CZ34299U1 - Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení - Google Patents

Description

Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení

Oblast techniky

Technické řešení mobilního zařízení provádějícího širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů s možností jejich převzetí nebo zarušení v kmitočtových pásmech ovládání řízení.

Dosavadní stav techniky

V „Doplňku X - bezpilotní systémy, Předpis L2 - Pravidla létání“ se definuje bezpilotní systém jako systém skládající se z bezpilotního letadla, řídicí stanice a jakéhokoliv dalšího prvku nezbytného k umožnění letu, jako například komunikačního spojení a zařízení pro vypuštění a návrat. Bezpilotních letadel, řídicích stanic nebo zařízení pro vypuštění a návrat, může být v rámci bezpilotního systému více. V tomto doplňku jsou také uvedeny další podmínky, které se vztahují k provozu těchto bezpilotních systémů, k rozsahu působnosti, odpovědnosti a ochranným pásmům. Mezinárodní provoz bezpilotních systémů pak upravuje Dodatek 4 - Systémy dálkově řízeného letadla, Předpisu L 2 - Pravidla létáni.

S masovým rozšířením bezpilotních systémů dochází často i k porušování pravidel létání definovaných Doplňkem X předpisu L2, jako je například zpracování osobních údajů prostřednictvím záznamu z kamer, kterými jsou vybavena bezpilotní letadla, nedodržení provozu ve vzdušném prostoru třídy G, let v zakázaném nebo nebezpečném vzdušném prostoru apod.

K detekci letu bezpilotních systémů jsou prakticky využívána různá technická řešení pracující na různých fýzikálních projevech letu bezpilotních prostředků. Je možné uvést rádiové, akustické, optické, radiolokační a jiné principy. K eliminaci letu potencionálně nebezpečných bezpilotních systémů je pak možné použít obecně mechanických nebo elektronických principů.

Mezi mechanické principy eliminace letu se řadí například zbraňové palné systémy, síťové zátarasy, akustické rezonanční generátory, vodní tříšť apod.

Jako elektronické principy eliminace letu jsou pak využívány různé elektronické generátory, které vyzařují rušící rádiové signály a generátory elektromagnetických impulsů včetně laserových.

Dosavadní a obecně známá detekční a eliminační zařízení pracují v součinnosti, v rámci jednoho uceleného systému a jsou navržena zejména proti bezpilotním systémům, které nespadají do definiční kategorie uvedené v Doplňku X předpisu L2 - bezpilotní systémy, a tudíž jejich praktické nasazení zejména v městských aglomeracích je značně problematické.

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení mobilního zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech je založeno na vestavbě uceleného subsystému širokospektrálního skenovaní výskytu malých bezpilotních systémů a subsystém eliminace s možností jejich převzetí nebo zarušení v kmitočtových pásmech ovládání a podpůrných technologických částí do jednoho vozidla.

Řízení činnosti detekčního subsystému pro širokospektrálního skenování a subsystému eliminace je prováděno prostřednictvím integračního software.

- 1 CZ 34299 U1

Dále je výhodné, když detekční subsystém je tvořen alespoň jedním senzorem nebo kombinací senzorů typu rádiové čidlo, rádiové interferometrické čidlo, optické čidlo, radiolokační čidlo, výnosné optické čidlo a akustické čidlo.

Dále je výhodné, když subsystém eliminace je tvořen přehradným rušičem a alespoň jedním blokem či kombinací bloků ze skupiny: výnosný odpověďový rušič, výnosný širokopásmový rušič horního pásma, širokopásmový rušič horního pásma a generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení.

Dále je výhodné, pokud výnosné části detekčního subsystému a výnosné části eliminačního subsystému jsou vzájemně rádiově propojeny s integračním softwarem prostřednictvím přístupového bodu sítě LoRa - Long Range. LoRa je řešení pro bezdrátový přenos dat, kdy je hlavním cílem co nejnižší spotřeba energie při malých pořizovacích nákladech a postačí malý datový tok. Vzhledem k vysílacímu výkonu řádu jednotek až desítek miliwattu a občasnému vysílání třeba jen několikrát denně může být životnost baterií zařízení mnoho let. Díky využití tzv. bezlicenčních pásem v rozsahu metrových, resp. decimetrových vln může být v příznivém terénu dosah přes 10 km, přičemž průchodnost signálu do staveb je relativně příznivá. Používají se kmitočty v okolí 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz (Evropa) a 915 MHz (Severní Amerika). Datový tok bývá mezi 292 b a 50 kilobity za sekundu. Jde o patentovanou technologii modulace (US 7791415/2008, EP 2763321/2013) vyvinutou původně v Cycleo (Grenoble, Francie) a odkoupenou firmou Semtech (2012). V podstatě jde o proprietámí techniku CSS, tedy variantu rozprostřeného spektra s vysíláním krátkých kmitočtově rozmítaných impulsů.

