ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9416Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | МИРОНЮК, Тетяна | - |
| dc.contributor.author | КАМІНСЬКИЙ, Антон | - |
| dc.date.accessioned | 2026-04-07T19:04:34Z | - |
| dc.date.available | 2026-04-07T19:04:34Z | - |
| dc.date.issued | 2022 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9416 | - |
| dc.description.abstract | Темою кваліфікаційної роботи магістра є дослідження систем керування та протидії дронам. Останніми роками ринок безпілотників значно розширився з різними сферами застосування (спостереження, рятувальні операції, інтелектуальна логістика, екологічний моніторинг, точне землеробство, перевірка та вимірювання в будівельній галузі). Враховуючи їхнє дедалі більше використання, необхідно враховувати питання безпеки, захисту та конфіденційності. Відповідно, аналіз нових концепцій систем протидії, здатних ідентифікувати та нейтралізувати один (або декілька) шкідливих безпілотників (тобто класифікованих, як загроза), набула першорядного значення. Мета дослідження кваліфікаційної роботи магістра полягає у оцінці багатьох видів алгоритмів керування дроном за допомогою різних систем керування, як автоматичної, так і ручної. Об’єкт дослідження є БПЛА RC DRONE з пультом керування та власним алгоритмом керування. Предметом дослідження є різні види систем керування БПЛА. Основним методом дослідження є аналіз схем та конструкцій з Інтернету, розробка принципів та алгоритмів роботи окремої наземної системи БПЛА, вибір та розрахунок елементів схеми та прототипів конструкції. Практична цінність проведеного дослідження полягає в знаходженні максимально безпечної, комфортної та корисної системи керування БПЛА, яка б змогла чітко виконувати поставлені перед нею задачі без помилок та казусів, а також набуття практичних навичок у використанні однієї з систем керування дроном. В процесі дослідження було розглянуто методи та алгоритми систем керування дронами минулих років. Проведено аналіз та визначено основні задачі для даної роботи. Проведено огляд існуючих технологій розробки новітніх дронів, а також їх використання за допомогою різних систем у різних випадках та сферах. Також наведено приклад роботи дронів у сільськогосподарському секторі. Також було наведено опис дослідження різних систем керування і протидії дронам, наведено функції, які вони виконують, проведено оцінку тестів. Визначено вимоги для роботи з кожною системою, а також її ефективність та основні переваги. Як результат було вдосконалено та протестовано одну з систем управління дроном, вдосконалено алгоритм польоту та перевірено його на практиці. | uk_UA |
| dc.subject | СИСТЕМИ ПРОТИДІЇ БПЛА | uk_UA |
| dc.subject | УЦА | uk_UA |
| dc.subject | ЗОНДУВАННЯ | uk_UA |
| dc.subject | НЕЙТРАЛІЗАЦІЯ | uk_UA |
| dc.subject | КОМАНДУВАННЯ ТА УПРАВЛІННЯ | uk_UA |
| dc.subject | ДРОНИ | uk_UA |
| dc.subject | КООПЕРАТИВНІ СИСТЕМИ | uk_UA |
| dc.subject | BVLOS | uk_UA |
| dc.subject | VLOS | uk_UA |
| dc.title | Дослідження та синтез системи управління безпілотного літального апарату | uk_UA |
| dc.type | Master Thesis | uk_UA |
| Appears in Collections: | 123 Комп’ютерна інженерія (Системне програмування) | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 1_Титулка_Камінський_ДРУК-merged.pdf Restricted Access | 5.96 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА ІНФОРМАЦІЙНОЇ БЕЗПЕКИТА КОМП’ЮТЕРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи магістра на тему: «Дослідження та синтез системи управління безпілотного літального апарату» ЧДТУ.222290.002 ПЗ Виконав: студент 2 курсу, групи МСП-2106 спеціальності 123 – Комп’ютерна інженерія за освітньою програмою – Системне програмування Антон КАМІНСЬКИЙ Керівник к.т.н., доцент Тетяна МИРОНЮК Н. контроль Світлана ГРЕСЬКО Рецензент Начальник відділу персоналу, к.т.н., доцент Віталій ЗАЖОМА «ЗАХИСТ ДОЗВОЛЯЮ» Завідувач кафедри ІБ та КІ д.т.н., професор ______ Володимир РУДНИЦЬКИЙ Черкаси 2022 року Форма № Н-9.01 Черкаський державний технологічний університет Факультет інформаційних технологій і систем Кафедра інформаційної безпеки та комп‘ютерної інженерії Освітньо-кваліфікаційний рівень Магістр Спеціальність 123 – Комп’ютерна інженерія Освітня програма Системне програмування «ЗАТВЕРДЖУЮ» Завідувач кафедри _____ Володимир РУДНИЦЬКИЙ «20» жовтня 2022року ЗАВДАННЯ на кваліфікаційну роботу магістра студенту Камінському Антону Руслановичу (прізвище, ім‘я, по батькові) 1. Тема роботи Дослідження та синтез системи управління безпілотного літального апарату Керівник роботи: к.т.н., доцент Миронюк Т.В. (прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) затверджені наказом університету від «14» жовтня 2022 р. № 275/04 2. Строк подання студентом роботи 12.12.2022 3. Вихідні дані до роботи: 1. Систем управління БПЛА 2.Квадракоптер RC DRONE 8807 3. Системи керування VLOS та BVLOS 4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити): Вступ Розділ 1Дослідження предметної області та постановка завдання Розділ 2 Представлення сучасних дронів, їх види та особливості Розділ 3 Види систем та типи польотів БПЛА Розділ 4 Синтез систем та використання однієї з них на практиці Висновки Список скорочень та умовних позначень Список використаних джерел 5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень, плакатів): 6. Консультанти розділів роботи Підпис, дата Розділ Прізвище, ініціали та посада завдання видав завдання прийняв консультанта 7. Дата видачі завдання: 20 жовтня 2022 року КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН Термін № з/п Назва етапів роботи виконання етапів Примітка роботи 1 Постановка задачі 20.10.2022 виконано 2 Аналіз та уточнення постановки задачі 25.10.2022 виконано 3 Пошук та аналіз аналогів 01.11.2022 виконано 4 Розробка технічного завдання 06.11.2022 виконано 5 Дослідження минулих систем керування БПЛА 10.11.2022 виконано 6 Дослідження роботи БПЛА минулих років 14.11.2022 виконано 7 Дослідження сучасних дронів та їх використання 18.11.2022 виконано 8 Дослідження сучасних моделей керування та протидії виконано БПЛА 24.11.2022 9 Дослідження обраної моделі керування БПЛА на практиці 30.11.2022 виконано 10 Написання пояснювальної записки до кваліфікаційної 4.12.2022 виконано роботи магістра 11 Оформлення результатів в пояснювальну записку 7.12.2022 виконано 12 Подання роботи на відгук та рецензування 10.12.2022 виконано 13 Захист роботи 13.12.2022 Студент _________________________ Антон КАМІНСЬКИЙ (підпис) Керівник роботи _________________________ Тетяна МИРОНЮК (підпис) АНОТАЦІЯ Темою кваліфікаційної роботи магістра є дослідження систем керування та протидії дронам. Останніми роками ринок безпілотників значно розширився з різними сферами застосування (спостереження, рятувальні операції, інтелектуальна логістика, екологічний моніторинг, точне землеробство, перевірка та вимірювання в будівельній галузі). Враховуючи їхнє дедалі більше використання, необхідно враховувати питання безпеки, захисту та конфіденційності. Відповідно, аналіз нових концепцій систем протидії, здатних ідентифікувати та нейтралізувати один (або декілька) шкідливих безпілотників (тобто класифікованих, як загроза), набула першорядного значення. Мета дослідження кваліфікаційної роботи магістра полягає у оцінці багатьох видів алгоритмів керування дроном за допомогою різних систем керування, як автоматичної, так і ручної. Об’єкт дослідження є БПЛА RC DRONE з пультом керування та власним алгоритмом керування. Предметом дослідження є різні види систем керування БПЛА. Основним методом дослідження є аналіз схем та конструкцій з Інтернету, розробка принципів та алгоритмів роботи окремої наземної системи БПЛА, вибір та розрахунок елементів схеми та прототипів конструкції. Практична цінність проведеного дослідження полягає в знаходженні максимально безпечної, комфортної та корисної системи керування БПЛА, яка б змогла чітко виконувати поставлені перед нею задачі без помилок та казусів, а також набуття практичних навичок у використанні однієї з систем керування дроном. В процесі дослідження було розглянуто методи та алгоритми систем керування дронами минулих років. Проведено аналіз та визначено основні задачі для даної роботи. Проведено огляд існуючих технологій розробки новітніх дронів, а також їх використання за допомогою різних систем у різних випадках та сферах. Також наведено приклад роботи дронів у сільськогосподарському секторі. Також було наведено опис дослідження різних систем керування і протидії дронам, наведено функції, які вони виконують, проведено оцінку тестів. Визначено вимоги для роботи з кожною системою, а також її ефективність та основні переваги. Як результат було вдосконалено та протестовано одну з систем управління дроном, вдосконалено алгоритм польоту та перевірено його на практиці. Ключові слова: СИСТЕМИ ПРОТИДІЇ БПЛА,УЦА,ЗОНДУВАННЯ, НЕЙТРАЛІЗАЦІЯ, КОМАНДУВАННЯ ТА УПРАВЛІННЯ, ДРОНИ, КООПЕРАТИВНІ СИСТЕМИ,BVLOS,VLOS. ANNOTATION The subject of the master's thesis is the study of drone control and countermeasures systems. In recent years, the drone market has expanded significantly with various applications (surveillance, rescue operations, intelligent logistics, environmental monitoring, precision agriculture, inspection and measurement in the construction industry). Given their increasing use, security, protection and privacy issues must be considered. Accordingly, the analysis of new concepts of countermeasures capable of identifying and neutralizing one (or several) harmful drones (that is, classified as a threat) has become of paramount importance. The purpose of the master's thesis research is to evaluate many types of drone control algorithms using different control systems, both automatic and manual. The object of the study is an RC DRONE UAV with a control panel and its own control algorithm. The subject of research is various types of UAV control systems. The main research method is the analysis of schemes and structures from the Internet, the development of principles and algorithms for the operation of a separate ground-based UAV system, the selection and calculation of scheme elements and design prototypes. The practical value of the conducted research consists in finding the most safe, comfortable and useful UAV control system, which would be able to clearly perform the tasks set before it without errors and incidents, as well as acquiring practical skills in using one of the drone control systems. During the research, the methods and algorithms of drone control systems of the past years were considered. The analysis was carried out and the main tasks for this work were determined. An overview of the existing technologies for the development of the latest drones, as well as their use with the help of various systems in various cases and areas, was conducted. An example of the operation of drones in the agricultural sector is also given. Also, a description of the study of various drone control and countermeasures systems was given, the functions they perform were given, and the tests were evaluated. The requirements for working with each system, as well as its effectiveness and main advantages, are defined. As a result, one of the drone control systems was improved and tested, the flight algorithm was improved and tested in practice. Keywords: COUNTER-UAV SYSTEMS, UCA, SENSING, NEUTRALIZATION, COMMAND AND CONTROL, DRONES, COOPERATIVE SYSTEMS, BVLOS, VLOS. 2 ЗМІСТ ВСТУП……………………………………………………………………………..4 РОЗДІЛ 1 ДОСЛІДЖЕННЯ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ТА ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ………………………………………………………………………..7 1.1 Історія розвитку безпілотних літальних апаратів. Перші спроби створення БПЛА………………………………………………………..…..7 1.2 Апарати, які важче за повітря…………………………………...…….9 1.3 Гірокомпас і розумні літаючі бомби………………..……………….10 1.4 Перші пілотовані гелікоптери та «Матір всіх дронів»………...…...13 1.5 Друга світова війна та післявоєнні роки………………………….…15 1.6 Постановка завдання……………………………………………..…...18 1.7 Висновки до розділу 1………………………………………………...19 РОЗДІЛ 2 ПРЕДСТАВЛЕННЯ СУЧАСНИХ ДРОНІВ, ЇХ ВИДИ ТА ОСОБЛИВОСТІ……………………………………………………………….....20 2.1 Військові дрони, як основа БПЛА……………….…………….…….20 2.2 Основні переваги військових дронів………………………………...23 2.3 Майбутнє військових дронів……………………….……...................25 2.4 Використання дронів у інших галузях……..………………………..26 2.5 Типи дронів у сільському господарстві……………………………..30 2.6 Висновки до розділу 2………………………………………………...33 РОЗДІЛ 3 ВИДИ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТА ТИПІВ ПОЛЬОТІВ БПЛА...36 3.1 Основна інформація про різні типи польотів і застосування правил……………………………………………………………………...34 3.2 VLOS система керування……………………………………………..37 3.3 BVLOS система керування……………………………………..…….41 3.4 Кооперативні системи протидії БПЛА…………….………………...45 3.5 Системи нейтралізації………………………………………………...66 3 3.6 Висновки до розділу 3………………………………………………...76 РОЗДІЛ 4 СИНТЕЗ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДРОНАМИ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ОДНІЄЇ З НИХ НА ПРАКТИЦІ...…………………….….77 4.1 Синтез системи керування дроном на основі VLOS системи……...77 4.2 Підготовка вдосконаленого дрону до польоту……………………...78 4.3 Удосконалений алгоритм керування політу квадракоптера……….81 4.4 Тестування дрону та збір результатів………………………………..86 4.5 Висновки до розділу 4……………………………..………………….90 ВИСНОВКИ……………………………………………………………………...91 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ……………………...93 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………….94 4 ВСТУП Індустрія дронів стрімко розвивається і продовжуватиме розвиватися в майбутньому. Безпілотні літальні апарати (БПЛА) спрощують різні програми, такі як комерційна доставка, картографування та пошук і порятунок. Разом із економічною вигодою, яку вони створюють, ці інструменти також прискорюють збір даних і зменшують робоче навантаження на команди правоохоронних органів. Постійний технологічний прогрес, як-от алгоритми уникнення перешкод і запланована конфігурація мережі, все частіше дозволяє пілотам керувати своїми літальними апаратами за межами прямої видимості (VLOS), таким чином відкриваючи можливість автопілота. Федеральні та місцеві органи влади зараз оптимізують правила, пов’язані з дронами, щоб забезпечити авіаційну безпеку. Це дозволить кожному отримати вигоду в міру розвитку галузі. Актуальність теми. У сучасних умовах обчислювальні можливості БПЛА слідували за прогресом обчислювальної технології, починаючи з аналогових елементів керування та еволюціонувавши до мікроконтролерів, а потім систем на чіпі (СНЧ) і одноплатних комп’ютерів (ОК). Системне обладнання для малих БПЛА часто називають контролером польоту (КП), платою контролера польоту (ПКП) або автопілотом. Звичайне апаратне забезпечення для керування системами БПЛА зазвичай містить основний мікропроцесор, вторинний або захищений від збоїв процесор і датчики, такі як акселерометри, гіроскопи, магнітометри та барометри в одному модулі. Такі системи коштують дорого, але мають надзвичайну цінність у різних сферах роботи, особливо військової. Саме тому потрібно вміти правильно їх застосовувати без ушкоджень та помилок. 5 Отже, можна сказати, що тема кваліфікаційної роботи магістра «Дослідження та синтез системи управління безпілотного літального апарату» є безумовно важливою і актуальною. Мета і завдання дослідження. Мета дослідження кваліфікаційної роботи магістра полягає у оцінці багатьох видів алгоритмів керування дроном за допомогою різних систем керування, як автоматичної, так і ручної. Для досягнення поставленої мети були сформульовані і вирішені такі задачі: 1. На основі дослідження структури та алгоритму певної системи керування визначити основні проблеми, механізми та принципи роботи. 2. Проаналізувати основні переваги та недоліки існуючих систем та систем середовища створення динамічної моделі дронів, а також порівняти різні види реальних БПЛА. 3. За допомогою принципів аналізу та синтезу системи керування обрати власний алгоритм польоту та використати його на практиці. 4. Оцінити результати на принципипрактичного керування дроном та порівняти їх з іншими системами керування. Об’єкт дослідження – БПЛА RC DRONE з пультом керування та власним алгоритмом керування. Предметдослідження – різні види систем керування БПЛА. Методи дослідження. У процесі використовується аналіз схем та конструкцій з Інтернету, розробка принципів та алгоритмів роботи окремої наземної системи БПЛА, вибір та розрахунок елементів схеми та прототипів конструкції. Наукова новизна одержанихрезультатів. У процесі вирішення поставлених завдань було отримано наступні результати: 1. Вдосконалено алгоритм однієї з систем управління специфічним БПЛА вертикального злету та приземлення. 6 2. Розроблено алгоритм, що допомагаєпри створені динамічної моделі БПЛА, та надає можливість забезпечити безпечне управління у штатному режимі та з високим показником точності. Практичне значення отриманих результатів. Практична цінність проведеного дослідження полягає в знаходженні максимально безпечної, комфортної та корисної системи керування БПЛА, яка б змогла чітко виконувати поставлені перед нею задачі без помилок та казусів, а також набуття практичних навичок у використанні однієї з систем керування дроном. Публікації. Основні результати дослідження даної кваліфікаційної роботи обговорювалися та доповідалися на: десятій Міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми інформатизації», Черкаси, 24-25 листопада 2022 р. Том 2: секції 4. ЧДТУ, НТУ «ХПІ», ВА ЗС АР, УтіГН, ДП «ПД ПКНДІ АП», 2022. – С. 11. Структура і обсяг роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, додатків та списку використаної літератури. Загальний обсяг випускної роботи 101 сторінки. Основний зміст викладений на 96 сторінках. Список використаних джерел містить 17 найменувань. 