hirdetés
hirdetés

Felderítés a levegőből

A távirányítható kisrepülőgép kameraképe valós időben követhető a földről

Hazai fejlesztők olyan repülőgépet alkottak, amelynek segítségével a földön nehezen megközelíthető területekről is gyorsan és biztonságosan lehet képet kapni. A felderítőgép sikerrel alkalmazható például nagy kiterjedésű tüzeknél, távvezetékek ellenőrzésénél vagy eltűnt személyek keresésénél.

hirdetés

Professzionális, ugyanakkor különösebb szakértelem nélkül távirányítható felderítő kisrepülőgépet fejlesztett egy háromtagú magyar konzorcium. A pályázati pénzzel támogatott, 1 milliárd forint értékű projekt lassan a végéhez közeledik, a konzorcium ipari tagja, a Bonn Hungary Electronics (BHE) Kft. jelenleg piacokat keres a gépnek. A fejlesztésben a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mobil Innovációs Központja (BME MIK), valamint az Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kara volt a BHE partnere.

Az első hazai igény a tűzoltóságtól származik. A tűzoltók olyan eszközt kerestek, aminek segítségével a nagy kiterjedésű tüzekről, valamint a veszélyeztetett területekről külső nézőpontból kaphatnak információt. Első körben repülőgépmodellekkel próbálkoztak, amelyek a kérdéses területek fölött elrepülve videót készítettek. A felvételeket azonban csak a gép visszatérte után tudták megnézni, értékelni. Az igazi megoldást az jelentette volna, ha a repülőgépen elhelyezett kamera képét valós időben követhetik a földről.

– Amikor nekiláttunk a fejlesztésnek, nem gondoltuk, milyen nagy feladatra vállalkozunk. Ahhoz, hogy a rendszer valóban professzionális legyen, ráadásul olyanok is tudják használni, akik nem értenek a repüléshez, rengeteg dolgot kellett figyelembe venni. Bő hároméves munka áll mögöttünk, ma már elmondhatjuk, fejlesztésünk eredménye piacképes – fogalmaz Kazi Károly, a BHE ügyvezető igazgatója.

Képtovábbítás akár 15 kilométerre

Milyen részfeladatokat kellett megoldani ahhoz, hogy a kicsiny felderítőgép betölthesse funkcióját? Mindenek előtt ki kellett alakítani magát a repülőgépet. Mivel alapvető szempont volt a gép energiafelhasználásának minimalizása, vitorlázó jellegű konstrukció mellett döntöttek: a szárnyak fesztávolsága 3,7 méter, a gép hossza 1,7 méter. A kompozit repülőgépet 1,2 kilowattos, lítium-polimer akkumulátorral táplált elektromotor hajtja. A gép jelenlegi verziójának teljes tömege 15-16 kilogramm.

Kulcskérdés volt a gép indítása. A majdani felhasználási körülményeket (erdős, bozótos, köves stb. területek) számba véve, a futómű nélküli megoldás mellett döntöttek. Egy 4-4,5 méter hosszú katapultot készítettek, és gumival lövik föl a kisrepülőt. A gumiban tárolt energia annyira felgyorsítja a gépet, hogy utána már saját motorjával is a levegőben tud maradni.

A rendszer alapeleme a robotpilóta. Segítségével a gép előre beprogramozott útvonalon röpül. Menet közben a robotpilóta átprogramozható, azaz a gép útvonalát bármikor meg lehet változtatni. Az alapkiépítésű repülőn két kamerát helyzetek el: a pilótakamera a robotpilóta „szeme”, a fedélzeti kamera a felderítendő területet pásztázza. Szakértelmet igénylő feladat volt a fedélzeti kamera stabilizálása. A stabilizáló platform feladata, hogy kiegyenlítse a gép billegését, és a kamerát a lehető legstabilabb állapotban tartsa.

Sokrétűen alkalmazható a levegőből végzett felderítés
Sokrétűen alkalmazható a levegőből végzett felderítés

A stabilizáláson kívül a fedélzeti kamerát számos egyéb funkcióval is ellátták, így például lehetőség van mozgó tárgy (például autó) követésére. Az egyik legkritikusabb rendszerelem a repülőgép és a földi irányítóközpont közötti kommunikációs modul. Ellentétben a világon széles körben alkalmazott, kis hatótávolságú, viszonylag könnyen zavarható wifi-alapú technológiákkal, a BHE 10-15 kilométer hatótávolságú, nagy megbízhatóságú rádiós rendszert alakított ki. A gép fedélzeti kamerája tehát 10-15 kilométer sugarú kört pásztázhat végig úgy, hogy közben a földi személyzet is online követheti a látottakat.

