Kilka gram elektroniki zapobiegnie kolizjom lotniczym

Naukowcy Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie – dr inż. Rafał Osypiuk z Katedry Automatyki Przemysłowej i Robotyki oraz mgr inż. Mateusz Spychała, doktorant Wydziału Elektrycznego rozpoczęli kilka lat temu prace nad elektronicznym systemem, który pozwoli na zapewnienie bezpiecznej separacji między załogowymi i bezzałogowymi statkami powietrznymi. – Dopiero w 2015 roku pojawiły się dwa nowe chipy, które pozwoliły nam osiągnąć założoną miniaturyzację systemu. Rozwiązanie miało bazować na lotniczej technologii ADS-B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast) oraz GNSS (Global Navigation Satellite System), ponadto miało ważyć kilka gram, pobierać bardzo mało energii elektrycznej i mieć niewielkie wymiary geometryczne, tak aby można było je zastosować po stronie Bezzałogowych Statków Powietrznych (BSP) potocznie nazywanych dronami – opowiada naukowiec.

 

Prototypy modułów dla sektora cywilnego (prywatnego) i komercyjnego naukowcy pokazali na odbywających się w czerwcu tego roku targach lotniczych ILA’ Berlin Air Show w Berlinie. Spotkały się one z dużym zainteresowaniem producentów dronów i deklaracjami chęci zakupu wynalazku. Co istotne, rozwiązaniami naukowców ZUT zainteresowały się organizacje, które wpływają na tworzenie prawa lotniczego w Unii Europejskiej. Od tego czasu Rafał Osypiuk i Mateusz Spychała, po formalnym wykupieniu praw autorskich, działają jako startup Aerobits. Jednak twórcy systemu nie chcą jeszcze wejść na rynek, zamierzają dalej rozwijać technologię, która w nowej postaci ma zostać poddana testom na wojskowym lotnisku Achum Bückeburg, we współpracy z niemiecką organizacją Vereinigung Cockpit.

 

Doskonalsza wersja systemu za pół roku

 

– Mamy nowe pomysły na optymalizację rdzenia systemu. Zamierzamy stworzyć najmniejszą i najszybszą implementację ADS-B, na bazie procesora wielordzeniowego w połączeniu z technologią FPGA. Będzie to tym samym ‘serce’ kolejnych modułów funkcyjnych łącznie z planowanymi sub-miniaturowymi transponderami. Nowy rdzeń będzie charakteryzował się otwartą architekturą zarówno w sensie software’owym, jak i hardware’owym. Nadrzędnym celem jest opracowanie skalowalnych rozwiązań, które poprzez oprogramowanie będzie dopasowywane do wymogów użytkownika – firmy, która dostarcza technologie UAV. W przyszłości ułatwi to nam szybkie reagowanie (również zdalne) na zapotrzebowanie klientów – wyjaśnia Rafał Osypiuk i ma nadzieję, że uda się pokazać nowe rozwiązanie technologiczne już na targach w Hanowerze pod koniec kwietnia przyszłego roku. Docelowo współtwórcy wynalazku chcą przygotować zgłoszenia patentowe i udostępniać technologię np. na zasadach licencji.

 

System równie potrzebny, jak prawo lotnicze

 

System antykolizyjny stworzony przez Aerobits, to propozycja rozwiązania jednego z kluczowych problemów bezzałogowej technologii lotniczej, czyli jej bezpiecznej integracji w niekontrolowaną i kontrolowaną przestrzeń powietrzną.

 

– Obecnie źródło największych zagrożeń upatruje się w dronach cywilnych (prywatnych). Duża liczba niebezpiecznych zdarzeń z ich udziałem pokazuje, że prawo samo w sobie nie będzie w stanie zagwarantować bezpiecznej separacji do lotnictwa załogowego. Dlatego urzędy wielu państw, ale również zespoły międzynarodowe, jak np. UAV DACH pracują nad tym kluczowym zagadnieniem, poszukując dodatkowych mechanizmów zabezpieczających. Chodzi tutaj nie tylko o rynek cywilny, ale również o bardzo obiecujące rozwiązania komercyjne, których rozwój jest hamowany właśnie z uwagi na brak wydajnych systemów integracji w przestrzeń powietrzną – zauważa Rafał Osypiuk. Dlatego jest on przekonany, że wprowadzenie systemów antykolizyjnych dla dronów jest już tylko kwestią czasu. Nieznana jest natomiast ich ostateczna forma, szczegółowy sposób działania, czy też metody certyfikacji, które powinny być wynikiem definicji określonych przez odpowiednie urzędy i organizacje.

 

System antykolizyjny Aerobits wykrywa położenie samolotów i określa bezpieczną strefę separacji /fot.: mat. prasowe/

 

Zminiaturyzowana technologia

 

System zaproponowany przez Aerobits jest obecnie najmniejszym na świecie rozwiązaniem, integrującym technologię ADS-B i GNSS. Co to oznacza? – Nasz moduł łączy trzon systemu nowoczesnego zarządzania ruchem lotniczym z metodami satelitarnego pozycjonowania multi-GNSS. Te dwie technologie udało się nam skompresować do maksimum, do powierzchni kilku centymetrów kwadratowych, co wymagało balansowania na granicach możliwości dzisiejszego przetwarzania sygnałów i techniki RF – wyjaśnia Rafał Osypiuk.

 

Jak działa system antykolizyjny Aerobits? – Podstawowa zasada działania jest bardzo prosta: wyznaczamy globalne położenie bezzałogowego statku powietrznego, a następnie położenie lub wysokość lotu załogowych statków powietrznych, które znajdują się w jego bezpośrednim otoczeniu. Wiedza ta pozwala na zdefiniowanie bezpiecznej przestrzeni operacyjnej dla drona. Określając graniczne strefy konfliktowe system informuje operatora lub autonomiczny układ sterowania o istniejącym niebezpieczeństwie – odpowiada Rafał Osypiuk.

 

Ciekawym rozwiązaniem jest moduł dla dronów cywilnych. – Jest to system typu plug&play, który poprzez kanał telemetrii przesyła informacje o załogowym ruchu lotniczym bezpośrednio na pulpit operatora. W momencie naruszenia separacji operator informowany jest alarmem dźwiękowym i wibracyjnym. W tym momencie powinien on rozpocząć fazę lądowania. Jeśli ta czynność nie zostanie podjęta i dojdzie do naruszenia kolejnego minimum, następuje wymuszenie lądowania poprzez automatyczną funkcję powrotu do punktu startu – wyjaśnia Rafał Osypiuk.

 

Praca naukowców właśnie została doceniona – ich projekt zwyciężył polską edycję konkursu European Satellite Navigation Competition „Galileo Masters” na komercyjne użycie satelitarnych systemów globalnego pozycjonowania. Zwycięstwo to otworzyło naukowcom drogę do szybkiej komercjalizacji projektu.

 

Perspektywiczna dziedzina

 

Pewne jest, że rynek potencjalnych klientów będzie rósł. Naukowców najbardziej interesuje komercyjny rynek dronów. Jak zauważa Rafał Osypiuk, Federalna Administracja Lotnictwa szacuje, że w nadchodzącym roku zostanie zarejestrowanych ok. 600 tys. dronów komercyjnych. – Mimo wszystko nie chcemy ominąć rynku prywatnego, bo tutaj również występuje tendencja wzrostowa – w ubiegłym roku sprzedano na całym świecie 4 mln dronów – dodaje współtwórca Aerobits. Dlatego startup poza bardzo profesjonalnymi rozwiązaniami dla sektora komercyjnego również zaprezentował systemy dla dronów prywatnych. Celem jest zainteresowanie opracowanymi urządzeniami dużych dostawców na ryku cywilnym i zainicjowanie współpracy.

 

 

Zminiaturyzowany elektroniczny system antykolizyjny opracowany przez naukowców ZUT /fot.: mat. prasowe/

 

ak