7 РОЗДІЛ 1 ДОСЛІДЖЕННЯ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ТА ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ 1.1 Історія розвитку безпілотних літальних апаратів. Перші спроби створення БПЛА До початку XXI століття, БПЛА в основному являли собою літальні апарати літакового типу та військового призначення.Це пов'язано з тим, що електроніка тих часів була досить дорогою та громіздкою. І обслуговування такої апаратури могли собі дозволити здебільшого лише військові. Аматорський авіамоделізм був дорогою екзотикою, а про квадрокоптер у 1990-х не могло йтися й мови. Тільки з появою доступних і швидкодіючих мікропроцесорів і мініатюрних датчиків на основі нових технологій, завдяки цьому з'явилися перші проекти автопілотів на їх основі. Завдяки цьому стало можливим створення мультикоптерів, оскільки ці апарати аеродинамічно нестійкі і вимагають постійної електронної стабілізації в польоті [1]. Розвиток мультикоптерів, у свою чергу, стимулював розвиток польотних контролерів і до початку 2010-х років відбулося масове поширення безпілотників серед рядових споживачів та все більшого застосування у цивільній сфері. Під час воєнних дій у важкодоступній місцевості виникла ідея альтернативного способу доставки своєрідного «вантажу». Перше повітряне бомбардування із застосуванням безпілотних літальних апаратів відбулося у 1849 році під час Революції 1848-1849 років в Австрійській імперії. Події відбувалися приблизно через сто років після першого польоту повітряної кулі братів Монгольф'єр у Венеціанській Республіці, яка була утворена після повстання у Венеції проти австрійського правління у березні 1848 року. Австрійці зрештою взяли місто в облогу. Причиною такої 8 неординарної для своєї тактики ведення бою було викликано географічним положенням Венеції на островах усередині лагуни і неможливістю артилерійських знарядь тих років вразити мету з протилежного берега. Ідея про використання аеростатів із підвішеними до них гранатам прийшла австрійському артилеристу Францу фон Ухатиусу [2]. Конструкція була аеростатом, що наповнювався гарячим димом. До нього підвішувалася граната осколково-фугасної дії, із встановленою на ній запальною трубкою та ґнотом. Довжина гніт розраховувалася таким чином, щоб у заданій точці він перепалив кріпильну мотузку і одночасно спалахнув пресовану порохову м'якоть в трубі запальної. Після цього бомба падала вниз і за кілька секунд - вибухала, а полегшений балон злітав у небеса. Діаметр кулі становив 6,9 м-коду, а маса гранати приблизно 15 кг. Перші спроби було здійснено 12 та 15 червня, результат був визнаний задовільним і натхненний маршал Радецький підтримав ініціативу Ухатіуса та розпорядився терміново розпочати масове виробництво (див. рис. 1.1) Рисунок 1.1 – Схема аеростату та його використання До серпня за різними оцінками було виготовлено близько 200 штук, і 20 або 22 серпня було здійснено перший авіаналіт, який зображений на 9 рисунку 1.1. Незважаючи на те, що багато бомб не спрацювали, на венеціанців це справило великий психологічний ефект, і незабаром вони припинили опір і здали місто. Через півстоліття, в 1898 році в «Новому світлі» на виставці винаходів у Медіссон Сквер Гарден у місті Нью-Йорк сербський вчений зі світовим ім'ям Нікола Тесла представляв свій прототип усіх майбутніх транспортних засобів. У великому басейні плавав дивного вигляду для тих років кораблик із довгою металевою антеною посередині палуби. За допомогою спеціального пульта вчений міг керувати дистанційно безпроводів, змінювати швидкість пересування, виконувати складні маневри, блимати вогниками на борту судна. Команди передавалися радіосигналами з пульта управління на приймальну антену на радіокерованому судні, після чого розшифровувалися і вже тоді механіка почала рухатися, виконуючи вказівки Тесла, надіслані з пульта. Тобто, говорячи сучасною мовою, це була перша радіокерована модель. «Devil automata» - автоматичний диявол, як Тесла називав це судно є прикладом розвитку радіо та електрики та прабатьком сучасного безпілотного транспорту. І що найважливіше – керованим, на відміну від попереднього прикладу з безпілотною кулею-бомбардувальником. 1.2 Апарати, які важче за повітря Якщо до XX століття польоти людина здійснювала на апаратах легше повітря, подібних до дирижаблів та аеростатів, то початок нового століття ознаменувало польоти на апаратах важчі за повітря. Першовідкривачі пілотованої авіації літакового типу, брати Райт, 17 грудня 1903 здійснили 4 польоти літаком Flyer I по прямій з максимальною дальністю 260 метрів і тривалістю і 59 секунд. Політ здійснювався при зустрічному вітрі та з використанням катапультного пристрою для пілота. 10 Наступна версія, Flyer II, здолала 5 кілометрів. Через два роки, 5 жовтня 1905 року, літак «Flyer III» покривав вже 39 км. Якщо літак використовує для створення підйомної сили крило, то гвинтокрилі апарати здатні злетіти завдяки гвинту, що обертається. До головних переваг таких апаратів відносять можливість зависати в повітрі і здійснювати вертикальний зліт і посадку. Тому наступним кроком став апарат винахідників французького походження братів Бріге та Шарля Ріше, збудований у 1907 р. Злітна маса апарату дорівнювала майже 600 кг, у конструкції було 4 гвинти діаметром по 4,1 метра. Називався цей апарат Gyroplane No. I, який зображено на рисунку 1.2. На жаль, злетіти йому вдалося лише на 60 сантиметрів (згодом – на 1,5 метра), і політ його був важкокерований. Проте вже 1908 року з'явився Gyroplane No.II за схемою біплана з гвинтами між крилами, якому вдалося здійснити кілька польотів, як він розбився при жорсткій посадці. Схема гіроплана (інші назви - гірокоптер, автожир) зараз досить успішно використовується в малій авіації як аналог невеликим пасажирським вертольотам. Що цікаво - згодом брати Бріге заснували літакобудівну компанію Breguet Aviation, якій судилося пропрацювати цілих 60 років і в 1971 році влитися у французький концерн Dassault, на рахунку якого, наприклад, бізнес-джети серії Falcon, багатоцільові винищувачі Rafale і Mirage. 1.3 Гірокомпас і розумні літаючі бомби До кінця першої світової авіація увійшла до арсеналу військових нарівні з танками та артилерією. У 1917 році доктор Пітер Купер та Елмер Сперрі винайшли автоматичний гіростабілізатор (гірокомпас), який дозволяв літаку утримувати заданий напрямок польоту. В результаті вдалося перетворити навчальний літак Curtiss N-9 (див. рисунок 1.3) на першу 11 безпілотну літаючу бомбу. Під час тестових польотів літак пролетів 50 миль із 300-ти фунтовим (136 кілограм) боєприпасом на борту, проте йому так і не довелося взяти участь у боях. Рисунок 1.2 – Gyroplane No.II Рисунок 1.3 – Curtiss N-9 12 Літак керувався за допомогою двох механічних гіроскопів: один стабілізував бомбу в польоті кутом крену, інший утримував її на заданому курсі. Для виходу на задану висоту польоту літак був оснащений барометричним альтиметром, який виставлявся певне фіксоване значення перед запуском. Сам літак злітав з катапульти або з корпусу автомобіля, що рухається. На відміну від апарату Сперрі, "Жук" Кеттерінга, або повітряна торпеда Кеттерінга (рисунок 1.4), розроблявся не на основі якогось конкретного літака, а з нуля. Це робилося з метою спростити та полегшити конструкцію, позбавивши її елементів, необхідних для пілотованого польоту, а також підготувати апарат до масового виробництва, забезпечивши його мінімальну вартість при виготовленні. Зроблена з дерева і тканинного полотна «повітряна торпеда Кетеринга» була невеликим біпланом, що злітав з рейкової катапульти, озброєний бомбовим навантаженням також у 300 фунтів, і призначалася для бомбардування міст та інших великих об'єктів. Можна вважати її першим діючим прообразом сучасної крилатої ракети. Модифікація полягала в тому, що, на додаток до гірокомпасу, на борту «торпеди» було встановлено пристрій, що вважає кількість обертів гвинта і таким чином оцінює відстань, що залишилася до мети. При досягненні мети літак скидав крила і перетворювався на бомбу, що пікірує. Рисунок 1.4 – Повітряна торпеда («Жук» Кеттерінга) та її конструктор Чарльз Кеттерінг 13 1.4 Перші пілотовані гелікоптери та «Матір всіх дронів» Одним з перших вертольотів, що стабільно літають, побудованих за мультироторною схемою, прийнято вважати розробку Георгія Ботезата - російського емігранта, який виїхав у США після подій революції 1917 року. Перший політ його апарату відбувся у 1922 році та розроблявся на замовлення військово-повітряних сил США. Апарат міг піднятись на висоту до 5 метрів. Для управління тягою і поворотом навколо однієї з осей (крен, тангаж, нишпорення) використовувалися два невеликі гвинти зі змінним кроком. Таким чином, всього виходило 6 гвинтів(рисунок 1.5). Рисунок 1.5 – Вертоліт Ботезату На жаль, як і у гіроплана Бріге-Ріше, конструкція Ботезату також виявилася складною та громіздкою і не забезпечувала необхідної тяги для підйому корисного вантажу на потрібну висоту.Військові того часу вирішили припинити фінансування проекту та віддати перевагу автожирам, а сам Георгій Ботезат повернувся до тематики вертольотів лише після 1936 року. 14 Рисунок 1.6 – Гвинтокрил SikorskyR-4 Але до цього часу його обійшов інший авіаконструктор українського походження, що емігрував до США, Ігор Сікорський, який створив перший серійний вертоліт SikorskyR-4 (рисунок 1.6), який успішно злетів у 1942 році. Одногвинтова схема вертольота SikorskyR-4 стала класичною і досі використовується на більшості апаратів цього типу. Бойова авіація успішно розвивалася і починала завдавати все більш чутливої шкоди під час військових дій. Необхідно було знайти способи збільшити ефективність основного засобу протидії літакам – зенітної артилерії. Для тренування розрахунків зенітної артилерії у Великобританії було створено і в 1935 році здійснив свій перший політ радіокерований літак- мішень De Havilland DH82B Queen Bee «Королева бджіл» створений на базі популярного навчально-тренувального літака Tiger (рисунок 1.7) . Це був перший масовий повнорозмірний радіокерований літак. 15 Рисунок 1.7 – Queen Bee у польоті Літак мав дві кабіни: у передній міг за необхідності розміщуватися пілот, у задній знаходилася апаратура радіоуправління з пневматичною системою серводвигунів, приєднаних до аеродинамічних кермів керування літаком. Зліва від двигуна знаходився чотирилопатевий вентилятор, що використовується для забезпечення роботи пневматичної системи. Усього було побудовано близько 380 екземплярів даної модифікації, а його основа Tiger Moth використовувалася в Королівських ВПС до 1959 року. Можливо, De Havilland Queen Bee не дарма прозвали «матір'ю всіх дронів», оскільки багато сучасних дронів використовують відпрацьовані на ній технології: зліт з катапульти, спеціальне розфарбування керуючих поверхонь для визначення орієнтації літака в повітрі, систему автоматичної безпілотної посадки у випадку втрати радіозв'язку[2]. 1.5 Друга світова війна та післявоєнні роки Друга світова війна запустила серйозні перегони озброєнь. Одним із перспективних напрямів були системи телеуправління, причому об'єктами такого управління могли ставати танки, літаки- 16 бомбардувальники (американський InterstateTDR-1, радянські ТБ-1 та ТБ-3), що планують керовані бомби (німецькі HenschelHs 293 та Fritz-X) та інші види техніки. Деякі із зразків виготовлялися щодо масово, і, хоч не внесли вирішального внеску у війну, використовувалися як повноцінна зброя. Найвідомішим безпілотним агрегатом стала нацистська крилата ракета Фау-1, що показала перспективу масового застосування безпілотних літальних апаратів у бойових діях. На початковому етапі Другої світової війни авіавиробник Fieseler розробив Fieseler Fi-103, що стала відомою як Фау-1, яка показана на рисунку 1.8 (Vergeltungswaffe – зброя відплати). Вона є першою серійною крилатою ракетою, що мала успішне бойове застосування. Фау-1 була оснащена пульсуючим повітряно-реактивним двигуном, який дозволяв долати відстань 250-400 км з бомбовим навантаженням 750-1000 кг. Ракета могла стартувати як із пускової установки із землі, так і з літака- носія. Система управління ракетою була механічним програмованим автопілотом. Орієнтація та стабілізація здійснювалася за допомогою командних приладівна борту: головний 3-осьовий гіроскоп, два допоміжні 2- ох осьові гіроскопи, магнітний компас, барометр та інші. Дальність польоту ставилася перед стартом. У польоті лопатевий анемометр (датчик швидкості потоку повітря, що набігає) скручував цей лічильник до нуля, після чого пневматична частина системи управління переводила кермо висоти в режим пікірування, і ракета прямувала вниз до мети. 17 Рисунок 1.8 – Фау-1 Перше бойове застосування «зброї відплати» відбулося 1944 року під час бомбардування Лондона. До 1945 року у напрямку Лондона було запущено близько 10 000 крилатих ракет. Насправді своєї мети досягали небагато, проте ефект від застосування нової зброї був справді жахливий. За деякими оцінками, Фау-1 завдала досить серйозної шкоди Великобританії, забравши життя понад 5000 людей. Удругій половині XX століття американські збройні сили активно вкладали гроші в проекти, що здавались їм перспективними. Прикладом такого проекту можна назвати «джип, що літає» Curtiss-Wright VZ-7 (рисунок 15), перший політ якого відбувся в 1958 році. Армії США був потрібен малопомітний швидкісний розвідник - "літаючий позашляховик", який міг би дістатися в важкодоступні місцевості з мінімальним ризиком виявити себе. Апарат, показаний на рисунку 1.9, побудований за схемою квадрокоптера, міг розганятися до 51 км/год і підніматися на висоту 60 м, а також перевозити одного пасажира або близько 100 кг. вантажу. Управління 18 здійснювалося зміною кроку гвинтів та кермової пластиною, розташованої у вихлопному струмені двигуна ззаду, що відрізняє його за типом управління від сучасних квадрокоптерів. Усього було виготовлено два екземпляри, які успішно пройшли випробування, але не влаштували замовників – військових, і проект було закрито. Рисунок 1.9 – Curtiss-Wright VZ-7 1.6 Постановка завдання Дослідившита проаналізувавши різні типи дронів та систем минулих років,а також різні види сучасних безпілотників, було визначено основні їх недоліки, які були враховані при реалізації завдання кваліфікаційної роботи магістра,а саме, при вдосконалені деякоїреальної системи управління, що включає в себе керуючу та керовану системи. Для вдосконалення системи керування необхідно виконано наступні кроки: здійснити аналіз, тобто, побудувати модель керованої системи та провести дослідження керованої системи та її моделі (її динаміки, 19 чутливості за параметрами, початковими та зовнішніми умовами та ін.), а також відповідних властивостей такої системи управління; здійснити синтез – удосконалення закону/алгоритму управління, що забезпечує необхідні властивості та поведінка керованої системи. Результати синтезу потімреалізуються в реальній системі керування, яка здійснюєрегулювання реальною керованою системою. Оцінювання дозволяє здійснити ідентифікаціюмоделі, зіставити результати діяльності її цілей, внестипри необхідності корективи (при невідповідності очікуваної та спостеріганої поведінки керованої системи) та перейтидо наступного циклу. 1.6 Висновки до розділу 1 В першому розділі було досліджено історію формування безпілотних літальних апаратів, їх керування, розробку, показ систем керування, які використовувалися в минулі роки. В майбутньому - це допоможе складати математичні моделі систем, здійснювати їх перетворення до виду, зручному для дослідження на ЕОМ, будувати частотні та часові характеристики, аналізувати стійкість та якість лінійних та нелінійних систем управління, застосовувати математичні методи для аналізу загальних властивостей лінійних систем, виробляти аналіз та синтез лінійних систем автоматичного управління при детермінованих та випадкових обуреннях, провести розрахунок налаштувань регулятора, здійснювати синтез та оптимізацію автоматичних систем, застосовувати методи для вирішення конкретних задач синтезу алгоритмів оптимального управління, визначати структуру та параметри регуляторів для розімкнених та замкнутих систем. Далі в роботі, це допоможе чітко проаналізувати кожну з систем керування БПЛА, виділити основні плюси та мінуси та порівняти їх з тими, які вже використовувались багато років тому. 20 РОЗДІЛ 2 ПРЕДСТАВЛЕННЯ СУЧАСНИХ ДРОНІВ, ЇХ ВИДИ ТА ОСОБЛИВОСТІ 2.1 Військові дрони, як основа БПЛА Наприкінці 1970 - початку 1980 років ізраїльські військово-повітряні сили створювали інноваційні на той час апарати, які успішно увійшли до складу повітряного флоту багатьох країн, зокрема й США. У 1978 році Israel Aircraft Industries розробили БПЛА Scout "розвідник" - поршневий літак з 13- футовими (близько 4 метрів) крилами, виготовленими зі скловолокна (див.