Technika

Drony w akcji

Kategoria: Technika

Drony są dziś wykorzystywane przede wszystkim na potrzeby wojska i agencji obrony. Coraz częściej jednak znajdują też zastosowanie cywilne i komercyjne, a wiele wskazuje na to, że w ciągu najbliższych lat mogą się stać integralną częścią naszego życia. 

Bezzałogowe statki powietrzne (BSP), zwane potocznie dronami, stanowią jeden z najbardziej innowacyjnych elementów wzmacniających różne gałęzie przemysłu. Perspektywa wykorzystania ich w akcjach ratowniczych, szczególnie w działaniach jednostek ochrony przeciwpożarowej, jest obiecująca. Jedną z zalet zastosowania dronów jest zastąpienie w pewnym zakresie działania, na przykład w rozpoznaniu, człowieka przez maszynę, a więc w tym przypadku wykluczenie niepotrzebnego ryzyka utraty życia lub zdrowia przez ratowników oraz znaczne zmniejszenie wpływu warunków terenowych na szybkość przeprowadzania działań ratowniczych, zwłaszcza poszukiwawczych. Zasadność wykorzystywania dronów oraz ich rodzaje były już wielokrotnie opisywane w czasopismach specjalistycznych. Na szczególną uwagę zasługuje publikacja prof. dr. hab. inż. Jerzego Merkisza oraz mgr inż. Agaty Nykaz z Politechniki Poznańskiej pt. „Perspektywy rozwoju i wykorzystania bezzałogowych statków powietrznych w służbach ratowniczych” [1].

Prawo

W Polsce wszystkich użytkowników przestrzeni powietrznej FIR Warszawa (przestrzeń powietrzna nad terytorium Rzeczypospolitej Polskiej) obowiązują przepisy ustawy z 3 lipca 2002 r. Prawo Lotnicze z późniejszymi zmianami. Na podstawie art. 126 pkt 1 tej ustawy w polskiej przestrzeni powietrznej mogą być wykonywane loty bezzałogowych statków powietrznych.

Szczegółowe zasady wykonywania lotów BSP określa rozporządzenie ministra transportu, budownictwa i gospodarki morskiej z 26 marca 2013 r. w sprawie wyłączenia zastosowania niektórych przepisów ustawy Prawo lotnicze do niektórych rodzajów statków powietrznych oraz określenia warunków i wymagań dotyczących używania tych statków (DzU poz. 440) oraz zmieniające je  rozporządzenie ministra infrastruktury i budownictwa z 8 sierpnia 2016 r.

Wskazane przepisy mają zastosowanie do bezzałogowych statków powietrznych o masie startowej nie większej niż 150 kg, używanych wyłącznie w operacjach w zasięgu widoczności wzrokowej. Mogą być używane zgodnie z załącznikiem nr 6 do rozporządzenia MIiB z 8 sierpnia 2016 r. w celach rekreacyjnych lub sportowych, bądź też w innych niż wskazane, na podstawie załącznika nr 6a. W tym drugim przypadku operator musi jednak posiadać świadectwo kwalifikacji UAVO (ang. Unmanned Aerial Vehicle Operator). Można je uzyskać po odbyciu szkolenia lotniczego w zakresie odpowiedniego uprawnienia podstawowego (VLOS lub BVLOS, które zostaną przybliżone w dalszej części artykułu), realizowanego przez podmiot szkolący zarejestrowany w rejestrze RPS prowadzonym przez Urząd Lotnictwa Cywilnego oraz pozytywnym zaliczeniu egzaminu państwowego (teoria i praktyka) przed egzaminatorem Lotniczej Komisji Egzaminacyjnej ULC. Na mocy zapisu pkt 4.7 w rozdziale 4 załącznika nr 6a ustawodawca zwolnił operatorów służb, do których należy Państwowa Straż Pożarna, z konieczności uzyskania zgody na wykonanie lotów przez zarządzających strefą jedynie niektórych z rodzajów stref powietrznych oznaczonych symbolami literowymi D, R, P i ADIZ (tzw. strefy niebezpieczne, zakazane, ograniczone oraz strefy identyfikacji obrony powietrznej państwa). Zwolnienie dotyczy także lotów nad obiektami budowlanymi, terenami zamkniętymi, obiektami jądrowymi oraz nad obszarami, obiektami i urządzeniami ważnymi dla obronności oraz interesu gospodarczego państwa, bezpieczeństwa publicznego i innych ważnych interesów państwa, jeśli działania te są związane z zapewnieniem bezpieczeństwa publicznego, bezpieczeństwem i obronnością państwa, ochroną granicy państwowej, ochroną bezpieczeństwa wewnętrznego państwa, poszukiwaniem i ratownictwem.

Nadal jednak nie została wyjaśniona kwestia postępowania w przypadku konieczności wykonania lotu o charakterze poszukiwawczo-ratowniczym poza zasięgiem wzroku. Przepisy określające loty poza zasięgiem wzroku są dopiero na etapie przygotowania. Obecnie loty takie możliwe są tylko w wydzielonej strefie z ogólnodostępnej przestrzeni powietrznej. Wydzielenie takiej strefy jest procesem długotrwałym, co nie pozwala na pełne wykorzystanie możliwości bezzałogowców w codziennej pracy służb.

Uproszczenie zasady wykonywania lotów nie oznacza zwolnienia operatora pracującego w służbach z konieczności posiadania świadectwa kwalifikacji UAVO – musi on mieć uprawnienia stosowne do rodzaju wykonywanych lotów.

Uprawnienia UAVO

Do świadectwa kwalifikacji UAVO wpisuje się dwa typy uprawnień: podstawowe – ważne 5 lat i dodatkowe – ważne 3 lata. Uprawnienia podstawowe określają rodzaj lotów, jakie mogą być wykonywane przez posiadacza świadectwa kwalifikacji. Są to (rys. 2):

  • w zasięgu wzroku operatora – VLOS (z ang. Visual Line of Sight),
  • w zasięgu i poza zasięgiem wzroku operatora – BVLOS (ang. Beyond Visual Line of Sight)

 

Uprawnienia dodatkowe określają rodzaj i masę startową bezzałogowego statku powietrznego, który może być używany przez posiadacza kwalifikacji, oraz uprawnienia instruktora – INS 

Projekt MOBNET

Wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych w działaniach służb ratowniczych staje się coraz powszechniejsze. Od grudnia 2015 r. Szkoła Główna Służby Pożarniczej w konsorcjum z hiszpańskim CEIT, holenderskim Delft Dynamics B.V., niemieckim NavPos Systems GmbH oraz ORBITAL Critical Systems realizuje trwający 26 miesięcy projekt MOBNET – „MOBile NETwork for locating people in natural disasters”.

Projekt ten jest realizowany w ramach programu Horyzont 2020, dotyczącego przestrzeni kosmicznej i praktycznego wykorzystania na ziemi kosmicznych technologii, związanych głównie z systemami Galileo i Copernicus. Koordynuje go Europejska Agencja Nawigacji Satelitarnej (GSA), z siedzibą w Pradze. Szkoła Główna Służby Pożarniczej to jedyny podmiot z Polski zaangażowany w badania w ramach programu Horyzont 2020.

Celem projektu MOBNET jest wykorzystanie danych dostępnych dzięki usługom EGNOS oraz Galileo, przede wszystkim w odniesieniu do lokalizacji ofiar katastrof naturalnych. Galileo to europejski system nawigacji satelitarnej, uruchomiony 15 grudnia 2016 r. Stanowi alternatywę dla amerykańskiego systemu GPS, rosyjskiego GLONASS i chińskiego Beidou, lecz w przeciwieństwie do nich jest kontrolowany przez instytucje cywilne. MOBNET może także pomóc służbom takim jak policja w monitorowaniu nielegalnego ruchu transgranicznego.