Mivel a gép optimális sebessége 60-70 kilométer/óra, maximális repülési ideje 1-1,5 óra, ez minden további nélkül megoldható a gyakorlatban. Optimális látási viszonyok 400-500 méter magasságból vannak, de a kisrepülő ennél sokkal magasabbra is feljuttatható. Az eddig elért legnagyobb magasság 3800 méter. A hagyományos értelemben vett informatika a felderítő kamera által felvett képek feldolgozásakor, kiértékelésekor jut szerephez. A rendszer a repülő fedélzetén is rögzíti a felvételeket, miközben a földre továbbított képek egy adatbázisba kerülnek.

A fedélzeti és a földi részrendszer nem zavarja egymást, a földi adatbázisba juttatott felvételek elemzése, feldolgozása – a rendelkezésre álló számítógép-kapacitás, valamint az igények függvényében – a gépen történtektől függetlenül végezhető (például mozgás szűrése. hőkamera esetén ember vagy állat tartózkodási helyének jelzése).

Robusztus, biztonságos kommunikáció

A BHE szakértői a BME MIK mérnökeivel közösen kettős adatátvitelt fejlesztettek. A kommunikációra az 5 gigahertz alatti, úgynevezett C sávot választották. (Ezt a sávot használja a NATO is a pilóta nélküli gépeknél, ha a kommunikáció nem műholdon keresztül történik.) – A repülőgép és a földi személyzet közötti kommunikáció a rendszer egyik legkritikusabb része. Ha megszűnik a kapcsolat, és elvész a gép, illetve vezérelhetetlenné válik, annak az anyagi veszteségen kívül beláthatatlan következményei lehetnek.

Egy ekkora repülő szerkezet ugyanis komoly károkat okozhat – mutat rá Kazi Károly. A kommunikáció egyrészt az úgynevezett chirp modulációt alkalmazza. Lényege, hogy a frekvenciatartomány két megadott frekvencia között mintegy „átsöpör”. Az információt hordozó bit vagy az alsó frekvenciától a fölsőig, vagy fordítva halad. Miért jó ez? Ha a kommunikáció mindig egy frekvencián folyik, akkor a többutas terjedés (kerülőutak, reflexió) miatt elképzelhető, hogy a két jel fázisa ellentétessé válik, és a közvetlenül, valamint a kerülőúton terjedő jel kioltja egymást.

Ha azonban az információt szélesebb sávban továbbítják, legfeljebb kisebb jelkimaradások fordulhatnak elő, azaz a vétel kvázi tökéletes marad. A BHE rendszerébe még hibajavítást is építettek, azaz egy információt nemcsak egy biten, hanem több biten, kódolva továbbítanak. Mindennek eredményeképpen a kommunikáció nagyon robusztus, így ha a repülőgép felderítő kamerájának képe már nem is látható a földön, adatok még érkeznek a fedélzetről, és utasítások is küldhetők a gépnek.

Természetesen a biztonságnak és a robosztusságnak megvan a maga ára. Jóllehet a vezérlőcsatorna minimális információt tartalmaz (egy kép adattartalmával összehasonlítva), sávszélessége szinte pontosan ugyanannyi, mint amekkora sávban a képtovábbítás történik. A kommunikáció másik elemét a képtovábbítás képezi. Itt a fejlesztők az OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) eljárást választották.

Pilóta- és felderítő kamera

A repülőt természetesen nem lehet magára hagyni, kielégítő és biztonságos működéséhez egy földi, virtuális pilótafülke is szükséges. Ennek szoftverét, valamint a gépből érkező adatok fogadását, tárolását és feldolgozását végző rendszert az Óbudai Egyetem csapata fejlesztette. Maga a virtuális pilótafülke két ipari kivitelű, árnyékolt PC-ből áll, ezeket a repülést figyelő és vezérlő földi állomásra telepítik. A két számítógép teljesen egyenrangú, és egymástól függetlenül működik. A földi állomás és a repülőgép között közvetlen rádiós kapcsolat van (távolságuk legfeljebb 15 kilométer lehet; a földi állomás forgó antennája a repülő GPS koordinátái alapján követi a gépet).

A kisrepülőgép virtuális pilótafülkéje
A kisrepülőgép virtuális pilótafülkéje

Az egyik PC kijelzőjén a gép pilótakamerájának képe látható, valamint a főbb repülési adatok követhetők nyomon. Szükség esetén (például egy ütközés elkerülése érdekében) erről a gépről lehet átprogramozni a repülő útvonalát. A másik PC képernyőjén jeleníthető meg a felderítő kamera képe, illetve erről a számítógépről vezérelhető a felderítő kamera. Noha egy ember is elláthatja a virtuális pilóta és a felderítő szerepét, biztonságosabb, illetve jobb eredményre vezet, ha legalább két ember dolgozik a földi állomáson.