рисунок 2.1). Його було досить складно збити завдяки невеликим розмірам та малій радіолокаційній помітності. Основне завдання цього пристрою - передавати оперативну інформацію в реальному часі з оглядової телекамери 360о, встановленої на борту. Під час Ліванської війни 1982 року ізраїльські військові задіяли велику кількість таких БПЛА для операції з розгрому угруповання сил та засобів протиповітряної оборони Сирії. Це було перше масоване та успішне застосування БПЛА у бойових умовах. Рисунок 2.1 – IAI Scout 21 Scout і зараз перебуває на озброєнні, незважаючи на те, що вже з'явилися розвідувальні БПЛА значно меншого розміру. Серед озброєних (ударних) БПЛА – відомий MQ-1 Predator розроблений у США(див.рисунок 2.2). Спочатку, це був розвідувальний БПЛА, на який після модернізації вирішили встановити дві ракети класу «повітря-земля» для поразки різних наземних цілей, чи то танк, що рухається, чи підземний бункер. При цьому оператор БПЛА може знаходитися за багато тисяч кілометрів від місця польоту апарату – такі можливості далекого радіозв'язку військового безпілотника. На даний момент рідкісний військовий конфлікт обходиться без участі MQ-1 Predator[2]. Рисунок 2.2 – MQ-1 Predator із ракетою HellFire Ще одним цікавим представником є "Байрактар ТВ2", який зображено на рисунку 2.3. Це ударний оперативно-тактичний середньовисотний БПЛА, який розробляється в Туреччині. Дрон здатний розганятись до 200 км/год і 22 підніматися на висоту понад 8 км. Байрактар скидає бомби, керовані протитанкові ракети та інше озброєння. При цьому дрон може перебувати у польоті протягом доби.Восновному, байрактари несуть дві керовані протитанкові ракети UMTAS з лазерним наведенням і дальністю пуску 0,5-8 км або 4 коректованих плануючих високоточних авіабомби Bozok, Roketsan MAM-C, MAM-L, які можуть вражати нерухомі та рухливі об'єкти на відстані до 8 км. Тому безпілотники такі небезпечні для ворога – вони легкі, швидкі, маневрені, смертоносні та прості в управлінні. Їх важко засікти та знешкодити. Рисунок 2.3 – «Байрактар ТВ2» у складі Збройних Сил України Основним вектором розвитку БПЛА на початку ХХІ сторіччя стало підвищення автономності. А також, залежно від типу БПЛА, збільшення тягоозброєності, зниження помітності радіолокації. Прикладом останніх розробок є добре відомий експериментальний літак Northrop Grumman X-47B (рисунок 2.4) що має високий рівень автономності і здатний здійснювати більшість дій без втручання оператора. Ці історичні демонстрації зміцнюють концепцію майбутніх безпілотних літальних апаратів і доводять, що X-47B може виконувати стандартні місії, як-от дозаправка в повітрі, і безперебійно 23 працювати з пілотованими літальними апаратами, як частиною авіаносного авіакрила. X-47B UCAS розроблений, щоб допомогти ВМС дослідити майбутнє безпілотної палубної авіації. Успішна програма льотних випробувань закладає основу для розвитку більш постійного палубного парку безпілотних літальних апаратів. Рисунок 2.4 – БПЛА X-47B на палубі авіаносця 2.2 Основні переваги військових дронів З моменту свого першого появи у військово-промисловому комплексі безпілотники суттєво змінили оборонні та протиповстанські операції. Хоча концепція безпілотного наземного або літального апарату не є новою, вона, безперечно, надає величезні переваги. Безпілотники багато в чому покращили військові можливості в усьому світі. Він також продовжуватиме змінювати військову війну через наступне: 1. Покращена розвідка, спостереження та захоплення цілей (RSTA). Безпілотники надають наземним командирам інформацію в реальному часі про позиції цілей, рельєф місцевості та пересування противника. 24 Порівняно з висотними літальними апаратами, дрони можуть знімати ближче без шкоди для якості фотографій і відео. 2. Знижена вартість. Безпілотники дешевші за звичайні літаки як за ціною, так і за обслуговуванням. Оскільки дрони не керовані, вони також знижують ризик травмування пілотів під час польоту. 3. Підвищена зручність. Порівняно зі звичайними літальними апаратами, дрони швидші та легші в розгортанні. Ними простіше керувати, і вони не потребують такої тривалої підготовки, як більшість літаків. Крім того, багатьом дронам не потрібна злітно-посадкова смуга, а інші типи легко помістяться в рюкзаку. 4. Підвищена безпека Оператори дронів можуть надавати інформацію в режимі реального часу, не піддаючи себе ризику. Крім того, та сама інформація також інформує командирів, де розташувати свої війська для забезпечення безпеки. 5. Підвищена гнучкість. Збройні сили завжди повинні бути готові до будь-чого миттєво. Хоча військово-промисловий комплекс розробив технологію, яка надає пріоритет цій потребі, найкращим прикладом є безпілотники. Крім того, дрони можуть бути навіть повністю автоматизованими. Сьогодні багато галузей військової промисловості розробляють технологію безпілотників, інтегровану в більшу кількість військових програм у всьому світі. Вони надають багато переваг і переваг, які роблять їх надзвичайно корисними для різних ролей. Як наслідок, все більше військових сил прагнуть використовувати безпілотники для збільшення своїх бойових можливостей і можливостей спостереження. Ось найпоширеніші функції, які виконують БПЛА: Розвідка – безпілотники можуть виконувати місії спостереження, зависаючи над територією протягом тривалого часу. 25 Командування та управління – безпілотники можуть передавати важливу інформацію про пересування противника, розташування та положення стратегічних цілей. Ця інформація дозволяє командирам бути більш ефективними та приймати кращі рішення під час перебування в полі. Боротьба та бойова підтримка – Безпілотні машини відіграють величезну роль у виконанні бойових завдань та місій бойової підтримки. Вбудоване програмне забезпечення для націлювання дозволяє операторам вражати свої цілі з більшою точністю та точністю. Тренування по мішеням – БПЛА можуть використовуватись для стрільби по мішеням або для тренувань операторів для підвищення їх точності. Вбудоване програмне забезпечення для націлювання дронів можна налаштувати для автоматичного виявлення цілей і реагування на них. Логістика. Безпілотники можна використовувати як військово- промислових кур’єрів і допомагати в доставці цінних товарів і обладнання. Вони також можуть допомогти евакуювати поранених людей. 2.3 Майбутнє військових дронів З моменту початкової розробки військово-промисловим комплексом за часів холодної війни безпілотники пройшли довгий шлях. Безпілотні літальні апарати стають все більш поширеними, знаходячи все більше застосувань поза бойовими діями. У цивільних і комерційних застосуваннях їх функції стануть ще більш складними. Ось деякі речі, які вони вже можуть робити. Повністю автономні польоти. Огляд і моніторинг великих територій може бути складним за допомогою традиційних засобів. Однак безпілотники з попередньо запрограмованими траєкторіями польоту можуть перетворити це на процедуру «вільні руки». 26 Високодеталізована 3D-карта – вбудований AI та інтегроване програмне забезпечення можуть допомогти в різних функціях, від пошуку та порятунку до 3D-карт. Оброблені дані можна навіть надсилати та ділитися в режимі реального часу. Геотегування та теплове виявлення – дрони напрочуд корисні в сільському господарстві, оскільки вони можуть позначати теги, контролювати та прогнозувати стан рослин. ZenaDrone є одним із таких безпілотників, який має ці та інші можливості. Він поєднує в собі найкраще програмне та апаратне забезпечення, щоб забезпечити рішення для повітряного моніторингу та збору даних. Результатом є цінний актив, здатний задовольнити потреби в різних галузях. 2.4 Використання дронів у інших галузях Зі збільшенням попиту на виробництво продуктів харчування сільськогосподарська галузь розвивається завдяки інноваційним рішенням. Одним із чудових рішень є використання технології дронів. Він допоміг фермерам і аграріям в управлінні масивним землеробством за допомогою ефективного та точного моніторингу. Згодом компанії-виробники дронів модернізували свої дрони для підтримки різних галузей, наприклад сільського господарства. Деякі безпілотні літальні апарати можуть допомогти в огляді з повітря, обприскуванні, моніторингу тощо. Дізнайтеся, як це інноваційне рішення покращило роботу згаданої галузі, а також про плюси та мінуси дронів у сільському господарстві. Сільськогосподарські дрони – це інструменти, які сільськогосподарська галузь сприймає як чудову інвестицію. Це може бути дорогим, але його рішення для швидкого виробництва продуктів харчування заслуговує похвали. Від посадки до збору врожаю безпілотник значно збільшує 27 виробництво за рахунок покращення. Ось деякі з його корисних застосувань, які призвели до успіху сільськогосподарської галузі. Посів дронов Посів дроном є однією з найвідоміших функцій сільськогосподарського дрона, яка допомагає виробництву. Замість звичайної ручної плантації, дрони можуть зберігати та викидати насіння в ґрунт, забезпечуючи достатню кількість для росту. Дрон підтримує датчики, які можуть направляти фермера, якщо земля підходить для посіву дроном. Традиційний спосіб посадки займе багато часу, зусиль і додаткової робочої сили; отже, розробка технології дронів тут, щоб допомогти з усіма цими факторами. Збільшення виробництва їжі також може означати збільшення необхідних ресурсів. Однак завдяки технології дронів ці інвестиції можуть допомогти мінімізувати витрати на збільшення ресурсів. Ефективне землекористування Технологія безпілотників дозволяє фермерам використовувати будь- яку земельну ділянку, наскільки це можливо. Для промисловості важко досягти певних віддалених районів, щоб висадити насіння. А оскільки деякі з них надто круті або небезпечні, потрапити на ці родючі землі може бути неможливо. Безпілотна технологія та її висів з повітря дозволяють фермерам отримати доступ до цих важкодоступних місць. Фермери можуть ефективно використовувати землю і займатися там господарюванням. Немає необхідності ризикувати, оскільки все, що їм потрібно зробити, це розгорнути дрон і зробити автоматизовану плантацію. Цифровий моніторинг рослин. Відстеження стану рослин є життєво важливим для аграріїв. Важливо перевірити кожну рослину, щоб побачити ріст і потенційні проблеми, яким потрібно протистояти. І оскільки це завдання є трудомістким і може зайняти 28 багато робочої сили та часу, фермери повинні зробити щось, щоб полегшити його виконання. Датчики дронів можуть забезпечити ефективний повітряний моніторинг, де вони можуть швидко сканувати плантації та виявляти пошкоджені або мертві культури. Він також може впоратися зі змінами погоди, які часто викликають ускладнення для цього завдання. У порівнянні з супутниковими знімками, дрони легше розгорнути в будь-який час. Завдяки камерам якості 4k дрони можуть створювати детальні зображення ферми. Таким чином, він допомагає аграріям негайно знати про стан насаджень і стежити за очікуваним виробництвом. Дронове обприскування. Іншим застосуванням дронів, яке приносить користь галузі, є їх автоматизовані функції розпилення. Це допомагає сільськогосподарським виробникам краще контролювати обприскування водою та хімікатами. Оскільки дрони мають чудові функції сканування, які можуть аналізувати землю та рослини, фермери можуть використовувати дані для ефективного обприскування. Він також заслуговує похвали за його здатність отримати доступ до важкодоступних земель, забезпечуючи обприскування кожної ділянки землі. Крім того, популяризація обприскування за допомогою дронів у сільському господарстві допомагає фермерам уникати використання ранцевого спрею. Ручне обприскування нею часто стає причиною ускладнень здоров’я фермерів. Таким чином, обприскування за допомогою дронів зменшує ризик роботи з хімікатами. Крім того, дані дронів допомагають краще аналізувати умови землі, дозволяючи фермерам ефективно керувати використанням хімікатів. Спостереження за сільськогосподарськими угіддями. 29 Ще одна чудова перевага дронів — їхні камери, які можуть посилити спостереження за сільськогосподарськими угіддями. Оскільки сільськогосподарські угіддя великі, фермерам час від часу важко наглядати за ними. Встановлених камер під різними кутами також може бути недостатньо при їх обмеженому огляді. Але завдяки камерам безпілотника фермери можуть у будь-який час перевірити ферму. Якщо у керівництва ферми є автономний безпілотник, вони можуть запланувати польоти для виконання цього завдання. Безпілотне спостереження може надати фермерам доступні дані з повітря та дані про рослини. Він досягає різних сільськогосподарських угідь, точно оцінюючи стан посівів. Крім того, його датчики можуть допомогти фермерам знайти загублені інструменти та гарантувати посилений нагляд, гарантуючи, що небажані зловмисники не зможуть потрапити поблизу. Незалежно від того, вдень чи вночі, безпілотне спостереження може добре працювати. Плюси і мінуси дронів у сільському господарстві. З усіма перерахованими перевагами, які сприяють сільськогосподарській галузі, вона має неабияку частку проблем. Ось плюси та мінуси дронів у сільському господарстві. Як зазначалося вище, дрони є відмінним помічником у сільськогосподарських роботах; деякі з їхніх переваг включають наступне: 1.Ефективне ведення сільського господарства: задоволення потреб у виробництві харчових продуктів підвищує швидкість роботи без шкоди для результату та ресурсів. Натомість технологія дронів покращує різні аспекти методу землеробства. 2.Рентабельність: хоча інвестиції в дрони можуть бути дорогими, вони також забезпечують великий прибуток. Безпілотники можуть допомогти забезпечити ефективну роботу та розумне використання ресурсів, наприклад контрольоване розпилення хімікатів. 30 3.Економія часу: це робить роботу ферми швидшою, ніж традиційним способом. Не потрібно турбуватися про швидкий процес; безпілотники можуть точно виконувати свої завдання з правильним оператором. 4. Особливості, які заслуговують на похвалу: технологія безпілотників — це не просто однофункціональний інструмент. Він гнучкий і має багаторазове використання. Незалежно від брендів, фермери можуть бути впевнені, що дрони можуть служити їм різними способами. Тим часом, ось звичайні недоліки технології безпілотників, якими все ще можна керувати. 1. Оператор польотів: Безсумнівно, буде складно, якщо ніхто не знає, як працювати з цією технологією. Значить, потрібно буде наймати керівництво ферми, або когось потрібно навчити поводитися з дроном. 2. Контроль маршруту: у деяких місцях польоти безпілотників можуть бути заборонені. Тож керівництво має перевірити у своєму населеному пункті, чи можна літати безпілотниками. 3. Порушення конфіденційності: це звичайна проблема під час експлуатації безпілотників. Він може виходити за межі однієї власності та вторгатися в деякі місця. З цієї причини, щоб уникнути цієї проблеми, необхідно мати досвідченого оператора. 4. Дорогі інвестиції: як згадувалося раніше, дрони можуть бути досить дорогими. Це відмінна інвестиція; однак керівництво повинно мати достатній бюджет, щоб мати це. Крім того, переконайтеся, що придбали безпілотник, який може відповідати ресурсам без шкоди для цілей ферми. 2.5 Типи дронів у сільському господарстві Компанії пропонуватимуть різні функції, але загалом у сільському господарстві є два типи дронів. Мультикоптерні дрони. 31 Ідентифікація цих безпілотників залежить від номера його гвинта. Наприклад, безпілотник з чотирма гвинтами називають квадрокоптером. Він чудово підходить для розвідки сільськогосподарських операцій. Він може злітати і приземлятися вертикально, де немає необхідності в злітно- посадкових смугах. Підходить для початківців, так як легше маневрувати і зависати. З іншого боку, термін служби батареї та робота в польоті відрізняються залежно від того, як виробники дронів проектують свою продукцію. Для прикладу оберемо дрон DJI Agras T20, який показану на рисунку 2.5.Оснащений передовою електронікою та точною механікою, DJI Agras T20 ідеально підходить для щоденної роботи в полі чи саду. Надійна складна конструкція забезпечує простоту транспортування до місця зльоту, пиловологозахист ключових вузлів за стандартом IP67 дозволяє мити коптер після внесення реагентів. Завдяки потужній продуктивності та надзвичайним можливостям розпилення T20 може виконувати автономні роботи на різноманітних місцевостях, таких як сільськогосподарські угіддя, тераси та фруктові сади. Нові функції, такі як всенаправлений цифровий радар, допомогли T20 підняти стабільність і безпеку польоту на новий рівень, надаючи користувачам високоефективні результати. Дрони з фіксованим крилом. Подібно до міні-літака, цей тип безпілотника має лише один пропелер, тому його називають безпілотником із «фіксованим крилом». Підкреслюючи довший термін служби батареї, він може забезпечити більш тривалу роботу. Цей безпілотник може виконувати операції в повітрі довше, але покриває більшу територію. Однак цьому безпілотнику потрібен більший простір, наприклад злітно-посадкова смуга, для зльоту та посадки. 32 Рисунок 2.5 – DJIAgrasT20 Наприклад, продуктивний сільськогосподарський дрон SenseFlyEBeeSQ (див. рисунок 2.6) може покрити сотні акрів за один політ, що в 10 разів більше землі, ніж безпілотні літальні апарати чотириколісного типу, - для надзвичайно ефективного моніторингу та аналізу врожаю. Це означає меншу кількість польотів в цілому, за менший час, витрачений на збір даних, і більше часу на нього. БПЛА eBee SQ легко може бути запущений вручну при цьому допускає повністю автономне управління в польоті. При підготовці до посадки БПЛА eBee SQ може знижуватися по круговій траєкторії або, в обмеженому просторі, можливо зниження по прямолінійній траєкторії в повністю автономному режимі. Рисунок 2.6 – Дрон SenseFly EBee SQ 33 2.6 Висновки до розділу 2 В розділі 2 булорозглянуто та досліджено сучасні безпілотні апарати, рішення, які використовувалися для їх роботи, основні напрямки роботи та спектр можливостей, а також, на прикладі, було розібрано використання дрону в роботі з агропромисловим сектором. Дані дослідження показали наскільки дрони можуть бути універсальними в найрізніших сферах нашого життя. Також було визначено перваги та недоліки кожного з них. Було визначено основну сферу їх використання, якою являється військова, але і в інших випадках, вони будуть незамінними помічниками для своїх потреб, наприклад, при роботі на весільній фотосесії для фотографа. 