna posledica zadnjega je, da lahko tako usposobljen pilot s takim brezpilotnim letalnikom opravlja le operativno omejene letalske operacije oziroma le tiste, ki jih je bilo že vnaprej mogoče sprogramirati, in letalske operacije, ki potekajo v zračnem prostoru za izključno rabo tega brezpilotnika, je še povedal dr. Tone Magister.

Spectral system in bramor
Druga skupina, katere nosilec projekta je Univerza v Novi Gorici, je razvila dva brezpilotna sistema. Konstrukcijo platform je prevzela skupina C-ASTRAL, ki je leta 2004 in 2005, ko je delovala že pred začetkom projekta, samostojno razvila enega prvih slovenskih brezpilotnih letalnikov spectral system, ki je prvič vzletel leta 2005. To je mini brezpilotni zračni sistem (unmanned aerial system – UAS), katerega razvoj se nadaljuje predvsem za civilno uporabo in možnosti integracije sistema v civilni zračni prostor. 2.jpgV sklopu projekta Prototip letečega brezpilotnega avtonomnega sistema na hibridni pogon, ki je bil uspešno končan decembra 2007, se je skupina C-ASTRAL ukvarjala s celostno rešitvijo aerodinamike, konstrukcije, izdelave, komunikacijskih povezav, zakonodajo in integracijo končnega prototipa, ki je bil narejen v okviru tega projekta in so ga poimenovali bramor. Fakulteta za elektrotehniko iz Ljubljane je prispevala znanje in razvila svoj oddajnik za prenos žive slike na frekvenci 5,7 GHz in modul za snemanje slike na letalniku v kompresiranem formatu mpg4 na spominsko kartico. Fotona je na področju termovizije naredila temeljito študijo, v kateri je bila analizirana senzorska stabilizirana glava izraelske proizvodnje controp U-stamp in pripravljena podlaga za integracijo senzorja IR-mikrobolometra v stabilizirano glavo domače proizvodnje v prototipu bramor, ki je bila tudi testirana v laboratorijskih razmerah.

Bramor je leteče krilo (angl. blended wing body – BWB) z razponom krila 2,3 metra in skupno vzletno maso 3,5 kilograma, kar mu omogoča kar najboljše razmerje med maso, nosilnostjo in avtonomijo. Celotna platforma je izdelana iz kevlarskih vlaken in vakuumske tehnologije ter je modularna iz petih zamenljivih delov, ki se ob poškodbi preprosto zamenjajo. Vsa elektronika je v vodoodpornem centralnem delu letalnika, ki je odporen tudi na hujše udarce, konstrukcija pa je bila optimirana z analizo končnih elementov. Proizvodni čas enega sistema, ki vključuje tri platforme, zemeljsko postajo in vzletno rampo, je približno dva tedna, posamezno platformo brez drugih sistemov pa lahko izdelajo že v dveh dneh. Bramorja poganja brezkrtačni motor z močjo 500 W, ki ga napajajo litijsko-polimerne baterije z zmogljivostjo 10 Ah. Avtonomija sistema je do 120 minut, kar je odvisno od aktivacije senzorjev in elektronike. Ob uporabi baterij Zinc-Air ali Li-Si za enkratno uporabo se avtonomija zelo poveča. Platforma je opremljena z žiroskopsko-stabilizirano kamero z 20-kratnim optičnim zoomom, vrti se 360 stopinj vzporedno in 120 stopinj navpično. Pri vzletu in pristanku se mehanizem kamere samodejno spravi v trup letalnika, kjer je varen pred morebitnimi poškodbami. Med letom kamero kontrolira operater na 6.jpgZemlji s komandno ročico ali pa ta samodejno sledi nastavljeni koordinati ali konvoju. Žiroskopsko-stabiliziran sistem uvlečljive kamere je rezultat domačega znanja in C-ASTRAL ga namerava v prihodnosti izpopolniti predvsem pri stabilizaciji slike ter masi sistema, ki je danes približno 250 gramov. U-stamp je težji od kilograma. Druga senzorja, ki sta še na voljo za vgradnjo v bramorja, sta ortofoto kamera srednje resolucije z 8 mega pixelskim CCD-jem, ki operaterju omogoča, da v realnem času posname želeno sceno, in mikrobolometer IR-senzor za nočno snemanje. Mogoče je tudi avtomatično sekvenčo slikanje terena, ki se po pristanku sestavi v geomozaik. Vsi video posnetki se poleg neposrednega prenosa na Zemljo lokalno shranjujejo tudi na spominsko SD-kartico v kompresiranem formatu mpeg4. V bramorju je večina elektronike, razen avtopilota, rezultat domačega znanja in sodi med najlažje brezpilotne letalnike s tako kompleksnim izborom senzorike na svetu. Podatkovni in slikovni prenos imata doseg do 15 kilometrov in potekata na frekvenčnem območju UHF, L in S, bramor pa ima prek svoje zemeljske postaje in letečega modula tudi možnost kodiranja prenesene slike. Vse antene so vgrajene v krilih in aerodinamike ne motijo. Sistem upravljanja podpira veliko funkcij, med katerimi so navigacijski in višinski način, sledenje konvoju, slikanje z digitalno visokoresolucijsko kamero in obračanje žiroskopsko stabilizirane kamere. Z eno bazno postajo lahko vodimo do deset letalnikov hkrati, kar je svojevrstna prednost sistema. Sistem je pripravljen na vzlet v treh minutah in se aktivira preprosto s pritiskom na gumb. Operater sproži vzletno rampo in letalnik samodejno vzleti. 8_foto_miha_bratina.jpgLet se lahko spremeni prek grafičnega vmesnika na zemeljski postaji. V okviru predstavitve projekta so že maja lani s prototipnega predhodnika bramorja, ki je letel nad Vipavsko dolino, prenašali živo sliko v realnem času na GŠSV v Ljubljano. Podobno kakor skupina pri projektu Karantanija je tudi predstavnik projektne skupine, ki je izdelala bramor, Marko Peljhan poudaril, da se vsi razvijalci in proizvajalci sistemov ukvarjajo s problemi varne vrnitve brezpilotne platforme v nevarnih razmerah, na primer ob izgubi podatkovnega linka, tehničnih težavah ali v poslabšanih meteoroloških razmerah, z varnostnimi zahtevami ter sistemi za vzletanje in pristajanje ter različnimi stopnjami avtonomnosti sistemov. V naslednjih mesecih bo C-ASTRAL opremil bramorja s transponderjem C-MODE class II domače izdelave in opravil testne lete v Vipavski dolini na višini 2000 metrov v sodelovanju z Direktoratom za civilno letalstvo Ministrstva za promet. V prihodnosti nameravajo serijsko vgrajevati pomanjšano različico tega transponderja v vse brezpilotne letalnike zaradi načrtovane integracije brezpilotnih sistemov v evropski sistem kontrole in upravljanja letenja. Te teste in sistem bodo tudi predstavili na konferenci največje svetovne organizacije proizvajalcev, uporabnikov in zakonodajalcev na področju brezpilotnih sistemov UVS International junija v Parizu, kar bo druga (Laboratorij za transportne sisteme brez posadk UL FPP je v sklopu UVS International UAV Conference od 12.-14. junija 2007 sicer neuradno predstavil brezpilotno letalo KARANTANIA) slovenska predstavitev na tem forumu. Kot prva skupina tudi sodelujejo z Eurocontrolom in ASTM-delovno skupino F38, ki se ukvarja z določanjem standardov za brezpilotne sisteme. Do danes so z brezpilotnim sistemom bramor in njegovimi predhodnimi različicami naleteli več kot 300 ur avtonomnih letov na različnih lokacijah in predstavitvah po Sloveniji ter tujini. Pri C-ASTRAL zagotavljajo, da so pripravljeni na serijsko proizvodnjo svojega brezpilotnega letalnika, postopki za usposabljanje in ravnaje s sistemom za uporabnike ter metodologijo certifikacije pa še pripravljajo, tudi v sodelovanju s člani druge skupine in strokovnjaki pilotskega usposabljanja.

