Αυτόματη περιπολία με μη επανδρωμένο αεροσκάφος – Drone

Οι δυνατότητες τους συστήματος NYX

 Tα τελευταία χρόνια τα drones έχουν μπει δυναμικά στις ζωές μας και βρίσκουν πολυάριθμες εφαρμογές σε κάθε πτυχή της ανθρώπινης δραστηριότητας. Από την επιστημονική έρευνα έως την αεροφωτογράφιση και από την φύλαξη και ασφάλεια, έως το απλό παιχνίδι. Στη MindCore, ακολουθώντας τις ανάγκες της εποχής, προσπαθούμε να συνεισφέρουμε στην πρόοδο του τομέα της φύλαξης και ασφάλειας, με την ανάπτυξη του συστήματος αυτόματης περιπολίας “Nyx”.

Γιώργος Παπαβασιλείου

Μηχανικός Αυτοματισμού

MindCore – www.mindcore.gr

Ιστορική αναδρομή

Η ιστορία των Συστημάτων Μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών, γνωστά και ως UAVs ή Drones, ξεκινά από τα τέλη του 5^ου αιώνα. Στην Κίνα, ο μηχανικός Lu Ban εφευρίσκει ένα ξύλινο μηχανικό πτηνό που μπορούσε να αιωρείται, ενώ παράλληλα, στην Ελλάδα, ο μηχανικός Αρχύτας, επινοεί μια παρόμοια εφεύρεση, την «πετομηχανή» ή «περιστερά», ένα μηχανικό πτηνό που κινούνταν με μηχανισμό συμπίεσης του αέρα. Στη συνέχεια οι μη επανδρωμένες πτήσεις βρήκαν εφαρμογές σε πολεμικούς σκοπούς, από τους στρατιωτικής χρήσης μεσαιωνικούς κινεζικούς χαρταετούς έως τον βομβαρδισμό της Βιέννης το 1849 με μη επανδρωμένα αερόστατα. Από τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο και εξής, η ανάπτυξη των drones υπήρξε τεράστια, αλλά κυρίως στον στρατιωτικό τομέα. Σήμερα οι ραγδαίες εξελίξεις στον χώρο της ηλεκτρονικής και της πληροφορικής, η πτώση των τιμών των υλικών και η διάδοση της γνώσης, βοήθησαν στην εξάπλωση των drones σε εμπορικούς τομείς.

Κάποια από τα πεδία εφαρμογών είναι:

• Αεροφωτογράφιση και χαρτογράφηση.
• Ασφάλεια.
• Γεωργία ακριβείας.
• Έρευνα και διάσωση.
• Περιβάλλον.
• Διανομή προϊόντων.
• Διασκέδαση.

Τα τελευταία χρόνια με την έξαρση της εγκληματικότητας, οι ανάγκες για εξειδικευμένες υπηρεσίες ασφάλειας πολλαπλασιάστηκαν. Έτσι αναζητούνται λύσεις σε νέες τεχνολογίες και μια από αυτές, πολλά υποσχόμενη, είναι τα drones. Εστιάζοντας στον τομέα της ασφάλειας, δημιουργήθηκε το “Nyx” που κατασκευάζεται στη MindCore.

Περιγραφή του συστήματος:

Το Nyx είναι ένα πλήρως αυτοματοποιημένο  σύστημα περιπολίας και επίβλεψης χώρων με drone. Αποτελείται από 3 βασικά μέρη: Κλωβό εδάφους (ground base), σταθμό ελέγχου (control station) και drone.
Ο κλωβός εδάφους είναι το μέρος του συστήματος που παρέχει στο drone προστασία από καιρικά φαινόμενα, αυτόματη φόρτιση των μπαταριών και 24ωρο έλεγχο καλής λειτουργίας. Διαθέτει embedded systems για επεξεργασία δεδομένων από την τηλεμετρία του drone και τους αισθητήρες του κλωβού. Επίσης εκτελούνται πρωτόκολλα  επικοινωνίας με τον σταθμό ελέγχου. Η διακριτική του σχεδίαση μας επιτρέπει την εγκατάσταση σε εξωτερικούς χώρους, ενώ υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης πάνω σε όχημα. Για την προστασία του drone ο κλωβός διαθέτει μετεωρολογικό σταθμό, αποτρέποντας πτήσεις σε ακραίες συνθήκες.

Ο σταθμός ελέγχου είναι το τερματικό που φιλοξενεί το software ελέγχου-επιτήρησης του συστήματος. Συνδέεται δικτυακά με τον κλωβό και μπορεί να βρίσκεται στον ίδιο χώρο ή απομακρυσμένα. Με την είσοδο ειδικού ptz controller, ο χειριστής μπορεί να επέμβει στην διεργασία παίρνοντας τον έλεγχο. Στο interface του σταθμού ελέγχου υπάρχουν όλα τα δεδομένα οπτικοποιημένα,  ώστε να σχηματίζεται πλήρης εικόνα για την κατάσταση του συστήματος. Παράλληλα το σύστημα ενημερώνει συνεχώς την βάση δεδομένων για κάθε συμβάν, κρατώντας αναλυτικό ιστορικό.

Το drone είναι το ιπτάμενο μέρος. Πραγματοποιεί πλήρως αυτόνομες πτήσεις σε προκαθορισμένα σημεία στο χώρο. Χρησιμοποιεί “έξυπνο” σύστημα μηχανικής όρασης για προσγείωση ακριβείας, ενώ εκτελεί αυτοδιάγνωση και επιστρέφει για προσγείωση αν διαπιστωθεί σφάλμα, όπως χαμηλή μπαταρία, απώλεια φέρουσας συχνότητας, κ.α. Η κίνησή του περιορίζεται στον χώρο ελέγχου με γεωφράκτη (geofence), ελαχιστοποιώντας έτσι τις πιθανότητες να βρεθεί σε λάθος ή απομακρυσμένο σημείο.

Τα πλεονεκτήματα και τα προβλήματα που δίνει λύσεις

Μια σειρά από δυναμικά χαρακτηριστικά που ενσωματώνει το σύστημα επιτρέπουν την επίλυση πολλών θεμάτων σε εφαρμογές και έργα ασφάλειας. Συγκεκριμένα το σύστημα προσφέρει:

Αμεσότητα: Το γεγονός ότι το Nyx βρίσκεται εγκατεστημένο στο χώρο επίβλεψης και χρειάζεται μόλις 20sec για απογείωση από κατάσταση αναμονής, το καθιστούν πρωτοπόρο στην άμεση επέμβαση. Μέσα σε λίγα λεπτά μπορεί να στείλει πληροφορίες-εικόνα στο ΚΛΣ. Σε auto mode απογειώνεται αυτόματα και καταγράφει το συμβάν μειώνοντας τον χρόνο απόκρισης στο ελάχιστο.

Ευελιξία: Επιτήρηση τυφλών, δυσπρόσιτων σημείων, που συμβατικές κάμερες αδυνατούν να καλύψουν ή η κάλυψη είναι οικονομικά ασύμφορη.

Επαλήθευση συμβάντος: Οι ψευδείς συναγερμοί αποτελούν ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στον χώρο της ασφάλειας. Η άμεση απόκριση και η ευελιξία του Nyx, συντελούν στην γρήγορη και αξιόπιστη αξιολόγηση του συμβάντος από το ΚΛΣ.

24ωρη κάλυψη: Το σύστημα πραγματοποιεί αυτόματες προληπτικές περιπολίες σε προκαθορισμένους χρόνους, επιτυγχάνοντας 24ωρη κάλυψη του χώρου.

Ασφάλεια προσωπικού: Το σύστημα μπορεί να εγκατασταθεί πάνω σε όχημα, δίνοντας στον φύλακα τη δυνατότητα να πραγματοποιεί περιπολίες και έλεγχο χώρων χωρίς να βγει από αυτό. Το drone απογειώνεται με εντολές του φύλακα, στέλνει πληροφορίες σε tablet, πραγματοποιεί τον έλεγχο και επιστρέφει στην θέση αναμονής. Έτσι διασφαλίζεται η σωματική ακεραιότητα του προσωπικού σε περίπτωση ένοπλης διάρρηξης ή παρόμοιου συμβάντος, και ο έλεγχος εκτελείται ταχύτατα και διακριτικά.

Οικονομία: Με το Nyx ελαττώνονται πολύ οι δαπάνες χρόνου και χρήματος λόγω του χαμηλού κόστους συντήρησης, των μειωμένων δρομολογίων και καυσίμων όπως επίσης και του ταχύτερου χρόνου περιπολίας.

 Μελλοντικοί στόχοι

Για το προσεχές μέλλον υπάρχει πρόβλεψη ώστε το σύστημα να εξελιχθεί και να προσφέρει αυτόματη εκμάθηση του χώρου ελέγχου και των ιδιαιτεροτήτων του, με τη βοήθεια αλγόριθμου επεξεργασίας δεδομένων από συνεχόμενες αυτόνομες πτήσεις καθώς και εκτέλεση αλγορίθμων απώλειας αντικειμένων (missing object detection). Επίσης αναμένεται να επιτυγχάνει διαχείριση σμήνους drones.