34 РОЗДІЛ 3 ВИДИ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТА ТИПИ ПОЛЬОТІВ БПЛА 3.1 Основна інформація про різні типи польотів і застосування правил Безпілотні літальні апарати бувають різних форм і розмірів, починаючи від невеликих типів, що запускаються з ручного керування, аж до великих літаків, які можуть бути такого ж розміру, як авіалайнер. Так само, як «традиційні» пілотовані літальні апарати, вони можуть мати конструкцію з нерухомим крилом, гвинтокрилом або комбінацію обох. Безпілотний літальний апарат також може називатися: 1. Дрони. 2. Дистанційно пілотовані авіаційні системи (ДПАС). 3. Безпілотні літальні апарати (БПЛА). 4. Модель літака. 5. Радіокерований літак. Незалежно від назви, усі вони мають спільну характеристику: особа, відповідальна за пілотування літака, не перебуває на борту. Однак, як і будь- який інший літальний апарат, безпілотний літальний апарат завжди повинен керувати безпечним способом як щодо інших літальних апаратів у повітрі, так і щодо людей і майна на землі. Особа, яка володіє або відповідає за безпілотний літальний апарат, відома як оператор UAS. Людина, яка насправді керує безпілотним літаком, відома як дистанційний пілот. 35 Управління цивільної авіації (УЦА) має наметі забезпечити повну та безпечну інтеграцію всіх операцій БПЛА в загальну авіаційну систему. Категорії операції. Операції безпілотних літальних апаратів поділяються на три експлуатаційні категорії, і кожен політ потраплятиме до однієї з них залежно від рівня ризику. Перший і найбільш важливий момент, який потрібно вирішити, це визначити категорію, під якою буде здійснюватися ваш рейс. Це три категорії: Відкрита категорія. Це охоплює відносно прості операції, які представляють низький ризик для інших людей або власності Польоти підпорядковані набору основних, заздалегідь визначених правил, усередині яких є деякі додаткові підрозділи У більшості випадків оператор БПЛА має бути зареєстрований, а віддалений пілот має пройти простий тест, але крім цього не потрібно жодного дозволу від УЦА Конкретна категорія. Це охоплює операції середнього ризику або операції, які виходять за межі відкритої категорії Усі польоти повинні виконуватися відповідно до експлуатаційного дозволу, виданого УЦА Сертифікована категорія. Це охоплює операції з високим рівнем ризику, коли загальний ризик вимагає такого ж підходу, який використовується для пілотованої авіації для підтримки безпеки БПЛА має бути сертифіковано. Оператор БПЛА має бути сертифікований, а дистанційний пілот має мати відповідну ліцензію. Принципи роботи. 36 Основна відповідальність будь-кого, хто керує будь-яким літальним апаратом, полягає у визначенні того, як він виконує політ і який процес використовується, щоб уникнути зіткнення з іншими літальними апаратами, об’єктами чи людьми. Така ж відповідальність застосовується під час польоту безпілотного літака, але оскільки дистанційний пілот фізично не перебуває на борту літака, це досягається дещо іншим способом. У результаті безпілотні літальні апарати літають за одним із двох принципів роботи: у межах прямої видимості (VLOS) дистанційного пілота. Це означає, що дистанційний пілот повинен мати можливість чітко бачити безпілотний літальний апарат у будь-який час, коли він знаходиться в повітрі. Роблячи це, дистанційний пілот може контролювати траєкторію польоту безпілотного літального апарату та маневрувати, щоб уникнути всього, з чим він може зіткнутися. Хоча для огляду літака можна використовувати коригуючі окуляри, використання біноклів, телескопів або будь-яких інших пристроїв для покращення зображення заборонено. За межами прямої видимості (BVLOS) дистанційного пілота. Якщо дистанційний пілот не може підтримувати прямий візуальний контакт без сторонньої допомоги з безпілотним літальним апаратом, коли він знаходиться в повітрі, необхідно застосувати альтернативний метод уникнення зіткнень, щоб забезпечити його безпечний політ. Політ BVLOS зазвичай вимагає: 1. Технічна можливість, яка еквівалентна методу, який використовує пілот пілотованого літального апарату, щоб «бачити й уникати» потенційних конфліктів - це називається можливостями виявлення й уникнення (DAA). 2. Блок повітряного простору для виконання польотів, у якому безпілотний літальний апарат «відокремлений» від інших літальних апаратів - оскільки іншим літальним апаратам заборонено входити в цей блок 37 повітряного простору, безпілотний літальний апарат може працювати без ризику зіткнення або потреби в інших можливостях уникнення зіткнень. 3. Чіткі докази того, що запланована операція не матиме «авіаційної загрози» і що безпека людей і об’єктів на землі була належним чином розглянута. 3.2 VLOS система керування Робота в межах прямої видимості (VLOS) означає, що віддалений пілот повинен мати можливість завжди чітко бачити безпілотний літальний апарат і навколишній повітряний простір повітряно-десантний. Ключовою вимогою будь-якого польоту є уникнення зіткнень і робота VLOS гарантує, що дистанційний пілот може контролювати траєкторію польоту літака та маневрувати він вільний від усього, з чим може зіткнутися. Хоча можна використовувати коригуючі лінзи, використання біноклів, телескопів або будь-яких інших пристроїв для покращення зображення не є дозволено. Говорячи дуже просто, під час роботи VLOS , дрон повинен не вилітати з поля зору дистанційного пілота. УЦА зазвичай визнає, що вимога VLOS виконується, коли об’єкт вилітає на відстані 500 метрів по горизонталі від дистанційного пілота, але тільки якщо літак може все ще видно на такій відстані. «Робоча висота» обмежена максимальною відстанню 400 футів (120 метрів) від найближча точка земної поверхні. Операції при більшій відстань від дистанційного пілота може бути дозволена, якщо є прийнятний випадок безпеки подано. Наприклад, якщо літак великий, може бути виправдано, що траєкторія його польоту може контролювати візуально на відстані понад 500 метрів. І навпаки, для деяких малих літака, операції на відстані до 500 метрів можуть 38 означати, що це неможливо гарантувати або підтримувати належний візуальний контакт, тому літак, очевидно, потрібно тримати ближче дистанційний пілот. Операції прямої видимості зазвичай обмежуються максимальною відстанню 400 футів (120 метрів) від найближчої точки поверхні землі, за винятком випадків польоту певні. Однак є простір для УЦA дозволити політ на більшій висоті через експлуатаційний дозвіл , якщо УЦA переконається, що це може бути досягнуто безпечно. Операції вище 400 футів також може бути дозволено в межах зони обмеження польотів на охоронюваному аеродромі відповідно до процедур, без необхідності попереднього запиту дозвіл від УЦА. Це обмеження висоти покликане сприяти безпеці пілотованих літальних апаратів від ризик зіткнення з безпілотним літаком. За очевидним винятком зльоту і при посадці більшість пілотованих літальних апаратів літають на висоті понад 500 футів (150 м) від поверхня. Хоча є деякі інші винятки, коли пілотовані літальні апарати літають на «низьких рівнях» (наприклад, вертольоти поліції, швидкої допомоги та пошуково-рятувальних вертольотів, а також військовий літак), політ на безпілотному літальному апараті нижче 400 футів (120 м) значно зменшує ймовірність зустрічі з пілотованим літальним апаратом. У термінах авіації «висота» означає вертикальну відстань об’єкта (у цьому випадку безпілотний літальний апарат) із визначеної точки або точки (у цьому випадку над поверхнею земля). Щоб задовольнити кілька випадків, коли літає безпілотний літальний апарат над горбистою/хвилястою місцевістю або поблизу краю скелі, правила визначають вимогу залишатися на відстані 400 футів (120 м) від поверхні землі, як показано на рисунку нижче. На рисунку 3.1 наведено дистанцію віддалення дрону від пілота. 39 Рисунок 3.1 – Дистанція віддалення дрону від пілота Слід зазначити, що обмеження 400 футів (120 м) стосується «висоти над поверхнею землі/відстаней від неї». Він не застосовується автоматично до висоти/відстані від високих будівель чи інших споруд. Особливих заборон на роботу VLOS в нічний час немає. Основні принципи VLOS все ще застосовуються (тобто ви повинні мати можливість бачити літак і навколишній повітряний простір). Очікується, що будь-які заявки на експлуатаційні дозволи, які включають політ VLOS вночі, включатимуть розділ «нічних операцій» у керівництві з експлуатації, де детально описані експлуатаційні процедури, яких необхідно дотримуватися, і повинні містити такі пункти, як: • денна розвідка та оцінка безпечності прилеглої території; • ідентифікація та реєстрація будь-яких небезпек, обмежень і перешкод; • освітлення стартового майданчика; • вимоги до освітлення літака; • погодні обмеження для експлуатації. Дистанційні пілоти, які літають у режимі VLOS, повинні завжди підходити до виконання завдання з думкою, що вони будуть тими, хто 40 повинен буде «зробити перший крок», уникаючи інших користувачів повітряного простору; незмінно вони будуть першими, хто розпізнає (тобто «побачить» або, швидше за все, «почує») потенційний конфлікт. Невеликий розмір і структура більшості «VLOS-керованих» дронів, особливо моделей з кількома гвинтами, означає, що вони навряд чи будуть чітко видимі пілотами пілотованих літальних апаратів лише на набагато ближчій відстані, ніж зазвичай, дивлячись на інший пілотований літальний апарат. Це особливо стосується випадків, коли дрон зависає або рухається повільно. Візуальне спостереження за невеликим безпілотним літальним апаратом з іншого літака, швидше за все, буде «пізним». візування» зі скороченим часом, щоб змінити курс і уникнути зіткнення. Це особливо актуально під час роботи поблизу таких зон, як лондонські вертолітні маршрути, через більшу щільність руху малого рівня; дистанційні пілоти повинні керувати своїми літаками не вище, ніж строго необхідно для операції. Завдяки своїм невеликим розмірам і здатності працююваьт на невеликих майданчиках у містах, менші типи безпілотних літальних апаратів особливо важко побачити на міському тлі порівняно з відносним набагато більший за розміри пілотованого літака. Також існує багато неліцензованих місць для посадки вертольотів, у тому числі лікарняні вертолітні майданчики численні польоти поліцейських гелікоптерів і санітарних літаків. Такий літальний апарат може зависати на низькому рівні або несподівано приземлятися та злітати. Усі ці типи вертолітних операцій можуть піддаватися впливу операцій VLOS, особливо під час наближення до землі або виїзд з ділянки; Оператори БПЛА та дистанційні пілоти повинні вживати активних запобіжних заходів, щоб уникнути впливу на безпеку інших користувачів повітряного простору. Такі заходи повинні передбачати дотримання 41 достатньої чіткості, щоб уникнути будь-яких дій, що уникають сторони, або будь-яке відволікання або зміна місії іншої сторони (наприклад, переривання ефіру посадки санітарної машини внаслідок спостереження БЛА). Слід також зазначити, що для цього потрібні дистанційні пілоти, які працюють в відкритих та спеціальних категоріях, щоб «уникнути будь-якого ризику зіткнення з будь-яким пілотованим літаком і припинити політ, якщо його продовження може становити ризик для інших літаків, людей, тварин, навколишнього середовища або власності» З практичної точки зору, безпілотні літальні апарати, що експлуатуються за системою VLOS, можуть представляти особливу небезпеку під час виконання польотів поблизу будь-якого аеродрому чи іншого посадкового майданчика через наявність, зліт і посадка пілотованих літальних апаратів. УЦА зазвичай не потрібно видавати для операцій VLOS через зазвичай малий масштаб, тривалість та експлуатаційні обмеження польотів VLOS. Потенціал та необхідність дії УЦА має, однак, становити частину оцінки ризику оператора процес, особливо вище 400 футів (120 м), за межами контрольованого повітряного простору або коли кілька безпілотників будуть працювати разом[3]. 3.3 BVLOS система керування Експлуатація безпілотного літального апарату на відстані, на якій це може зробити дистанційний пілот реагувати або уникати інших користувачів повітряного простору за допомогою прямих візуальних засобів (тобто дистанційного пілота спостереження за безпілотним літальним апаратом)вважається операцією BVLOS. Безпілотні літальні апарати, призначені для операцій BVLOS, вимагатимуть: 42 • технічні можливості, які були прийняті як принаймні еквівалентні здатність пілота пілотованого літака «бачити й уникати» потенційних конфліктів. Це називається можливістю виявлення й уникнення (DAA); Примітка. Очікується, що будь-яка функція DAA забезпечить відповідність вимогам Регламент (ЄС) 923/2012 Стандартизовані європейські правила польотів (SERA) розділ 2 (уникнення зіткнень), відповідно до Правила 8 Правил польотів Регламент 2015 (Правила уникнення зіткнень у повітрі); • блок повітряного простору, від якого «відокремлено» безпілотний літальний апарат інші повітряні судна - оскільки іншим повітряним суднам заборонено входити в цей блок повітряного простору, безпілотний літальний апарат може працювати без ризику зіткнення або необхідності інші можливості уникнення зіткнень; • чіткі докази того, що запланована операція не створюватиме «авіаційної загрози» і це безпека людей і об'єктів на землі була належним чином розглянута. Примітка. Остаточна відповідальність за уникнення зіткнень лежить на дистанційному пілоті, незалежно від правил польоту, за якими виконується політ, або будь-якого УПР дозволи, які могли бути видані. У деяких випадках вимога до дистанційного пілота підтримувати з ним прямий візуальний контакт безпілотний літальний апарат може бути розглянутий за допомогою іншого нетехнічного «візуального спостереження» методів або процедур, виконуючи ключові обов’язки уникнення зіткнення. Хоча технічно це операції BVLOS (оскільки дистанційний пілот не може насправді бачать безпілотний літальний апарат), їх частіше називають «розширеним візуалом». Прямої видимості» або EVLOS. Однак важливо зазначити, що уникнення зіткнення все ще є досягається за допомогою «неозброєного візуального спостереження» людини або за допомогою 43 використання додаткових спостерігачів та/або візуальне «сканування» блоку повітряного простору на наявність конфліктів. Експлуатація EVLOS може здійснюватися лише в межах спеціальної категорії згідно з умовами дозволу на експлуатацію, виданого УЦА та на основі ризику та оцінках. Фактори, які беруться до уваги, повинні включати: • процедури уникнення зіткнень; • розмір використовуваного безпілотного літального апарату; • колір і маркування безпілотного повітряного судна; • будь-які додаткові засоби спостереження; • метеорологічні умови та видимість, включаючи фонові умови (хмарність /блакитне небо); • використання розміщених спостерігачів, включаючи відповідні методи зв'язку всередині команд; • обмеження робочого діапазону - для того, щоб мати можливість, необхідно встановити відповідне радіообладнання здійснювати позитивний контроль над дронами в будь-який час. Для польотів BVLOS, які виконуються в невідокремленому повітряному просторі, характеристики повітряного судна та всі зв’язки з постачальником ATS повинні постійно контролюватися його дистанційним пілотом. Для того, щоб виконувати інструкції ATS у часовому масштабі, порівнянному з часовим масштабом пілотованого літального апарату, вкрай важливо, щоб дистанційний пілот завжди був здатний негайно взяти активний контроль над UA. Спеціальне обладнання (наприклад, транспондер вторинного оглядового радіолокатора (SSR)), призначене для пілотованих літальних апаратів у певних класифікаціях повітряного простору, також має розглядатися як мінімальна вимога для безпілотних літальних апаратів, які мають намір літати в тому самому повітряному просторі. 