Integrační software zpracovává data od jednotlivých čidel detekčního subsystému a na základě identifikace zájmového bezpilotního systému jez integračního software aktivován odpovídající algoritmus řízeni subsystému eliminace s možností převzetí řízení známého bezpilotního systému.

Je výhodné, pokud generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení je datově řízen z ručního ovládacího zařízení rádiového čidla.

Jednotlivá čidla detekčního subsystému sektorové nebo celokruhově vyhledávají a určují směr, či pozici jak pilota s aktivním systémem ovládaní odpovídajícího bezpilotního prostředku, tak jeho odpovídající bezpilotní systém, nebo jen určují směr či pozici bezpilotního systému v případě jeho autonomního letu.

Čidla detekčního subsystému pracují na principu analýzy zájmových rádiových signálů typických pro ovládání bezpilotního systému a na principu analýzy zájmových rádiových signálů přenosu obrazových, hlasových, telemetrických a jiných dat z platformy bezpilotního systému v pásmu rádiových vln 20 MHz až 6 GHz s použitím analogových i číslicových modulací, na principu iterferometrické rádiového zaměřování v pásmu rádiových vln 2,4 GHz a 5 GHz, na principu aktivní radiolokace v pásmu X, na principu analýzy akustického vyzařování bezpilotních systémů v pásmu 100 Hz až 4 KHz, na optickém principu ve viditelné části spektra uvnitř pásma vlnových délek 400 až 800 nm a na optickém principu v infračervené části spektra uvnitř pásma vlnových délek 8 um až 14 um.

Uhlová, polohová nebo jen detekční data z jednotlivých čidel jsou zobrazována integračním rozhraním na dohledovém pracovišti, kde je vytvářen ucelený informační obraz o aktuální situaci bezpilotních systémů v daném prostoru.

Operátor na dohledovém pracovišti operativně řeší úlohy výběru bezpilotního prostředku, na který se bude působit elektronickým subsystémem eliminace a úlohy výběru nej vhodnějšího použití metody elektronického působení pro vybraný bezpilotní systém.

Subsystém eliminace je tvořen sadou vysokofrekvenčních generátorů - rušičů, modulární konstrukce, které jsou ovládány z integračního software a které obsahují i nástroje syntézy

- 2 CZ 34299 U1 rádiového datového kanálu. Součástí elektronického eliminačního subsystému je přehradný rušič pracující v pásmu kmitočtu 20 MHz až 6 GHz s dálkovým ovladačem, výnosný odpovědový rušič pracující v pásmu 20 MHz až 500 MHz, výnosný širokopásmový rušič horního pásma pracující v pásmu kmitočtu 1,5 GHz až 5,9 GHz, širokopásmový rušič horního pásma pracující v pásmu kmitočtu 1,5 GHz a 5,9 GHz a generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení pracující v pásmu kmitočtu 2,4 GHz. Součástí širokopásmového rušiče horního pásma, širokopásmového výnosného rušiče horního pásma a generátoru syntetického rádiového datového kanálu převzetí jsou směrové anténní systémy pro zvýšení účinnosti elektronického působení.

V případě použití směrových anténních systémů je správný azimutální směr a elevační úhel elektronického působení na zájmový bezpilotní systém směrován anténním rotátorem, který je přímo ovládán integračním softwarem nebo manuálně, kdy integrační software přímo na směrový anténní systém předává optickou indikaci požadovaného azimutální směru aelevačního úhlu pomocí vhodného zobrazovače. V obou případech při směrování anténních systémů musí být zohledněny geografické pozice dohledového pracoviště, čidel, výnosného širokopásmového rušiče horního pásma a dalších jiných připojených externích systémů.

Z hlediska rádiové viditelnosti a z hlediska elektromagnetické kompatibility je výhodné, pokud anténní systém rádiového čidla a rádiové interferometrické čidlo jsou umístěny na samostatném teleskopickém stožáru.