Brezpilotni sistemi za izvidovanje in nadzor bojišča
Slovenska vojska bo brezpilotne sisteme uvedla v 5. obveščevalno-izvidniški bataljon (5. OIB), ki deluje na Vrhniki. Uporabljali jih bodo za različne naloge v Sloveniji in tujini, kot so izvidniške naloge in nadzor bojišča, ter za pomoč pri urjenju artilerijcev. Ti sistemi bi lahko nadomestili izvidnike za korekturo artilerijskega ognja, ob naravnih ali drugih naravnih nesrečah pa bodo na voljo tudi za civilne potrebe v sistemu zaščite in reševanja. Brezpilotne sisteme bodo v tujini uporabljali za nadzor ter izvidniške in obveščevalne naloge v operacijah v podporo miru. Pripadniki 5. OIB bodo glede na potrebe po teh sistemih za določen čas dodeljeni drugim enotam. Hkrati bo to v Slovenski vojski edina enota, ki bo opremljena z njimi. V začetni fazi bo SV uporabljala nekaj sistemov predvsem za usposabljanje posadk in omejeno uporabo v realnih nalogah. Dobave bodo sledile glede na število operativnih posadk, uporabljali pa jih bodo predvsem v namenskih nalogah. Uvajanje je precej dolgo, zato število brezpilotnih sistemov, ki jih bo SV kupila, še ni določeno, bo pa odvisno od začetnih rezultatov uvajanja v uporabo ter takratnih usmeritev glede delovanja in razvoja SV.

5.jpgJavna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) opravlja strokovne, razvojne in izvršilne naloge glede izvajanja sprejetega Nacionalnega raziskovalnega in razvojnega programa v okviru veljavnega proračunskega memoranduma in državnega proračuna ter druge naloge pospeševanja raziskovalne dejavnosti skladno z namenom ustanovitve. ARRS opravlja z zakonom določene naloge v javnem interesu, da zagotovi trajno, strokovno in neodvisno odločanje o izbiri programov ter projektov, ki se financirajo iz državnega proračuna in drugih virov financiranja.
 
Pilotless system projects in the SAF
The aim of every society should be to invest money in development,new technology and science which would, through research and discoveries, enable the technological development and prosperity of all citizens. The Ministry of Defence is also contributing to this, by proposing certain research projects and thereby stimulating and financially supporting Slovenian researchers in attaining their objectives. The projects are put out to tender by the Slovenian Research Agency (SRA) under the Targeted Research Programmes (TRP), and anyone interested may apply. The SRA and the Ministry then assess together which projects make sense, and then advertise the selected initiatives in the form of open project competitions. In 2006 within the TRP the Ministry of Defence tendered for a project to study the use of unmanned aerial vehicles in the Slovenian Armed Forces, and several groups applied. Two groups were selected, and they completed the project successfully.


Foto: Miha Bratina in Mibo Modeli
 
 
 
Nazadnje urejano na Ponedeljek, 22 Junij 2009 12:57

Oddajte komentar

Prepričajte se, da vnesete vse obvezne podatke, označene z zvezdico (*). HTML koda ni dovoljena.


Koledar objav

« Avgust 2020 »
Pon Tor Sre Čet Pet Sob Ned
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31