44 Також потрібен затверджений метод забезпечення очищення місцевості. Польоти безпілотних літальних апаратів повинні відповідати правилам польотів за приладами або візуальним польотам (IFR або VFR) відповідно до класу повітряного простору та погодних умов. Для польотів у відокремленому повітряному просторі, хоча деякі обмеження все ще можуть застосовуватися, безпілотному літальному апарату, як правило, надається свобода експлуатації в межах виділеного повітряного простору за умови дотримання будь-яких погоджених процедур і вимог безпеки. Дозвіл на польоти враховуватиме ризики, пов’язані з будь- яким ненавмисним виходом із виділеного повітряного простору, а також враховуватиме можливість порушення повітряного простору. Крім того, у процесі авторизації також розглядатимуться заходи, які можуть бути вжиті для підвищення безпеки діяльності БПЛА. Хоча відокремлений повітряний простір, за своєю природою, забезпечує ексклюзивне використання цього повітряного простору для діяльності БПС, кордони не є непроникними для порушень літаками. Щоб підвищити безпеку експлуатації БПЛА, можуть бути накладені наступні обмеження: за наявності, віддалений пілот повинен використовувати постачальника ATS для моніторингу польотів БПЛА та надання послуг їм та іншим літальним апаратам, що працюють у поблизу відокремленого повітряного простору; зв'язок має підтримуватися між постачальником послуг ОПР та віддаленим пілотом. Повинні бути введені процедури для, серед іншого, аварійного відновлення, втрати зв’язку керування та уникнення літаків-порушників. До тих пір, поки UAS не зможе відповідати вимогам для польотів у невідокремленому повітряному просторі, одноразові або періодичні польоти BVLOS UAS за межами постійно встановленого відокремленого повітряного 45 простору (тобто DAs) можуть бути прийняті шляхом встановлення тимчасових небезпечних зон (TDA). Однак TDA не можна вважати зручним «всеохоплюючим» для короткострокових заходів DАs, які можна просто запросити та реалізувати без належної уваги інших користувачів повітряного простору. TDA в основному використовуватимуться для довготермінових заходів, у яких діяльність належним чином спланована та підготовлена, і є достатній час для повного розгляду командою з регулювання повітряного простору УЦА разом із повним оприлюдненням[3]. 3.4 Кооперативні системи протидії БПЛА В останні роки ринок дронів значно розширився, особливо в споживчому секторі. Безпілотники, призначені для цього ринку, легкодоступні завдяки своїй відносно низькій вартості. Крім того, характеристики ваги, розміру та здатності нести корисне навантаження, наприклад камеру, дозволяють використовувати їх у різних сферах, від рекреаційних до професійних. Крім того, з дослідницької точки зору, використання цих літаючих платформ допомагає розробці технологій, застосування яких має позитивний вплив на громаду, таких як пошуково- рятувальні операції, інтелектуальна логістика, екологічний моніторинг або точне землеробство. Враховуючи збільшення використання цих технологій, необхідно враховувати питання безпеки, безпеки та конфіденційності. Їх використання може завдати шкоди суспільству через збої та неналежне або злочинне використання. Спостерігається значне зростання кількості аварій за участю дронів або безпілотних літальних комплексів (БЛА). Наприклад, неналежне використання поблизу аеропорту може становити серйозну загрозу громадській безпеці та джерело дискомфорту, про що свідчать сотні 46 скасованих рейсів у лондонському аеропорту Гатвік за кілька місяців 2018 року[18]. З цієї причини розробка технологій для виявлення, ідентифікації та попередження зловмисних дронів набула першочергового значення. Система протидії, яку також називають системою протидії UAS (C-UAS) або системою боротьби з UAS (CUS), може ідентифікувати та нейтралізувати дрон-порушник, класифікований як загроза. З архітектурної точки зору система захисту від дронів зазвичай складається з таких фундаментальних підсистем: 1) сенсорна система; 2) система пом'якшення; 3) система управління (C2). Сенсорна система складається з одного або кількох датчиків, здатних збирати інформацію з навколишнього середовища. Система пом'якшення складається з одного або кількох пом'якшувальних елементів, здатних вивести з ладу, знищити або взяти під контроль безпілотник, визначений як загроза. Система C2 збирає дані з датчиків і виконує алгоритми виявлення, наоснові яких встановлює наявність загрози, ідентифікує її (тобто класифікує її об’єкт) і вирішує найбільш прийнятний режим відстеження та пом’якшення. На ринку є кілька систем C-UAS. Існують інтегровані системи, які реалізують як частину виявлення, так і частину пом’якшення на одній платформі, але найбільш прийнятним рішенням є відокремлення частини пом’якшення від зондування, розподіляючи її на різних платформах, створюючи різні комерційні продукти. Наприклад, більшість доступних рішень є наземними, особливо для сенсорної частини, тоді як частина, що базується на небі, зазвичай відводиться до пом’якшення. Таким чином, єдина платформа може реалізовувати лише деякі підсистеми CUS (або їх частину), а мережева архітектура потрібна для реалізації взаємодії між платформами. 47 У цьому документі в якості еталонного зразка використовується мультиплатформенний CUS, заснований головним чином на групі міні- дронів, що діють як спільна оборонна система. Дійсно, міні-дрони представляють собою ефективне рішення для реалізації CUS, будучи ідеальними платформами для проксимального зондування та відстеження рухомих цілей (наприклад, дронів-порушників) у сценаріях високої мобільності. Крім того, група міні-дронів може бути організована як мобільна сенсорна мережа: з одного боку, окремі дрони можуть діяти як мобільні сенсорні вузли, щоб підтримувати близькість до рухомих цілей; з іншого боку, кооперативна поведінка може бути встановлена за допомогою мережі дронів і відповідного протоколу координації. Така кооперативна поведінка може забезпечити одночасне сприйняття та відстеження різних рухомих цілей і може забезпечити ефективне покриття шляхом балансування навантаження завдань зондування та відстеження між вузлами датчиків. Зрештою, оборонні дрони також можуть бути обладнані для виконання належних дій нейтралізації по відношенню до дронів-порушників. Для того, щоб забезпечити основу для майбутньої діяльності щодо впровадження кооперативної CUS на базі безпілотників, у цій роботі представлено огляд доступних технологій для зондування, пом’якшення та систем C2 за допомогою міні-дронів. Визначення та основні концепції кооперативних систем протидії дронам. Дрон або безпілотний літальний апарат (БПЛА) — це літальний апарат без людини-пілота на борту. Це центральний елемент БЛА, який складається з літака та всіх інших елементів, що підтримують обслуговування безпілотника[1]. Детально UAS складається з основних наступних компонентів: планер, який є механічною частиною транспортного засобу, включаючи силову установку; 48 датчики навігації та руху, які збирають інформацію про положення дрона та траєкторію його польоту; система управління польотом (FCS), яка керує силовою установкою та сервоприводами для застосування траєкторії польоту; корисне навантаження, яке є спеціальним обладнанням для виконання заданої місії; наземна станція управління (Ground Control Station, GCS), яка є комп'ютерною системою або мережею комп'ютерних систем на землі, які здійснюють моніторинг та контроль роботи БПЛА. Комунікаційна інфраструктура, яка є набором каналів передачі даних і відповідного обладнання для зв’язку між транспортним засобом і GCS (або іншими зовнішніми елементами). Існують різні класифікації дронів за кількома параметрами, такими як вага, висота над рівнем моря, витривалість, ступінь автономності тощо. Там представлено огляд основної класифікації дронів[4]. Наприклад, військова область включає систему класифікації UAS НАТО, яка показана на рисунку нижче(див. рис. 3.2). Вона встановлює три класи наоснові ваги. Далі класи поділяються за іншими параметрами, такими як зайнятість, робоча висота та радіус місії. Згідно з такою системою класифікації міні-дрони належать до дронів I класу з вагою менше 15 кг, а мікродрони — до дронів I класу з максимальним енергетичним станом менше 66 Дж[5]. Місії з декількома дронами. Без необхідності наявності бортового пілота дрони зазвичай розроблялися для досягнення D-кубу (нудний, небезпечний і брудний) конверт, який є набором наступних класів місій: нудний, тобто одноманітний або вимагаючи високого витривалість для мешканців людини; брудні, тобто такі, що можуть становити небезпеку для здоров’я екіпажу; небезпечні, тобто такі, що можуть призвести до смерті бортового пілота. Однак, якщо область інтересів місії є великою та/або цілей місії кілька, виконання місії з одним 49 безпілотником може вимагати значної кількості часу та може спричинити низьку продуктивність з точки зору ефективності місії. Рисунок 3.2 – Система класифікації UASНАТО Місії з декількома дронами можуть подолати цю проблему. По суті, це місії, які залучають два або більше безпілотників із певними спільними цілями. Таким чином, місія з декількома безпілотниками має на меті підвищити ефективність порівняно з еквівалентною місією з одним безпілотником і вимагає свого роду співпраці між залученими дронами[6]. Немає загальної згоди щодо визначення цієї співпраці з кількома дронами та класифікації різних рівнів співпраці. Для цілей цієї роботи прийнято визначення та розглянуто наступні рівні співпраці в налаштуваннях з кількома дронами[7]: 50 ізольована особина — в даному випадку дрон діє самостійно. Він може бути пілотованим або може демонструвати певний ступінь автономії для самостійного виконання своєї місії. 1. Група — група безпілотників, що складається з кількох ізольованих осіб, кожна зі своєю місією без координації, тобто співпраці немає. 2. Команда — команда дронів — це об’єднана в мережу група дронів із спільною місією, у якій усім учасникам призначаються спеціалізовані й різні завдання для виконання глобальної місії. 3. Рій—зграя трутнів — однорідна маса недиференційованих трутнів. Таким чином, рій зазвичай складається з великої кількості однорідних трутнів, які виконують одне завдання. Згідно з наведеною вище класифікацією, тільки групи безпілотників і зграї передбачають значний рівень співпраці, що передбачає співпрацю в загальній системі. Така співпраця має дозволити досягти більш складних місій та/або ефективних результатів щодо ізольованих осіб і груп безпілотників. Співпраця опосередковується координацією (або протоколом координації), який представляє механізм, який забезпечує збереження бажаних взаємозв’язків між діяльністю окремих транспортних засобів і досягнення колективною поведінкою (передбачуваною як сукупністю індивідуальних дій у системі) досягнення глобальних цілей.система. Члени рою зазвичай координують один одного лише через просту та локальну взаємодію, тоді як координація команди вимагає різноманітних механізмів для розподілу кількох, можливо різнорідних, завдань. Стосовно координації рою, концепція надзвичайної ситуації зазвичай приймається, щоб вказати на здатність рою досягати колективної поведінки для складної операції, використовуючи обмежену взаємодію окремих транспортних засобів, які індивідуально виконують просту поведінку та виконують завдання. Для спільних наборів дронів можливі інші визначення та класифікації. Дійсно, такими наборами також можна керувати як взаємодіючою системою 51 систем (SoS), щоб застосувати концепцію сумісності. У будь-якому випадку очікується, що спільна продуктивність об’єднаного в мережу набору безпілотників (команд або роїв) для спільної місії перевищить суму продуктивності, досягнутої в еквівалентній місії з одним дроном[8]. Більш детально, такі загальні переваги очікуються для типової місії з декількома дронами з командами або групами дронів: 1. Кілька одночасних втручань — система може одночасно збирати дані з кількох місць. 2. Ефективність — система може розділятися, щоб ефективно охоплювати велику територію, оптимізуючи доступні ресурси. 3. Доповнюваність — система може виконувати різні завдання зі зростаючою точністю. Очевидно, що ця функція стосується команд безпілотників. 4. Надійність — система забезпечує відмовостійке виконання місій, забезпечуючи резервування та можливість реконфігурації у разі відмови окремих транспортних засобів. 5. Безпека — команда або рій зазвичай може використовувати найменші транспортні засоби для виконання місії порівняно з еквівалентною місією з одним безпілотником. Щоб отримати дозвіл на політ, використання менших дронів безпечніше, ніж один великий і важкий дрон. 6. Економічність — один автомобіль для виконання деяких завдань може бути дорогим рішенням у порівнянні з кількома недорогими транспортними засобами. Системи протидії UAS. У літературі можна знайти численні опитування, які досліджували характеристики систем боротьби з дронами. У цьому відношенні особливий інтерес представляє таксономія, в якій CUS згруповані у дві категорії: наземні та небесні, залежно від їхнього розгортання, відповідно, на землі чи в 52 повітрі за допомогою безпілотників або інші літаючі платформи (наприклад, стратосферні платформи). Наземні системи можуть бути статичного типу, якщо вони встановлені, навіть тимчасово, стаціонарно в межах периметра, що захищається, або мобільного типу, якщо вони встановлені на борту наземних транспортних засобів або транспортуються вручну людьми (людина) [9]. Небесні системи встановлюються на борту дронів, безпілотних літальних апаратів, повітряних куль або стратосферних платформ і розгортаються за потреби. Вони розрізняються висотними і малими висотами в залежності від робочої висоти. Два типи CUS протистоять один одному щодо рівня операційної мобільності та характеристик ваги, розміру та енергії, необхідних для роботи (розмір, вага та потужність, SWaP). Наземні системи мають очевидну перевагу в тому, що вони можуть розраховувати на слабкі вимоги SWaP (все більше від статичних систем до систем, керованих людиною), але мають невелику гнучкість з точки зору адаптації до непередбачуваної поведінки зловмисних дронів. З іншого боку, системи, що базуються в небі, мають більшу адаптивність завдяки притаманній маневреності та гнучкості, які забезпечуються набагато суворішими вимогами SWaP через обмежену потужність батарей і низьку ємність корисного навантаження для легких літаючих платформ. Вибираючи платформу для прийняття, важливо враховувати її переваги та недоліки, а також робочий сценарій, у якому використовується рішення. Також можна створити гібридну CUS як гетерогенну кооперативну мережу різних платформ (як наземних, так і небесних), щоб збалансувати обмеження, які матиме кожне рішення, якщо використовувати його окремо. Дійсно, хоча CUS може складатися з однієї платформи, такому рішенню важко впоратися із загрозами, які представляють зловмисний безпілотний літальний апарат або навіть кілька зловмисних безпілотних літальних 53 апаратів, тому рішення, які пропонують більшу надійність і просторове покриття, представлені CUS, що складаються з кількох платформ. У цьому випадку платформи об’єднані в мережу для співпраці, що максимізує ефективність. Спільні системи протидії безпілотних літальних апаратів. Ця стаття присвячена кооперативним CUS на основі безпілотників. Вони являють собою екземпляр гібридного CUS включаючи кооперативний набір дронів. Таким чином, такий кооперативний набір представляє собою команду або рій безпілотників. Для цілей цієї роботи групи міні-безпілотників (на основі системи класифікації безпілотних літальних апаратів НАТО, як показано на рисунку 3.3, розглядаються як еталонна підсистема гібридної системи. CUS. Цей вибір пояснюється наступними очікуваними перевагами, які додаються до переваг загальної місії з декількома дронами: 1. Мобільність — міні-дрони демонструють надзвичайну мобільність; їх можна наблизити до зловмисних безпілотників, і операції зондування можуть виконуватися поблизу цілі. Таким чином, міні-дрони пропонують рішення мобільного проксимального зондування для CUS, яке може покращити фази виявлення та ідентифікації, знизивши ймовірність помилкової тривоги. 2. Розширення покриття — можливе збільшення покриття території, що охороняється. Насправді дрони можна легко переміщати, щоб обійти перешкоди та/або контролювати території, які не охоплені або неефективно охоплені наземними платформами. Іншими словами, легко розширити територію, що захищається CUS, не збільшуючи кількість використовуваних платформ. Тим не менш, має бути гарантовано належний розподіл баз разом із проблемами повторного заряджання. Розширення покриття також можна отримати за допомогою однієї високогірної платформи, але нібито з вищими витратами. 54 3. Гнучкість розгортання — у порівнянні з іншими літаючими платформами, вони простіші та швидші у використанні, що дозволяє скоротити час реакції на будь-яку загрозу. Спільна сенсорна мережа — команда захисту може бути організована як спільна сенсорна мережа, тобто як набір мобільних сенсорних вузлів, які можуть спільно сприймати, ідентифікувати та відстежувати одну або більше загроз з різних «точок зору». 4. Це ще більше необхідно для мобільного проксимального зондування, щоб підтримувати близькість до різних рухомих цілей. Таким чином, кооперативна сенсорна мережа може бути реалізована для розподілу завдань зондування та балансування навантаження між сенсорними вузлами. Очікується, що таку мережу можна буде переналаштувати для підтримки оптимальної продуктивності. Очевидно, що ту саму концепцію можна застосувати також для цілей пом’якшення, якщо безпілотники оснащені належним нейтралізуючим корисним навантаженням. 5. Координація команди — як описано вище, рій потребує великої маси однорідних транспортних засобів, а координація рою відбувається за допомогою концепції надзвичайної ситуації. Ці функції не вважаються придатними для кооперативного CUS на основі безпілотника. Дійсно, однорідність транспортних засобів може бути несумісною з різнорідними завданнями в CUS. Крім того, велика маса транспортних засобів і аварійність рою передбачають недетерміновану поведінку та відсутність певної організаційної структури, оскільки вони базуються на реакціях індивідів. Таким чином, може бути важко оцінити ймовірність успіху місії, що, як правило, неприйнятно для CUS. Навпаки, команда дронів зазвичай демонструє чітку організаційну структуру за допомогою продуманої координації. Команда також може задовольнити вимогу щодо різнорідних завдань для кооперативної CUS на базі безпілотника. 