A felderítő kamera képe, illetve a fedélzetről érkező minden hasznos információ egy adatbázisba kerül. Ehhez, valamint a feldolgozott adatokhoz – megfelelő jogosultságok és összeköttetés birtokában – akár az interneten keresztül is hozzá lehet férni. Természetesen a felhasználó dolga eldönteni, hogy ki férhet hozzá az adatbázishoz, a repülőgépet, továbbá magát a felderítést azonban kizárólag a földi állomáson tartózkodó személyek irányíthatják. A többiektől csak visszacsatolások, javaslatok érkezhetnek.

A leszállás

A repülés legkritikusabb része a leszállás. Mivel a gépnek nincs kereke, csak hasra szállhat le. A legtöbb terepen, a köves, bozótos helyeken azonban nem megengedhető a hasra történő leszállás, ezért a fejlesztők a hálós megoldás mellett döntöttek (két árboc között kifeszítenek egy hálót, és abba száll le a repülő).

A kísérletek bizonyítják, hogy a gép így nem szenved semmilyen károsodást. A tervek szerint a háló felső sarkaira, valamint a földre kis rádióadókat helyeznek el. A repülőre szerelt vevő veszi a rádióadók jeleit, majd azokból kiszámolja a landolás pontos helyét. A gép tehát automatikusan száll be a hálóba.

Alkalmazási lehetőségek

A pilóta nélküli kis felderítőgépet – a katonai alkalmazásokon kívül – számos civil területen lehetne használni. Itt van rögtön az ötletgazda tűzoltóság, amely egy erdő- vagy bozóttűz esetén hasznos információkhoz juthat a tűz terjedésével, méretével kapcsolatban. Noha az atomerőművek környékén vannak sugárzásmérő állomások, egy sugárzásmérővel felszerelt kisrepülővel akár a legkisebb sugárzást is érzékelni lehetne az atomerőmű teljes területén és környékén. Hasonlóképpen ellenőrző repüléseket lehetne végrehajtani a kőolaj- és gázvezetékek, illetve a villamos távvezetékek menték.

A levegőből könnyen felderíthető például, ha a vezetéket vagy a tartóoszlopot megrongálták. Jó szolgálatot tehet a kisrepülő elveszett emberek keresésekor. A kutatómentők szerint a repülővel elsősorban nem megtalálni kellene az elkóborolt személyt, hanem megállapítani, melyek azok a területek, ahol biztosan nincs senki. Az efajta kizárásra kiválóan alkalmas a repülőre szerelt hőkamera. A hőkamerával egyébként állatokat is lehet azonosítani, így például a kisrepülő bizonyos állatok élőhelyének a feltérképezésére is alkalmassá tehető.

Teljes mértékben magyar fejlesztés
Teljes mértékben magyar fejlesztés

– A mi rendszerünk egy központi adatbázisban gyűjti a gép fedélzetéről érkező adatokat. Elképzelhető olyan megoldás is, hogy a lesugárzott képek, adatok elosztva, például a tűzoltók vagy a mentést végző emberek személyes eszközein is azonnal megjelenjenek. Így az akcióban részt vevők azonnal láthatnák, mire számíthatnak, merre kell haladniuk, mire kell ügyelniük. Természetesen számtalan továbbfejlesztési, alkalmazási irány kínálkozik, folyamatosan keressük a lehetőségeket.

Tisztázatlan jogi kérdések
Egyelőre nincsenek európai uniós szintű repülési szabályok a szóban forgó kategóriájú gépekre. Civil alkalmazások esetén tehát – a belesetveszély elkerülése érdekében – rendkívül körültekintően kell eljárni. Szintén kényes terület a személyiségi jogok védelme. Egy ilyen kisrepülőgép ugyanis minden további nélkül elrepülhet magánterületek fölött, és ott felvételeket készíthet.

A repülőt például helyettesíthetnénk helikopterrel, és akkor egy helyből is lehetne hosszabb ideig felvételeket készíteni. Vagy olyan nagy gépet is konstruálhatnánk, ami sok-sok mérőszközt, rendkívül precíz berendezéseket vihetne magával – tájékoztat Kazi Károly. A kisrepülő iránt itthon is van érdeklődés, de a gép igazi piaca külföldön van. Az ár mindig egyedi megállapodás kérdése, nagyban függ a konkrét igényektől (a kamerától, az érzékelőktől stb.). Egy rendszer átlagos ára (tájékoztató jelleggel) 200-300 ezer euró. Figyelemre méltó, hogy a rendszer minden kritikus elemét Magyarországon fejlesztették. Ez a majdani értékesítések szempontjából meghatározó.

A prototípusok lényegi elemeinek gyártása, továbbá a rendszer összeszerelése is itthon történt. Ami a jövőbeli, a már kiforrott termék sorozatgyártását illeti, egyelőre sok a kérdőjel. Van olyan külföldi érdeklődő, aki megvenné a gyártási technológiát. Elképzelhető, hogy a BHE átadja ugyan a technológia egy részét, de bizonyos kulcselemek gyártását továbbra is saját kézben tartja. A gép testének gyártására már van magyar jelentkező.

Mallász Judit
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[114186] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés