Aktuální vydání

celé číslo

06

2018

Systémy strojového vidění

Výrobní a montážní linky

celé číslo

Účinná ochrana před nebezpečnými drony

Drony, bezpilotní dálkově řízené létající objekty, ještě nedávno technický div, jsou v současnosti běžnou a dostupnou komoditou pro civilní sektor. Prodej na trhu volně dostupných malých dronů (mikrodronů) se díky jejich výkonnosti, technickému vybavení a klesající ceně v posledních několika letech stal rychle rostoucím a výnosným obchodem. Existují rozsáhlé možnosti legálního použití těchto zařízení pro nejrůznější účely. Jsou zde ovšem také kriminální a teroristické skupiny, které rovněž rozpoznaly přednosti mikrodronů a snaží se je využívat pro své nezákonné cíle. Ačkoliv z tohoto důvodu má mimořádný význam detekční a obranná technika, nejsou v současnosti na trhu nabízena žádná zařízení, která by neznámé mikrodrony se zárukou detekovala a spolehlivě by před nimi chránila relevantní prostor. Zajímavý a účinný způsob ochrany před nebezpečnými drony nyní rozpracovávají vědečtí pracovníci na Univerzitě Julia-Maximiliana ve Würzburgu (JMU) ve spolupráci se svými partnery. 

Zařízení k obraně před mikrodrony

Snadno si lze představit následující či obdobnou situaci. Fotbalový stadion je při utkání místních rivalů plný diváků. Tisíce fanoušků hlasitě podporují svá mužstva a doufají, že to jejich vyhraje. Náhle se nad stadionem objeví neznámý dron. Je nebezpečný? Nebo chce jen náruživý fanoušek nafilmovat svůj tým z největší blízkosti? Během několika sekund vzlétnou k neznámému dronu dvě kvadrokoptéry s napnutou sítí, zachytí ho do ní a pro jistotu dopraví do bezpečné vzdálenosti.

Aby něco takového brzy fungovalo, si klade za cíl právě projekt systému obrany před mikrodrony rozpracovávaný v současné době na JMU v rámci projektu s označením Midras (Mikro-Drohnen-Abwehr-System). „V současnosti si každý může koupit dron, a kdykoliv se mu zachce, provést s ním i něco nezákonného a nebezpečného,“ říká Sergio Montenegro, profesor pro informační techniku pro letectví a kosmonautiku na katedře pro informatiku JMU a vedoucí projektu. 

Obr. 1. Systém pro obranu před nebezpečnými drony se skládá ze dvou dronů se záchytnou sítí: vlevo letící samotný obranný dron JMU, vpravo dvojice obranných dronů nesoucí záchytnou síť (foto: Uni Würzburg – Rebecca Axen)

Dron při obranném zákroku nespadne

„Odborníci JMU vyvíjejí společně s dalšími partnery obranný systém, který nebezpečný dron rozpozná, klasifikuje ho a následně autonomně podle situace zahájí vhodná obranná opatření,“ vysvětluje Julian Rothe, doktorand a jeden z pracovníků zodpovědných za projekt. Jestliže se zjistí, že je přilétající objekt nebezpečný, naruší se nejdříve signály mezi ním a jeho pilotem na zemi. Není-li to možné nebo je to příliš nebezpečné, vzlétnou dva autonomní drony se záchytnou sítí. V předem vypočítaném záchytném bodě zachytí nepřátelský dron a odtáhnou ho z chráněné oblasti.

„My chceme pokud možno rychle odstranit nebezpečný objekt z chráněné oblasti, protože útok je často záležitost jen několika málo sekund. Přednost našeho řešení oproti jiným obranným opatřením spočívá v tom, že se dron ani jeho části při obranném zákroku nezřítí,“ říká Michael Strohmeier, doktorand na katedře pro informatiku JMU, také spoluodpovědný za projekt. 

Software z kosmického výzkumu

V loňském roce bylo pracovníky JMU postaveno šest kvadrokoptér, tedy dronů se čtyřmi vrtulemi v obdélníkovém uspořádání, o velikosti přibližně krabice od banánů. Jednotlivé části kvadrokoptéry informatici sami navrhli a vyrobili při použití 3D tiskárny. Kvadrokoptéry létají s autopilotem speciálně pro ně vyvinutým (obr. 1). Navíc pracovníci JMU navrhli a postavili mikrodrony, s nimž chtějí ve své letové hale ve Würzburgu cvičit lety ve formacích (obr. 2).

Obr. 2. Mikrodrony používané odborníky k nácviku letů ve formaci (foto: Uni Würzburg – Corinna Russow)

Důležité je, aby letící záchytné drony s napnutou sítí udržovaly mezi sebou stále stejnou vzdálenost. Část zařízení, která se používá k měření a řízení této vzdálenosti, je převzata z kosmického výzkumného projektu LAOLa (Konzeption und Lokales Ad-hoc Ortungs- und Landesystem) Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR), zaměřeného na výzkum Marsu.

V současnosti je důležitým úkolem při programování ještě zajistit, aby se kvadrokoptéry po zachycení své kořisti nesrazily. To bude předmětem podrobných provozních zkoušek v další fázi projektu, podobně jako zjištění zatížení, kterému je záchytná síť vystavena při obranném manévru. Při obraně před útokem nebezpečných dronů jde o sekundy. Záchytné drony musí být během deseti až patnácti sekund připraveny k použití a musí velmi rychle vzlétnout se zrychlením z nuly na rychlost 100 km/h během několika sekund. Přes velkou rychlost bude pro ochranu velkých ploch zapotřebí větší počet jednotlivých sestav zařízení. „K celkové komplexní ochraně letištního areálu bude přirozeně nutné použít podstatně větší počet sestav obranných dronů než k ochraně fotbalového stadionu,“ konstatuje profesor Montenegro. 

Závěr

Zařízení Midras vyvíjejí odborníci würzburské univerzity pro ochranu veřejnosti společně se svými partnery již jeden a půl roku. Na výzkumu spolupracují firmy ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH Bremen a Optoprecision GmbH Bremen, Fraunhoferův ústav pro sdělovací techniku Heinricha Hertze, Evropské středisko letecké bezpečnosti (EASC) a Technická vysoká škola v Brandenburgu. Partneři vyvíjejí mimo jiné metody optického, akustického a radarového rozpoznávání nepřátelských dronů. Projekt, který finančně podporuje Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum (BMBF) částkou 2,4 milionu eur, má být ukončen do roku 2020.

[Abfangjäger aus dem 3D-Drucker. Pressemitteilung Uni Würzburg, 6. 2. 2018.]

(Kab.)