6. Автоматизоване прийняття рішень — враховуючи швидкість, задіяну в операційному середовищі для систем CUS, можливість 55 автоматизованого прийняття рішень є важливою, щоб допомогти оператору вибрати найбільш правильні дії для керування заданим сценарієм загрози або сценарієм атаки та активувати максимально швидкі реакції з боку системи захисту. Міні-дрони з їх добре відомими здібностями до автономної поведінки (також у команді) є ідеальною платформою для підтримки таких можливостей. 7. Нейтралізація — якщо дрон-порушник не виявить зловмисних намірів негайно, команда захисту діятиме поблизу, фізично переслідуючи його, і буде готова до пом’якшення, коли загроза проявиться, таким чином дозволяючи вищу ймовірність успіху для фази нейтралізації[14]. У літературі нещодавно було проведено кілька досліджень щодо використання групи безпілотників як інструменту захисту[15,16]. Дійсно, функції мобільного проксимального зондування можуть бути також адаптовані для цілей пом’якшення, а деякі оборонні дрони можуть бути оснащені спеціальними електронними або кінетико-механічними системами нейтралізації, щоб виконувати попередні дії пом’якшення та використовувати переваги близькості до рухомих цілей[17]. 8. Масштабованість. Традиційним CUS не вистачає масштабованості, і вони зазвичай не здатні протистояти вторгненням команд безпілотників або зграй. Навпаки, захисна команда дронів за своєю суттю представляє масштабоване рішення. Дійсно, механізми координації зазвичай виявляють масштабовану обчислювальну складність щодо кардинальності команди, особливо коли застосовуються децентралізовані підходи (тобто без центральних точок прийняття рішень). Ці підходи забезпечують самоконфігурацію та надійність команди перед окремими нестандартними подіями (тобто збоями, втратою зв’язку тощо) або загрозами (тобто атаками на окремі захисні дрони). Більше того, за належного розміру та конфігурації корисного навантаження команда захисту може виявити та відстежити команду чи рій безпілотних літальних апаратів. 56 Придатність груп безпілотників для рішень CUS також була підтверджена найсучаснішими дослідженнями в області автономних багатоагентних систем і кооперативної робототехніки, які запропонували кілька застосувань, дещо подібних до необхідних можливостей CUS[10]. Справді, прикладами таких застосувань є ті, що стосуються багатороботних систем для спостереження за кількома рухомими цілями, для яких уже існують різні підходи до керування, наприклад кооперативне багатороботне спостереження за кількома рухомими цілями (CMOMMT), кооперативний пошук–захоплення– трек (CSAT), багатороботне переслідування (MPE). Крім того, системи з кількома дронами були проаналізовані з точки зору розподілених багатоагентних систем для задач відстеження кількох цілей. Зрештою, екологічна сфера представляє деякі передові багатодронові рішення для моніторингу навколишнього середовища динамічних природних загроз, таких як відстеження розсіювання забруднюючих хмар. Крім того, деякі поточні міжнародні проекти розробляють кооперативні рішення на основі дронів для спостереження та ситуаційної обізнаності, такі як наступні європейські проекти: 1. ResponDrone , метою якого є розробка платформи з декількома безпілотними літальними апаратами для перших служб реагування, щоб покращити їхню обізнаність про ситуацію під час місій з оцінки підтримки, пошуково-рятувальних операцій, боротьби з лісовими пожежами тощо; 2. ROBORDER , метою якого є розробка та демонстрація автономної системи спостереження за кордоном з безпілотними мобільними роботами, включаючи повітряні, надводні, підводні та наземні транспортні засоби, які включатимуть мультимодальні датчики як частину сумісної мережі; 3. LABYRINTH , який пропонує спостереження за дорожнім рухом за допомогою системи мультидронів; 57 4. 5D-AeroSafe , яка спрямована на розробку рішень із декількома безпілотниками для щоденного моніторингу аеропорту та водних шляхів; 5. Drones4Safety, яка спрямована на розробку системи автономних, самозарядних і спільних дронів, які можуть інспектувати велику частину транспортної інфраструктури в безперервній роботі; 6. RAPID, яка спрямована на надання повністю автоматизованих послуг з технічного огляду мостів, корпусів суден тощо. Усі ці технології та рішення є надійною відправною точкою для майбутніх кооперативних рішень на основі безпілотних літальних апаратів у сфері боротьби з БПЛА. Крім того, деякі нещодавні роботи вже аналізували багатоагентні системи для CUS, хоча вони були зосереджені на окремих фазах процесу протидії UAS, тобто окремому зондуванні або пом’якшенні. Наприклад, у світі запропоновано мережу захисних безпілотників, яка здатна самостійно організовувати своє формування для перехоплення шкідливих безпілотників. Однак ця робота була спеціально зосереджена на алгоритмах управління формуванням для реалізації угруповань перехоплення та захоплення для пом’якшення вторгнень безпілотників без урахування аспектів нейтралізації. Натомість у довідці запропоновано структуру з декількома дронами для автономного виявлення дронів-шахраїв у визначеному повітряному просторі та детально описано попередню розробку випробувального стенду апаратного та програмного забезпечення на основі комерційних систем. Інші поточні дослідницькі заходи включають розробку кооперативної CUS на основі безпілотників, яка охоплює всі фази процесу протидії UAS. Наприклад, проект SWADAR (Swarm Advanced Detection And Tracking) бувнагородженийпремією Defence Innovation Prize 2020, призначене Європейським оборонним агентством (EDA). SWADAR будує інтелектуальну мережу на основі безпілотників для мобільного проксимального зондування, відстеження та нейтралізації роїв порушників, як показано на рисунку 3.3. 58 На основі даних зондування та відстеження SWADAR автономно оцінює поведінку роя шахраїв, оцінюючи миттєві та варіаційні показники рою (тобто згуртованість, сегрегація тощо), які можуть допомогти у визначенні сценарію атаки та прогнозуванні курсу дій ройової атаки. Така інформація підтримує вибір оптимальних нейтралізаційних дій для придушення ройової поведінки противника. Крім того, SWADAR покладається на бортові датчики, такі як LiDAR (виявлення світла та визначення дальності), оптичні та інфрачервоні датчики тощо, які зазвичай доступні на ринку. Рисунок 3.3 – Концепція SWADAR для оцінки показників роїння (a) та для спільного відстеження кількох БПЛА (b) У лівій частині показано кілька прикладів корисних показників для вимірювання ройової поведінки дронів-порушників. Деякі з цих показників: згуртованість, сегрегація, наявність ієрархічних структур і кластерів і f- розбіжність (тобто, часові зміни просторових розподілів рою). У США DARPA фінансує програму Aerial Dragnet, яка спрямована на здійснення постійного широкого спостереження за кількома невеликими 59 безпілотними літальними апаратами в міській місцевості в масштабі всього міста [12]. Ця інноваційна матриця датчиків повинна бути встановлена на прив’язаних дронах, забезпечуючи відстеження поза межами прямої видимості (NLOS) і ідентифікацію широкого спектру повільних низьколітаючих загроз. Заслуговує на увагу також європейський проект JEY-CUAS (Joint European System for Countering Unmanned Aerial Systems), який прокладе шлях для розвитку спільного європейського потенціалу протидії UAS шляхом розробки C-UAS нового покоління. система, заснована на модульній і гнучкій архітектурі plug'n'play, яка включає нові виклики міні-дронів, які все частіше використовуються в оборонних цілях. Рішення сприятиме покращенню ситуаційної обізнаності та активності реакції за рахунок скорочення мінімального часу реакції[11]. Однак не всього можна досягти за допомогою міні-дронів. У деяких випадках потрібні наземні системи — якщо ми розглядаємо випадок раннього виявлення, було б неефективно постійно тримати дрони в польоті, щоб перевірити наявність шкідливих дронів у зоні, яку потрібно захистити. Крім того, з міні-дронами ми повинні враховувати обмеження SWaP, і, отже, не всі операції, необхідні для боротьби із загрозою, можуть виконуватися через ці платформи. Наприклад, неможливо використовувати потужні нейтралізатори (наприклад, потужні електромагнітні випромінювання або потужний лазер), які неможливо інтегрувати в міні-дрони через очевидні обмеження SWaP. Однак міні-дрони можуть бути відповідним рішенням, особливо в цивільному контексті, де в основному потрібен захист від невеликих безпілотників. Сенсорна система. Для сприйняття загрози використовується сенсорна система, що складається з одного або кількох датчиків, здатних збирати інформацію, 60 екстрапольовану з електромагнітного або акустичного спектру, залежно від технології та обробки сигналу. У загальному вигляді операцію сприйняття можна розділити на наступні фази: 1. Виявлення: виявлення одного або кількох об'єктів у повітряному просторі, що підлягає моніторингу. На цьому першому етапі система ще не може розрізнити, чи дійсно виявлений об’єкт є безпілотником. Ця фаза може бути охарактеризована за допомогою двох показників «Швидкість виявлення» та «Частота помилкових тривог», які виражають ймовірність, відповідно, правильного виявлення та помилкової тривоги. 2. Класифікація: після того, як сталася подія виявлення, необхідно переконатися, що виявлений об’єкт дійсно присутній і що це дрон. Наприклад, може статися, що ціль, виявлена на попередній фазі, є птахом, який має електромагнітні характеристики, подібні до характеристик дрона (радарний поперечний перетин або розмір і геометрична форма, які можна розпізнати візуально). Ця перевірка також називається «розпізнаванням» або «ідентифікацією». Згодом система екстраполює деякі основні атрибути (особливості) безпілотника, такі як тип (розмір, тип приводу, кількість роторів, модель), можливе розташування віддаленого пілота, наявність корисного навантаження та його типологія. Цю фазу в літературі можна знайти під терміном «ідентифікація». 3. Локалізація/відстеження: ціль визначається шляхом оцінки її положення за кутом і відстанню. Для підвищення точності можна використовувати методи тріангуляції. Після того, як мета була зафіксована, її необхідно відслідковувати протягом усього польоту. Також можна було передбачити траєкторію польоту. Рівень надійності цієї інформації має бути якомога вищим, щоб система C2 могла виконати аналіз загрози та вибрати та прийняти найбільш відповідні заходи пом’якшення за найкоротший проміжок часу. 61 Виявлення, розпізнавання та ідентифікація (або класифікація) можуть виконуватися одним типом датчика, якщо технологія та пов’язана обробка сумісні з необхідним результатом. Якщо це нетак, можна прийняти гетерогенну систему зондування, що складається з датчиків з різними технологіями, які можуть сприяти, завдяки методам об’єднання даних/датчиків, для отримання надійного рівня ідентифікації та покращення продуктивності з точки зору дальності, час виявлення системи боротьби з дронами, швидкість виявлення та зменшення помилкових тривог. Зрозуміло, що для того, щоб протистояти атаці команди або зграї дронів, сенсорна система повинна бути збагачена функціональними можливостями для сприйняття та обробки інформації про особливості, які суворо пов’язані з об’єднаною абор ойовою поведінкою зловмисника. Більш детально, один із найскладніших сценаріїв, з якими може зіткнутися система боротьби з безпілотними літальними апаратами, пов’язаний з атакою зграї безпілотних літальних апаратів, наприклад, для атак насичення та подолання протидіючої здатності захисту цілі. Що стосується ворожої команди, цей сценарій вимагає, щоб можливості виявлення також використовувалися для вилучення «глобальних» ознак, які характеризують рій, а не лише для «локальних» особливостей, пов’язаних з дронами, які його складають. Крім того, слід зібрати конкретну інформацію для кількісної оцінки показників роїння (наприклад, послідовність, згуртованість тощо), пов’язаних із поведінкою роїння. З цією метою може бути корисним отримати як локальну інформацію (наприклад, конфігурацію польоту, геометричні характеристики та швидкість), так і глобальну інформацію (наприклад, кількість транспортних засобів, відносні відстані, геометрію зграї тощо)[13]. Така інформація буде важливою для прийняття рішень щодо пом’якшення наслідків, оскільки вона може підтримувати ідентифікацію дронів, які представляють «координаційні точки» у ворожому рої. 62 Сенсорні технології. Щоб виконати своє призначення, система захисту від дронів має бути оснащена сенсорною системою, яка складається з одного або кількох датчиків, у тому числі різних технологій. Насправді існують різні типи датчиків, які характеризуються спостережуваним явищем, електромагнітним або акустичним, і смугою спектру, яку вони використовують. Наприклад, датчики зображення працюють в електромагнітному спектрі на всіх видимих частотах, тоді як радар може працювати на мікрохвильових частотах. Перша технологічна відмінність, наяку ми можемо посилатися для класифікації датчиків, це між активним і пасивним зондуванням. Суттєва різниця між двома типами заснована на використанні енергії для «відчуття» об’єктів, присутніх у просторі. Для активних датчиків випромінюється електромагнітне або акустичне випромінювання, за допомогою якого можна безпосередньо вимірювати відстань до об’єктів у просторі, наприклад, шляхом вимірювання затримки між випромінюванням, що випромінюється самим датчиком, і випромінюванням, яке отримує тильна сторона. -розсіяні відображення предметів. До цієї категорії належать радари та датчики LiDAR. З іншого боку, пасивні датчики отримують енергію з навколишнього середовища та від об’єкта, який потрібно виявити, яку можна використовувати для реконструкції корисної інформації. Більшість використовуваних пасивних датчиків - це оптичні та інфрачервоні камери. Є багато оглядів на поточні сучасні технології в цьому широкому спектрі датчиків, як комерційних, так і академічних. Замість цього в наступних підрозділах ми зосередимося на літературі з випадками використання лише безпілотників. Отже, можна припустити, що всі наведені нижче технології зондування придатні для використання на борту міні- та мікродронів. 63 Акустичні датчики. Двигун і гвинти дронів генерують акустичні хвилі в діапазоні частот від 20 Гц до 20 кГц, які створюють акустичну сигнатуру автомобіля. Один мікрофон може отримати цю інформацію та завдяки порівнянню з бібліотекою акустичних сигнатур він може відрізнити дрон від інших об’єктів і провести етап ідентифікації літального апарату, отримавши інформацію про модель. Якщо кількість мікрофонів буде збільшено, можна застосувати методи просторового рознесення або використовувати методи формування променя, організувавши установку масиву мікрофонів на борту дрона. Таким чином можна оцінити азимут і кут місця однієї або кількох цілей за напрямком прибуття (DoA), виконати багаторазове супроводження цілей і пом’якшити ефекти его-шуму, тобто шуми електродвигунів і рухомих гвинти самого дрона. Цей тип датчика особливо економічний, але чутливий до шуму навколишнього середовища та кліматичних умов, пов’язаних із вітром або температурою, і зазвичай має діапазон виявлення, який також залежить від розміру масиву мікрофонів. Ця технологія, як правило, використовується для наземних платформ протидії БПЛА, але комерційних бортових продуктів не знайдено. Однак, як показано в наступних статтях, розміри мікрофонної матриці сумісні з установкою на борту дрона. Наприклад, деякі невеликі дрони були встановлені з набором мікрофонів для визначення місця загального джерела шуму. Здатність виконувати локалізацію та відстеження з точки зору DoA та ідентифікувати джерела шуму були проаналізовані в тесті, в якому використовувалася кругла решітка (наземна) і, завдяки обробці звукового сигналу та обробці сигналу масиву, вдалося ідентифікувати показник 80% був показаний в умовах тестування, описаних у статті. Дальність виявлення залежить від якості мікрофонів, характеристик масиву та типу виконуваної обробки. Насправді результати, які можна знайти в літературі, варіюються в досить широкому діапазоні від 5 м до 600 м. 64 Наземна система з двох решіток із чотирьох мікрофонів (рознесених на 1 м кожна) була використана для визначення місцезнаходження дрона шляхом розрахунку DoA. Порівнянні результати були отримані з точністю GPS і дальністю виявлення 100 м. У роботі використано наземну конфігурацію з розташуванням масиву тетраедричних мікрофонів. У цьому випадку була виділена дальність виявлення до 600 м з показником успішності 99,5%, але в той же час можливості відстеження були поганими.