Złożoność systemu wymagała zaangażowania pięciu konsorcjantów z czterech europejskich krajów, zajmujących się różnymi elementami systemu:  

  • Orbital (Hiszpania) – kierownik projektu, odpowiedzialny za rozwój technologii komunikacji między dronem i stacją bazową, a także za koordynacje ogólnej integracji systemu,
  • DD (Holandia) – odpowiedzialny za dostawę dronów oraz integrację podsystemów,
  • CEIT (Hiszpania) – odpowiedzialny za moduły transmisji danych oraz pozycjonowanie źródeł sygnału,
  • NAVPOS (Niemcy) – odpowiedzialny za rozwój modułów nawigacji satelitarnej pod kątem dokładności i częstości pomiarów z uwzględnieniem małych rozmiarów dronów,
  • SGSP – realizuje zadania związane z określaniem właściwości użytkowych systemu, a także przeprowadzeniem testów końcowych. Testy systemu realizowane przez zagranicznych konsorcjantów projektu przy współudziale pracowników oraz studentów SGSP zaplanowane zostały na czwarty kwartał tego roku, odbędą się na terenie przeciwpożarowej bazy leśnej Zamczysko Nowe.

System w praktyce

Głównym celem systemu jest lokalizacja zaginionych osób, poszkodowanych wskutek katastrof naturalnych (rys. 4). Zasadniczo system MOBNET bazuje na urządzeniach lokalizacyjnych wykorzystujących systemy nawigacji satelitarnej (EGNOS i Galileo) oraz technologię telefonii komórkowej, a także oczywiście na bezzałogowych statkach powietrznych. Połączenie tych technologii odgrywa kluczową rolę w sytuacjach, w których dotarcie do obszarów dotkniętych skutkami katastrof naturalnych jest trudne, niebezpieczne czy wręcz niemożliwe. System ma umożliwić precyzyjną lokalizację sygnałów telefonów komórkowych w jak najkrótszym czasie.

Parametry takie jak dokładność lokalizacji, wielkość i ciężar sprzętu tworzącego system, minimalny czas lotów oraz warunki pogodowe, w których system powinien działać, zostały oparte na wynikach ankiet przeprowadzonych wśród potencjalnych użytkowników końcowych. Wymagania najczęściej wybierane w ankietach przedstawiają się następująco:

  • dokładność lokalizacji sygnału poniżej 10 m,
  • wielkość przeszukanego obszaru w 30 min – nie mniej niż 10 000 m2 (mediana wyników),
  • zakres temperatury pracy systemu – od –20 do 50°C (mediana wyników),
  • maksymalna wysokość lotów powyżej poziomu morza – 874 m (wartość uśredniona),
  • liczba osób obsługujących – 2 (członkowie ekip ratowniczych),
  • możliwość zapisu pełnych danych pracy,
  • koszt systemu nie większy niż 10 000 euro.

Zasada działania systemu została przedstawiona na rys. 4. W dużym uproszczeniu: drony operujące nad terenem poszukiwań będą odbierały sygnały komórkowe i za pomocą systemów nawigacji satelitarnej oraz metody triangulacji ustalały rzeczywiste położenie nadajników (telefonów komórkowych).
Polskie regulacje prawne dotyczące wykorzystywania dronów w ratownictwie są nadal niedoprecyzowane. Biorąc pod uwagę, że wraz z rozwojem technologii także ten aspekt zostanie ostatecznie wyjaśniony, zwiększając pośrednio bezpieczeństwo obywateli. Tym bardziej, że kwestią dronów zajmuje się Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (ang. EASA: European Aviation Safety Agency), która pracuje nad wprowadzeniem ramowych przepisów regulujących operacje lotnicze z użyciem dronów, a rozwój tej branży w Polsce i na świecie jest bardzo dynamiczny. .

kpt. inż. Łukasz Kuziora, kpt. dr inż. Szymon Ptak, st. bryg. dr hab. Marzena Półka, prof. SGSP, st. kpt. dr Bożena Kukfisz i Aneta Kuczyńska pełnią służbę w SGSP

 

Literatura

[1] Perspektywy rozwoju i wykorzystania bezzałogowych statków powietrznych w służbach ratowniczych. J. Merkisz, A. Nykaza, Autobusy. Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, 6/2016.

[2] Informacje w zakresie prawa lotniczego – na podstawie materiałów udostępnionych na potrzeby artykułu przez właściciela portalu KursNaDrony.pl.

Badanie zrealizowane w ramach projektu finansowanego z programu ramowego Horyzont 2020, tytuł projektu „MOBNET – MOBile NETwork for locating people in natural disasters

sierpień 2017