Dále je výhodné, pokud na samostatném teleskopickém stožáru je umístěno a mechanicky spřaženo s anténním rotátorem optické čidlo, laserový dálkoměr, anténní systém širokopásmového rušiče horního pásma a generátoru syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení.

Dále je výhodné, aby anténní systém přehradného rušiče byl umístěn na střeše nákladního vozidla.

Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení je vestavěno do skříňového nákladního vozidla.

Je výhodné doplnit mobilní zařízeni pro širokospektrální skenováni výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení o podpůrné technologické části, což je dohledové pracoviště, pracoviště operátora rádiového čidla, pracoviště operátora radiolokačního a optického čidla, klimatizační jednotka, stabilizační nohy s ovládacím panelem, napájecí motorgenerátor se střešním chladičem, zdroj nepřetržitého napájení s akumulátory, venkovní kamerový systém se záznamovým zařízením, technologický počítač, laserová tiskárna, radiostanice sítě TETRAPOL, přístupový bod sítě Wi-Fi - Wireless Fidelity, požární hlásič, hasící přístroj, skládací žebřík, venkovní přípojná schrána.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže popsáno na přiložených výkresech.

Na obr. 1 je uvedeno blokové schéma uspořádání Mobilního zařízení se zastavěným zařízením pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení. Na obr. 2 je uvedeno rozmístění jednotlivých částí Mobilního zařízení se zastavěným zařízením pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízeni v nákladním vozidle.

-3 CZ 34299 U1

Příklady uskutečnění technického řešení

Centrálním prvkem Detekčního a eliminačního zařízení proti malým bezpilotním systémům s možností převzetí jejich řízeni v rádiových pásmech ovládání řízení je technologický počítač 2, na kterém je spuštěna aplikace integračního software 1 zabezpečující zpracování a řízení detekčního subsystému 3 a subsystému 4 eliminace.

Detekční subsystém 3 sestává z kombinaci radiolokačního čidla 5, rádiového čidla 6, rádiového interferometrického čidla 7, optického čidla 8, výnosného čidla optického 9 a akustického čidla 10.

Subsystém 4 eliminace sestává z kombinace přehradný rušič 11, výnosný odpověďový rušič 12, výnosný širokopásmový rušič horního pásma 13, širokopásmový rušič horního pásma 14 a generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí 15. Přehradný rušič lije doplněn o dálkový ovladač 16.

K technologickému počítači 2 je dále připojen externí systém uživatele 17 prostřednictvím přístupového bodu 18 sítě WiFi a prostřednictvím prvního přístupového bodu 19 lokální počítačové sítě. Pro připojení radiolokačního čidla 5 je vyveden samostatný druhý přístupový bod 20 lokální počítačové sítě. Dále jek technologickému počítači 2 připojen přístupový bod 21 sítě LoRa anténní rotátor 22. laserový dálkoměr 23. pracoviště operátora rádiového čidla 24, pracoviště operátora radiolokačního a optického čidla 25 a dohledové pracoviště 26.

Pracoviště operátora rádiového čidla 24 je určeno pro vyhodnocení dat a řízení činnosti rádiového čidla 6 a rádiového interferometrického čidla 7. Pracoviště operátora rádiového čidla 24 je dále určeno k řízení činnosti generátoru syntetického rádiového datového kanálu převzetí 15 s prostřednictvím ručního ovládacího zařízení 27, které je připojené k rádiovému čidlu 6.

Pracovitě operátora radiolokačního a optického čidla 25 je určeno pro vyhodnocení dat a řízení činnosti radiolokačního čidla 5 a optického čidla 8.

Dohledové pracoviště 26 je určeno pro zobrazení a řízení činnosti pracoviště operátora rádiového čidla 24, operátora radiolokačního a optického čidla 25, externího systému uživatele 17, optického čidla 8 a subsystému 4 eliminace. Dále dohledové pracoviště 26 zobrazuje a řídí činnost výnosného optického čidla 9, akustického čidla 10 a výnosného širokopásmového rušiče horního pásma 13 prostřednictvím přístupového bodu 21 sítě LoRa.

Mobilního zařízení se zastavěným zařízením pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení je provedeno jako vestavba nákladního vozidla 29.