З іншого боку, масив із 120 елементів, розташованих на сферичній структурі, дозволяв виявляти та ідентифікувати різні комерційні безпілотники приблизно до 290 м. Слід зазначити, що діапазон класифікації може бути нижчим за діапазон виявлення, як показали тестові кампанії, проведені для системи. Нарешті, масив із восьми мікрофонів був використаний у сценарії, який дуже схожий на той, що розглядався в іншому дослідженні , за участю дрона- трекера та дрона-порушника. У цьому випадку використовувалося машинне навчання, а обробка сигналів здійснюється в режимі реального часу на борту літака. Дальність виявлення була надзвичайно мала, дорівнювала приблизно 5 м, але були чудові можливості стеження. Радіочастотні датчики. Радіочастотні (РЧ) датчики вловлюють електромагнітні сигнали, що випромінюються зловмисним дроном або пультом дистанційного керування пілотом, якщо він є. Таким чином, це пасивний метод, який не вимагає передачі електромагнітних хвиль і, отже, не має обмежень щодо використання (наприклад, у міському середовищі). Більшість комерційних дронів використовують радіоканал висхідної лінії зв’язку для команд дистанційного керування та канал низхідної лінії зв’язку для телеметрії та відеосигналу. У випадку з автономними дронами може бути лише пряма передача по низхідній лінії зв’язку на наземну станцію управління (GCS) або зв’язок між вузлами мережі в групі. Системи виявлення, засновані на цій 65 технології, використовують радіочастотний приймач між 400 МГц і 6 ГГц і масив антен для можливого використання методів MIMO. Приймач може бути реалізований за допомогою програмно-визначеного радіо (SDR) завдяки реконфігурації та гнучкості характеристик переднього кінця радіочастоти та пов’язаної обробки основної смуги. РЧ-виявлення можна виконувати за допомогою методів, заснованих на відомому протоколі або розпізнаванні спектрального малюнка. У цьому випадку ми маємо на увазі дрони, які спілкуються з дистанційним пілотом за допомогою стандартів зв’язку, таких як IEEE 802.11 (Wi-Fi), випадок, який охоплює значну частину комерційних дронів. Таким чином можна отримати MAC-адресу пристрою та відстежити конкретну модель дрона. На додаток до розпізнавання спектру та протоколу зв’язку, можна розпізнати радіочастотний відбиток радіоконтролера, а потім провести класифікацію дрона за допомогою методів машинного навчання. Ці методи не дуже ефективні, якщо не використовується відомий шаблон, якщо схема зв’язку була налаштована або якщо база даних MAC-адрес не оновлюється. З цієї причини були розроблені методи, засновані на локалізації радіочастотного сигналу. Отже, оцінка DoA виконується двома різними способами: на основі потужності отриманого сигналу (RSS) або спектрального аналізу. У першому випадку результати менш точні, ніж у другому. Наприклад, було запропоновано архітектуру, що заснована на масиві з чотирьох антен і платформі SDR для обробки, в якій була досягнута кутова точність між 1,9° і 6° в діапазоні покриття від -60° до 60°, а потім було представлено експеримент, в якому завдяки використанню комерційних платформ SDR (на основі FPGA) вдалося локалізувати малі дрони з максимальною дальністю 75 м. Хоча попередні публікації були наземними, вони описували методи, які також можна використовувати на борту. Також була описана система на основі БПЛА, в якій дрон-трекер може відслідковувати дрон-порушник 66 шляхом вимірювання RSS. Скоординоване використання кількох безпілотників для визначення джерела РЧ також розглядалося в інших тестах. В останньому було змодельовано канал зв’язку «повітря-повітря» та порівняно з каналом «земля-повітря» в умовах міста. Дослідження мало на меті проаналізувати відмінності в термінах точності розташування та SNR. Результати показали явну перевагу рішення повітря-повітря. 3.5 Системи нейтралізації Системи нейтралізації активуються системою командування та контролю, щоб реагувати на загрозу, створену виявленими шкідливими безпілотниками. Множинні системи нейтралізації можуть бути активовані одночасно з метою співпраці для підвищення ефективності нейтралізації. Крім того, ці системи можуть розташовуватися на одній або декількох різних платформах відповідно до фізичної архітектури CUS. Відповідно до класифікації, системи нейтралізації можуть здійснювати такі дії: попередження, контроль, переривання, відключення та знищення. Ці дії реалізуються за допомогою методів нейтралізації, простіше вказані як нейтралізатори (або мітигатори). Нейтралізатори були класифіковані по - різному в літературі. Також були розділені на фізичні та нефізичні, виходячи з того, чи є фізичні пошкодження М-дрону. Більше того, у випадку нефізичних нейтралізаторів між нейтралізатором та M-Drone немає контакту, але деякі з них насправді можуть спричинити пошкодження M-дрону. Навіть якщо деякі нейтралізатори потрапили в різні класи. Деякі зв'язки між підрозділами були здійснені між електронними нейтралізаторами, що суттєво базуються на електромагнітних хвилях, які не завдають прямого пошкодження М-дрону (наприклад, заклинання) та нейтралізаторів кінетики, 67 які перехоплюють безпілотник фізичними засобами (для Приклад сітки), але останні також включають лазери високої потужності та мікрохвилі. З огляду на те, що кожне описане визначення породжує певну неоднозначність, буде прийнята наступна класифікація: 1. Електронні нейтралізатори, засновані на використанні електромагнітних хвиль, здатних переривати (операції), відключати або навіть руйнувати (принаймні частково) безпілотник; 2. Кінетичні механічні нейтралізатори, засновані на використанні механічних засобів, які передбачають контакт між нейтралізатором (або його частиною) та шкідливим безпілотником. Електронні нейтралізатори. Електронні нейтралізатори дозволяють миттєві дії, можуть легко націлитись на ціль і не впливають на екологічні засоби (наприклад, вітер та тяжкість). Вони можуть бути реалізовані за допомогою різних методик, таких як кібер-атака, потужна електромагнетика та лазери. Кібер-атака включають методи заклинання та підробки, які становлять переважну більшість нейтралізаторів, що використовуються в контексті нападів на основі протоколу (наприклад, де-автентаціонування та протоколу вирішення адреси (ARP) у випадку Wi-Fi мережі) та атаки повторного відтворення. Нижче повідомляється про опитування. Радіочастотне заклинання. Методи заклинання радіочастоти (RF) дозволяють користувачам порушувати, знижувати якість зв'язку між шкідливим безпілотником та відповідною станцією дистанційного контролю. Вони полягають у створенні інтерфераційного сигналу, щоб знизити вхід SINR (співвідношення сигнал- інтерференцій-плюс) у приймач M-дрону, щоб ускладнити, якщо не неможливо, отримувати інформацію за пультом дистанційного керування. Очевидно, можна також заклинати на пульті дистанційного керування, щоб порушити будь-які дані зворотного зв'язку, надіслані M-Drone. Закличений 68 безпілотник може мати різні реакції залежно від того, як він розроблений: він може здійснити посадку в поточному положенні, він може виконувати процедуру повернення до дому, він може впасти на землю без контролю, або він може літати у випадковому напрямку без контролю. RF заклинення можна застосувати до інших сигналів на додаток до дистанційного керування. Наприклад, у дослідженні заклинення було застосовано до відео-посилання, що використовується для функції перегляду від першої особи (FPV), показуючи можливість відключення цієї функції та запобігання оператору маневрувати безпілотника за відсутності умов ЛОС. Законодавство також може бути використане для поліпшення надійності бездротового зв'язку в присутності підслуховування. Це стосується кооперативного заклинювання, в якому релейний вузол передає сигнал заклинювання одночасно з законним джерелом передає своє повідомлення, щоб порушити будь -який підслуховування. Змінюючи перспективу, заклинання також може використовуватися для збільшення ймовірності перехоплення комунікації. Наприклад, законний безпілотник, який використовується для сліду за польотом двох підозрілих БПЛА, щоб запобігти будь -яких загрозах, передає сигнали заклинання до БПЛА, щоб примусити зниження обмінної швидкості даних та збільшити ймовірність перехоплення інформації, що обмінюється між підозрілими безпілотниками. Глушіння GNSS. Перешкоди GNSS (Глобальній навігаційній супутниковій системі) не відрізняються від техніки радіочастотних перешкод, а просто стосуються перешкод сигналів GNSS. Його розглядають окремо через його актуальність, враховуючи, що сигнали GNSS зазвичай є найбільш схильними до нейтралізації. Сигнали, отримані від супутників, характеризуються низькою потужністю і, таким чином, вразливі до сигналів завад; отже, методика, що розглядається, може бути ефективною. Насправді, як повідомляється в дослідженні, блокування GPS-приймача комерційного дрона може призвести 69 до дрейфу та труднощів з керуванням, а також перешкодити належній роботі процедури повернення додому (RTH)[15]. Щоб реалізувати глушіння GNSS, можна використовувати ті ж самі радіочастотні методи, проілюстровані в попередньому параграфі. Ці методи були проаналізовані та оцінені стосовно сигналів GPS разом із послідовними імпульсними перешкодами, які включають передачу послідовності імпульсів протягом певного часу з малим робочим циклом на центральну частоту, що цікавить, і можуть розглядатися як особлива здійснення глушіння шумів. Найкращі результати досягаються за допомогою інтелектуального глушіння та глушіння розгортки — перший метод є найефективнішим у порівнянні зі своїм призначенням (зробити сигнал GPS на приймач непридатним), тоді як сильна сторона другого полягає в простоті впровадження, хоча він повинен Слід зазначити, що отримана ефективність залежить від швидкості, яка використовується для розгортки смуги частот. Перешкоди GNSS можуть бути неефективними, якщо шкідливі дрони оснащені датчиками IMU. У цьому випадку, якщо дрон оснащений лінком дистанційного керування, радіочастотне глушіння також може бути корисним. Подібним чином глушіння GNSS є дуже важливим для m-дронів, не обладнаних дистанційним керуванням (тобто радіочастотне глушіння не застосовується), які слідують заздалегідь запрограмованим маршрутом за допомогою GNSS. Отже, внутрішні слабкі сторони, які виявляють радіочастотні та GNSS перешкоди, можна компенсувати їх одночасним розгортанням, щоб підвищити ефективність нейтралізації. Нарешті, враховуючи стратегічне значення послуг GNSS, слід зазначити, що було проведено багато досліджень для запобігання та/або пом’якшення перешкод GNSS. Тому УЦА має звернути увагу на ефекти, отримані за допомогою такої нейтралізації. Спуфінг. 70 Спуфінг полягає у створенні правдоподібного фальшивого сигналу з достатньою силою, щоб змусити зловмисний приймач дрона повірити, що це законний сигнал. Сигнали під спуфінгом можуть бути пов’язані з різними програмами чи пристроями: зв’язок дистанційного керування, передача даних корисного навантаження, GNSS, датчики. Щоб виконати підробку, необхідно знати використовувані стеки протоколів зв’язку (не лише фізичний рівень), щоб їх можна було відтворити. Якщо стеки відомі, їх можна проаналізувати апріорі, інакше спочатку їх необхідно якимось чином визначити. Тому спуфінг є складним і не завжди успішним методом. У будь-якому випадку, принаймні теоретично, за допомогою методів спуфінгу можна було б взяти під контроль шкідливий дрон і змусити його відійти від охоронюваної зони. Як згадувалося вище, типовий клас сигналів, які часто беруть участь у підробці, представлений сигналами GNSS. У цьому конкретному випадку можна змусити м-дрон приземлитися, включити автопілот, залишитися в повітрі або слідувати бажаним шляхом. Дослідження, що представляють методи викрадення або виведення з ладу дрона за допомогою підробки GNSS, є в мережі. Про цікаве дослідження повідомляється в тестах, де автори визначили необхідні умови для захоплення дрона за допомогою GPS- спуфінгу та дослідили можливу систему контролю після захоплення. Крім того, зображено дві різні стратегії: явний спуфінг і прихований спуфінг. У першому випадку спуфер (тобто нейтралізатор на основі спуфінгу) не приховує свою спробу «підкорити» цільову систему і, отже, не вирівнює підроблені сигнали з легітимними. Зокрема, після першої фази, під час якої він застрягає на приймачі GPS, щоб змусити його втратити блокування та повторно отримати всі сигнали, він може взяти під контроль, доки підроблені сигнали мають потужність, яка задовольняє дві умови: перевищення порогове значення приймача та примусове перетворення автентичних 71 сигналів GPS нижче вищезгаданого порогового значення за допомогою функції AGC (автоматичний контролер посилення) приймача. Експериментальні випробування показали, що коли співвідношення між потужністю фальшивого сигналу (Pc) і легітимним сигналом (Pl) дорівнює 10 дБ, попередні умови задовольняються. Натомість, у разі прихованого спуфінгу, спуфер припускає, що GPS- приймач і навігаційна система оснащені методами виявлення спуфінгу, яких необхідно уникнути за допомогою відповідних підроблених сигналів. Експериментально було підтверджено, що якщо спуфер може оцінити швидкість і положення дрона-мішені з помилками нижче певних порогів (відповідно нижче 10 м/с і 50 м), то він може надійно та приховано взяти під контроль петлі стеження за комерційні приймачі, що використовують мале співвідношення Pc до Pl (порядку одиниць дБ). Зауважте, що прихований спуфінг можна узагальнити та застосувати до будь-якого типу зв’язку, особливо якщо припустити, що шкідливий дрон- приймач обладнано технологією захисту від спуфінгу. У цих випадках фальшивий сигнал слід якомога більше співвідносити з легітимним сигналом і мати подібну тенденцію рівня потужності з часом, щоб його можна було сплутати з легітимним. Нейтралізатори, що використовують атаки наоснові протоколу та атаки відтворення Деякі кібератаки намагаються використати вразливі місця в протоколах, що використовуються в мережах зв’язку, для здійснення зловмисних дій. Ці атаки включають атаки на відмову в обслуговуванні (DoS), які полягають у вимкненні машини (або мережі), що робить її недоступною для призначених користувачів. Деавтентифікація Wi-Fi, яка полягає у відключенні користувача від відносної точки доступу (WAP), і лавинна передача, яка складається з надсилання великого обсягу трафіку до цільової мережі, щоб зробити її нездатною обробляти законні повідомлення, 72 належать вищезгадана сім'я. Ці атаки також можуть бути спрямовані на безпілотники. Наприклад, деякі комерційні безпілотні літальні апарати, засновані на зв’язку Wi-Fi, які не потребують автентифікації для доступу до мережі, виявилися вразливими до де-автентифікації та лавинної передачі до контролера мережевого інтерфейсу дрона (NIC). Зокрема, за допомогою деаутентифікації можна було відключити комерційний дрон від його дистанційного пілота, щоб активувати процедуру безпеки та скористатися вікном відключення, щоб взяти його під контроль. Ще одна кібератака, яка використовується для відключення комерційного дрона від його контролера, — це атака на отруєння кешу протоколу розв’язання адрес (ARP). Багато з цих атак можна запобігти за допомогою доступу до мережі з автентифікацією, але основна ідея може бути використана для впровадження нейтралізатора для використання такого роду атак. Іншими словами, як і у випадку спуфінгу, можна проаналізувати протоколи, які використовуються дронами, щоб визначити деякі слабкі місця на одному або кількох рівнях комунікаційного стеку, які використовуватимуться для виконання операцій нейтралізації. З цього випливає, що такого роду нейтралізатор може бути застосовний і ефективний для комерційних дронів, протоколи яких відомі. Вони точно не є надійним рішенням, якщо користувачі можуть виправити використані вище недоліки, однак вони можуть бути застосовані як перша техніка нейтралізації для комерційних дронів, які використовуються неналежним чином, але без незаконних цілей. Іншими техніками, корисними для застосування в якості нейтралізаторів, є повторні атаки. Відповідно до класифікації, їх можна включити в сімейство атак на основі протоколів. Вони засновані на перехопленні передачі даних і їх подальшій ретрансляції з певною затримкою і можуть використовуватися для викрадення та дезорієнтації дрона. У першому випадку дрон, який використовувала поліція, був 73 викрадений шляхом використання відтворення команд управління, надісланих на дрон наземною станцією управління за допомогою протоколу XBee 868LP. У другому випадку вдалося захопити аматорські дрони за допомогою протоколу MAVLink з атакою відтворення. Таким чином, навіть такі види атак можна взяти до уваги, але оскільки вони дуже прості, слід розглянути можливі контрзаходи, вжиті зловмисним дроном(ами). Наприклад, дослідження продемонструвало механізм виявлення, застосовний до атак із повторенням, заснований на аутентифікації пілота, який керує дроном вручну. Механізм використовує класифікатор, здатний розпізнавати характерний стиль управління пілота, використовуючи дані з бортових датчиків руху. Потужні електромагнетики та лазери Потужну електромагнетику можна використовувати для створення пучків електромагнітної енергії в широкому діапазоні частот, у вузькій або широкій смузі, викликаючи ряд тимчасових або постійних впливів на електроніку цільових дронів. Відповідно до класифікації, їх можна класифікувати на два класи: вузькосмугові електромагнітні випромінювання (також називають високопотужними мікрохвилями, HPM), які включають високу потужність на майже однотональній частоті, і широкосмугові електромагнітні випромінювання, які мають короткі імпульсів у часовій області та енергії, розподіленої по широкій смузі. HMP вимагає дуже високої потужності на одній частоті. Отже, визначення ефективної частоти, яка викликає збої в дроні, що підлягає атаці, є ключовим фактором. Потужні електромагнітні випромінювання мають бути спрямовані точно на ціль, щоб бути ефективними, інакше летальність значно знижується, а деякі пристрої можуть продовжувати працювати після їх використання. Отже, оцінка ефективності нейтралізації після пострілу також є проблемою. Лазери, які використовуються як пом'якшувачі, здатні вивести з ладу або знищити м-дрон. Електролазер іонізує шлях до дрона та випускає 74 електричний струм вниз по провідній доріжці іонізованої плазми. Лазери можна розділити на лазери малої та великої потужності : малопотужні можуть використовуватися