Nákladní vozidlo 29 je přepážkami rozděleno na prostor řidiče 30, prostor obsluhy 31 a prostor podpůrné technologie 32. V prostoru řidiče 30 je umístěn ovládací panel 33 stabilizačních noh 34 a dálkový ovladač 16 přehradného rušiče Π. V prostoru obsluhy 31 je instalován technologický počítač 2 s nainstalovaným integračním software 1, přístupový bod 18 sítě WiFi, pracoviště operátora rádiového čidla 24, rádiové čidlo 6, ruční ovládací zařízení 27 pracoviště operátora radiolokačního a optického čidla 25 a dohledové pracoviště 26, záznamové zařízení 36 venkovního kamerového systému 35 a přední teleskopický stožár 37. Dále jev prostoru obsluhy 31 uložen výnosný odpověďový rušič 12, výnosný širokopásmový rušič horního pásma 13 a akustické čidlo 8 a výnosné optické čidlo 9. V prostoru podpůrné technologie 32 je instalován přehradný rušič 11, napájecí motorgenerátor 38. zdroj nepřetržitého napájení 40 a zadní teleskopický stožár 41. Dále jev prostoru podpůrné technologie 32 uloženo radiolokační čidlo 5.

Na předním teleskopickém stožáru 37 je instalován anténní systém rádiového čidla 42 a rádiové interferometrické čidlo 7. Na zadním teleskopickém stožáru 41 je instalován anténní rotátor 22. Na anténním rotátoru 22 je naistalováno optické čidlo 8, širokopásmový rušič horního pásma 14,

-4CZ 34299 U1 anténní systém širokopásmového rušiče horního pásma 43, generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení 15, anténní systém generátoru syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení 44, přístupový bod 21 sítě LoRa a laserový dálkoměr 23.

Nákladní vozidlo 29 je na spodní straně vozidla je nainstalován systém stabilizačních nohou 34. Dále má nákladní vozidlo 29 na střeše naistalován anténní systém přehradného rušiče 45 a střešní chladič 39 napájecího motorgenerátoru 38. Dále má nákladní vozidlo 29 nainstalovaný venkovní kamerový systém 35 a obraz z těchto kamer se ukládá na záznamovém zařízení 36. Dále je nákladní vozidlo 29 opatřeno venkovní přípojnou schránou 28, kde je vyveden první přístupový bod 19 lokální počítačové sítě a druhý přístupový bod 20 lokální počítačové sítě.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení mobilního zařízení se zastavěným zařízením pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení může být využito tam, kde je třeba eliminovat let bezpilotních systémů, které spadají do definiční kategorie uvedené v Doplňku X - bezpilotní systémy a jejichž let porušuje Předpis L 2 - Pravidla létání tohoto doplňku.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení umístěné na motorovém vozidle obsahujícím prostor pro řidiče (30), prostor obsluhy (31) a prostor podpůrné technologie (32), vyznačující se tím, že obsahuje dohledové pracoviště (26) propojené přes technologický počítač (2) s detekčním subsystémem (3), se subsystémem (4) eliminace, s přístupovým bodem (21) sítě UoRa, přístupovým bodem (18) sítě Wi-Fi a prvním přístupovým bodem (19) lokální počítačové sítě.
2. 2. Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení dle nároku 1, vyznačující se tím, že technologický počítač (2) obsahuje integračního software (1) pro zpracování dat z detekčního subsystému (3) a subsystému (4) eliminace a pro řízení detekčního subsystému (3) a subsystému (4) eliminace a je dále propojen s anténním rotátorem (22), laserovým dálkoměrem (23), pracovištěm operátora rádiového čidla (24) a pracovištěm operátora radiolokačního a optického čidla.
3. 3. Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení dle nároku 1, vyznačující se tím, že detekční subsystém (3) je tvořen alespoň jedním senzorem nebo kombinací senzoru ze skupiny obsahující rádiové čidlo (6), rádiové interferometrické čidlo (7), optické čidlo (8), radiolokační čidlo (5), výnosné optické čidlo (9) a akustické čidlo (10).
4. 4. Mobilní zařízení pro širokospektrální skenování výskytu malých bezpilotních systémů a pro jejich převzetí nebo zarušení v rádiových pásmech ovládání řízení dle nároku 1, vyznačující se tím, že subsystém (4) eliminace je tvořen přehradným rušičem (11) a alespoň jedním blokem či kombinací bloku ze skupiny obsahující generátor syntetického rádiového datového kanálu převzetí řízení (15), výnosný odpověďový rušič (12), výnosný širokopásmový rušič horního pásma (13) a širokopásmový rušič horního pásma (14).