для нейтралізації деяких чутливих датчиків дрона (наприклад, електрооптичних датчиків); потужні (мегавати) можуть бути справжньою зброєю, здатною спалити частину дрона і знищити його. Для обох категорій потрібне точне прицілювання, що передбачає достатній час для супроводу цілі. Слабкі сторони лазерів представлені необхідністю високого технологічного розвитку для їх впровадження (для лазерів високої потужності), чутливістю до погодних умов, точним наведенням і відстеженням часу. Як потужні електромагнітні випромінювання, так і потужні лазери є сильним засобом заборони, який зазвичай використовується у військовому контексті. У цивільному середовищі вони не можуть бути життєздатним варіантом, особливо в місцях скупчення людей, через ризик неконтрольованого падіння дрона або ініціювання розгортання небезпечних корисних вантажів. Вони також не підходять для аеропортів і навколишнього простору через супутню небезпеку для авіаційних операцій Кінетико-механічні нейтралізатори Кінетико-механічні нейтралізатори здатні фізично блокувати або навіть знищувати м-дрони. Для ефективної нейтралізації необхідне наведення та/або відстеження шкідливих дронів; насправді ці нейтралізатори повинні діяти якомога ближче до атакуваного безпілотника. Коротко розглянемо різні типи наявних кінетико-механічних нейтралізаторів, переважно використовуючи дані огляду, наведеного в тестах. Для повноти картини зауважте, що існує також простий і економічний метод нейтралізації, класифікований як кінетико-механічний, не пов’язаний із технологією та заснований на відповідному тренуванні птахів. Цей метод, який використовується, наприклад, поліцією Шотландії та Нідерландів, обмежений повільними та невеликими дронами (щодо швидкості, розміру та 75 птахів) і не підходить для одночасного пом’якшення кількох дронів. Зі зрозумілих причин ми не розглядаємо його як можливу частину системи CUS на базі міні-дронів. Нейтралізатори на основі снарядів. Ці нейтралізатори є справжньою зброєю з використанням снарядів, здатних знищувати м-дрони. Вони включають кулемети, боєприпаси, керовані ракети, артилерію, міномети та ракети. Деякі з них (керовані ракети) можуть потребувати системи наведення та супроводу, щоб відслідковувати та вражати ціль безпілотника, тоді як інші можуть бути оснащені оптичним датчиком для виявлення та супроводу об’єктів. Вони є дорогим рішенням (ціна за постріл висока) і зазвичай використовуються у військових умовах. Нарешті, вони також здатні викликати побічні ефекти, оскільки вражений безпілотник може впасти на землю, завдаючи шкоди людям та/або інфраструктурі. Зіткнення БПЛА. У цьому випадку спеціальний БПЛА (дрон), оснащений можливостями виявлення та відстеження, слідує за шкідливим дроном, щоб зіткнутися та знищити його. Дрон-нейтралізатор потребує високих швидкостей, щоб переслідувати шкідливий безпілотник, і, як правило, він ефективний для невеликих безпілотників, розташованих у захищених зонах. БПЛА зіткнення можуть використовувати методи виявлення, засновані на методах комп’ютерного зору, і можуть нести вибухівку, щоб максимізувати пошкодження під час зіткнення з м-дроном. Вони можуть завдати побічної шкоди, як і у випадку снарядів, і порівняно з останніми характеризуються вищою затримкою нейтралізації. Підсумовуючи, ці нейтралізатори є одноразовими системами, які діють як гібридна система, яка є серединою між безпілотником і ракетою. Сітки. 76 Сітки використовуються для захоплення та знерухомлення м-дронів. Вони можуть бути створені сітковою гарматою або можуть переноситися іншими дронами. Мережі корисні для нейтралізації малих безпілотників, які важко перехопити гарматами або керованими ракетами. Потім їх можна оснастити парашутами, щоб забезпечити безпечне спуск дрона/мережі та запобігти супутнім пошкодженням інших об’єктів або для судово-медичного аналізу. У будь-якому випадку ефективний діапазон нейтралізації невеликий. Нарешті, ґрунтуючись на обмеженій доступній на ринку інформації про потужну електромагнетику та потужні лазери, ми можемо легко зробити висновок, що вони завжди мають великі розміри та вагу та вимагають високого джерела живлення. Тому їх можна в основному інтегрувати в наземні платформи (зазвичай вони встановлюють на гусениці) і не підходять для платформ на низькій висоті, таких як міні-дрони. 3.6 Висновки до розділу 3 В третьому розділі кваліфікаційної роботи магістра було проаналізовано майже всі відомі, на сьогоднішній день, системи керування та системи протидії дронам. За допомогою тестів було також виявленно основні недоліків, що можуть негативно впливати на роботу систем керування та протидії дронам. Проаналізувавши отримані тести, а також врахувавши знання про роботу системи керування можна чітко синтезувати на покращити її роботу задля кращой ефективності, а також мінімізувати шанс виходу цієї системи з ладу. Взявши за основу однуіз систем та застосувавши її на практиці, при цьому врахувавши отримані раніше результати, надасть змогу надалі знайти певні корисні прийоми та методи, які допоможуть покращити навички роботи з цією системою, а також зайвий раз переконатися у її правильності роботи та перевірити її працездатність взагалі. 77 РОЗДІЛ 4 СИНТЕЗ СИСТЕМ ТА ВИКОРИСТАННЯ ОДНІЄЇ З НИХ НА ПРАКТИЦІ 4.1 Синтез системи керування дроном на основі VLOS системи Починаючи використовувати дрони для свого проект, важливо знати їхні можливості та обмеження. Іноді обмеження не технологічні, а юридичні. Керування дронами за межами прямої видимості (BVLOS) є однією з таких сфер. Незважаючи на те, що технологія використання безпілотних літальних апаратів BVLOS прогресує, у багатьох країнах все ще заборонено керувати дронами поза полем зору пілота. Щоб розкрити більше можливостей для дронів, у тому числі використовувати їх для перевезення вантажів на великі відстані або виконання пошуково-рятувальних завдань, очевидно, що правила BVLOS доведеться змінити. Хоча зараз можна подати заявку на відмову від BVLOS, знадобиться більш постійний набір правил. Зважаючи на це, перспективним операторам безпілотних літальних апаратів слід уважніше придивитися до роботи BVLOS, як у її поточному вигляді, так і в майбутньому.Важливо зазначити, що у випадках, коли дрони використовуються для відеозйомки, фотографії чи фотограмметрії, камери для цих цілей є окремими від камери оператора від першої особи (FPV). Це означає, що пілоти можуть мати чіткий безперервний погляд на те, куди прямує судно, а камери корисного навантаження можуть фокусуватися в будь-якому напрямку. Інші технології в передових системах передачі безпілотників включають сигнали від інших літальних апаратів у цьому районі, додаючи додатковий рівень запобігання зіткненням. Коли літаки або вертольоти надсилають передачі автоматичного залежного спостереження-трансляції 78 (ADS-B), пілот дрона отримуватиме сповіщення, що дасть достатньо часу, щоб скерувати дрон у безпечне місце. Звичайно, навіть найбезпечніша технологія потребує захисту від збоїв. У випадку систем передачі дронів це може означати функцію розумного повернення додому (RTH). Це повертає безпілотник на базу, якщо пілот коли-небудь втратить контакт із датчиками та камерами літака. 4.2 Підготовка вдосконаленого дрону до польоту Перш ніж піднятися у повітря, потрібно витратите кілька хвилин на знайомство з дроном. Вивчити елементи керування, налаштування та дізнайтися ключову інформацію про роботу акумулятора. Не зайвим буде також вивчити законодавчу частину, що стосується експлуатації безпілотних літальних апаратів у місці здійснення польотів. Навіть якщо ви ніколи раніше не пілотували дроном, ви можете стати майстром за короткий час, трохи попрактикувавшись. Для цього функціональність багатьох моделей пропонує спеціальні режими для початківців або симулятори FPV. Останні більшою мірою дозволяють освоїти пілотування, не наражаючи на небезпеку ні свій дрон, ні інших людей. Наприклад популярні сьогодні DJI дрони пропонують відразу обидві опції: FPV симулятор (DJI Flight Simulator), що дозволяє підключити пульт управління, що йде в комплекті з дроном, до вашого смартфона або планшета, і спеціальний режим для новачків (Novice mode), який обмежує висоту і швидкість польоту . Ці дві ключові опції дають можливість пілотам- початківцям зміцнити свою впевненість, перш ніж приступати до повноцінної експлуатації безпілотника. Управління дроном. Багато дронів, представлених на ринку, використовують стандартну схему управління, що складається зі стиків і кнопок. Незважаючи на те, що 79 зовнішній вигляд деяких пультів може відрізнятися за формою та розміром, основні елементи управління однакові. За безпосереднє керування польотом дрона відповідають два стику/джойстика, де кожен з яких задає йому певні дії: Лівий стік управління Переміщення лівого стику вгору забезпечує вертикальний зліт дрона, а переміщення стику вниз – вертикальне зниження. Переміщення стику вліво та вправо забезпечує поворот дрона навколо своєї осі вліво та вправо. Також звертаємо вашу увагу на той факт, що у стиків управління є діапазон переміщення, який у свою чергу визначає те, наскільки швидко/повільно дрон виконуватиме команду задану стиками (для лівого стику це: зліт/зниження/обертання навколо своєї осі). Так наприклад максимальні/крайні від центру положення стиків, зададуть дрону максимальну швидкість руху. Правий стік управління Правий стик відповідає за напрям і рух дрону. Переміщення правого стику вгору забезпечить дрону прямолінійний рух вперед, переміщення стику вниз — прямолінійний рух назад, а переміщення стику вліво та вправо забезпечить коптеру прямолінійний рух вліво та вправо відповідно. Крім стиків керування на пульті будуть розміщені кілька кнопок, що забезпечують керування камерою. Ці кнопки дозволяють робити фотографії, починати/зупиняти відеозапис, нахиляти або повертати камеру, а також відкривають доступ до меню. Відповідно перед польотом буде корисно вивчити призначення кожної кнопки. Загалом принцип управління дроном досить інтуїтивний і простий процес. До речі, вам як пілоту відразу потрібно привчити себе правильно визначати, яка сторона дрона є передньою, щоб розуміти, в якому напрямку рухатися вперед, а в якому назад. На перших етапах навчання для забезпечення додаткової безпеки запускайте дрон виключно в GPS режимі (у 80 режимі супутникового позиціонування), який дозволяє йому стабільно зберігати своє положення навіть якщо ви відпустите стіки управління, а також це буде особливо актуально в тих випадках, коли зв'язок з дроном перерветься. Базові режими керування квадрокоптером. Ручний (Manual Mode) - найскладніший для недосвідченого пілота, але й найцікавіший, оскільки дає повну свободу дій. Оператор повинен постійно контролювати безпілотник. У цьому режимі відсутні обмеження в кутах нахилу по крену та тангажу або автоматичної стабілізації. При різких нахилах квадрокоптер самостійно не вирівнюється - це завдання оператора. Режим стабілізації чи орієнтації у просторі (Attitude Mode). Він підходить якраз операторам-початківцям. У цьому режимі активується гіроскоп. Як тільки пілот відпускає стіки, дрон самостійно вирівнюється. Але після цього квадрокоптер продовжує літати за заданим сценарієм. Для зміни маршруту вам доведеться задіяти важелі керування. В Attitude Mode кут крену не перевищує 45 градусів. Режим стабілізації за допомогою системи GPS. Цей спосіб призначений для квадрокоптерів, оснащених GPS приймачем. Пілот стабілізує дрон у тривимірному просторі, зберігаючи положення та висоту. Активувавши режим GPS Attitude Mode, варто опустити джойстики, як апарат повернеться у вихідне положення і залишиться в ньому до тих пір, поки не отримає нову команду. Цей спосіб особливо корисний при веденні аерозйомки. Зависнувши, квадрокоптер може знімати відео і фото навіть у вітряну погоду. Інтелектуальні режими керування Ці способи доступні для апаратів з приймачем GPS. До інтелектуальних режимів належать: Course Lock (блокування льотного маршруту) та Home Lock (блокування початку польоту). При активації першого способу безпілотник летить прямою траєкторією, зберігаючи 81 заданий курс польоту, незалежно від того, в яку сторону спрямована носова частина апарату. Вибравши режим Home Lock, точка зльоту фіксується приймачем GPS. Дрон повертається на вихідну точку, як тільки оператор задає команду джойстиком. При цьому немає значення, в який бік звернений ніс квадрокоптера. 4.3 Удосконалений алгоритм керування польоту квадракоптера У роботі наводиться алгоритм для управління дроном-квадрокоптером певного типу для польоту та досягнення цілі і у зворотньому напрямку за фіксований час. Весь політ розбивається на фази - підйом із «гнізда» - місця дислокації квадрокоптера та зарядки його акумуляторної батареї; горизонтальний політ до заданої мети; зависання над метою; горизонтальний політ до горизонтальної координати гнізда; спуск і посадка на гніздо. Обгрунтовується деякий гарантований спосіб посадки квадрокоптера у гніздо. Динамічна завада (вітер) вважається детермінованою. Оптимізація процесу проводиться за критерієм якості, що задаєтьсяу вигляді інтеграла від квадрата реалізації керованого впливу. Такий критерій якості визначає витрати енергії двигуна "малої тяги", якими є двигуни квадрокоптера, що приводять у рух його вертолітні гвинти. Використовується математична модель керованого польоту дрону, а також розглядається конкретний тип квадрокоптера RCDRONE 8807. На рисунку 4.1 наведено модель квадракоптераRCDRONE 8807, що буде використана в дослідженні. 82 Рисунок 4.1 – Квадракоптер RCDRONE 8807 Цей квадрокоптер може здійснювати руху по вертикалі (зліт, посадка) та в горизонтальну площину. Для вказаного типу квадрокоптера час польоту визначається ємністю акумуляторної батареї, що забезпечує обертання гвинтів, які є керуючими впливами для здійснення заданої траєкторії руху. Розрахункова схема керованого руху зазначеного квадрокоптера, маєнаступний вигляд ( див.рис. 4.2): Рисунок 4.2 – Розрахункова схема дрону 83 Алгоритм оптимального керування. Увідповідно до теорії оптимального управління,керуючі впливи сконструюємо наступнимчином. На першому етапі підйому квадрокоптера назадану висоту h за заданий час ����н ≤���� ≤ ����1, будемо використовувати наступніпочаткові та кінцеві умови(див. вираз 4.1).: (4.1) де h – висота підйому квадрокоптера. Природно, передбачається, що ця висота більша за висоту мети. Вважатимемо, що tн=0 іxн=0, де x – вектор. Тоді вектор x(t1)має всі компоненти рівними нулю, крімкомпоненти x5=h. Умовнотраєкторія підйому квадрокоптера зображено у вигляді вертикальної прямої, але завдякиперешкоді (вітру) вона може мати і криволінійну форму. Щодо перешкод (сили вітру) припускаємо, що на всьому відрізку часу польотувона залишається постійною v(t)=v*=const і незмінною. Більш того, припускаємо, що силавітру розташована в горизонтальній площині, що відповідає реальним умовам польоту квадрокоптера. Відповідно, оптимальне за критеріємякості керуючі дії (програмне управління) має вигляд: , (4.2) де, 84 (4.3) На другому етапі горизонтального польотудо мети (див.рис. 4.3) вирішується завдання перекладуквадрокоптера з крапки над «гніздом» у крапкунад метою. Граничні умови мають такий вигляд: (4.4) Рисунок 4.3 – Схема польоту дрону до цілі та назад На третьому етапі вирішується завдання про залежність квадрокоптера над об'єктом (метою) (рис. 4.3) на відрізку часу ��2 ≤ �� ≤ ��3, при цьому граничні умови мають вигляд: 85 (4.5) Управління, що вирішує це завдання, маєвигляд: (4.6) На четвертому етапі вирішується завдання про управління, що забезпечує політ квадрокоптера від мети в точку, що лежить на вертикалі, перпендикулярну площині «гнізда».При цьому передбачається, що квадрокоптердеякий час зависає над метою, наприклад, для відеозйомки. Тоді переліт на цьомуетап починається в момент часу t3 і закінчується в момент часу t4.На останньому п'ятому етапі, на відрізку часу ��4 ≤ �� ≤ ��5, квадрокоптер спускається в «гніздо». У цьому випадку граничні умови мають вигляд: (4.7) Отже, було вдосконалено алгоритм програмного управління, що складається з п'яти управлінь, які вирішують відповідні завдання. Відомо, що так побудоване управлінняна кожному відрізку часує оптимальним за аналізованим критерієм якості. Хоча робота має теоретичний характер, пропонується спосіб посадки квадрокоптера в «гніздо», запозичений із космічної галузі, а саме, стикування космічних апаратів. Умовно схема такої посадки зображено на рисунку 4.4. 86 Рисунок 4.4 – Гарантована посадка квадрокоптера в «гніздо» Попадання квадрокоптера для заряджання – посадка в «гніздо», представляє певну труднощі, у зв'язку з необхідністювелику точність приземлення. Хоча квадрокоптер забезпечений відеокамерами, це не спрощує вирішення такого завдання. Відомо, щопри стикуванні двох космічних апаратів використовується трос, який їх з'єднує і рух відбувається завдяки втягуванню троса в один з апаратів. Це забезпечує абсолютну точність стикування. Можна трактувати трос, як деякий «якір» або «гарпун», який викидає один з об'єктів (стикується) і потрапляє в стикувальне отвір другого апарату, тому це використовується у роботі для обґрунтування можливості розв'язання різних задач на практиці. 4.4 Тестування дрону та збір результатів Для початку потрібно вийти на відкритий простір, дотримуючись місцевих правил польотів. Перевірити фізичний стан вашого дрона та навколишнього середовища відповідно до польоту та контрольного списку і виробити це звичкою перед кожним польотом. Тепер потрібно взлетіти і продовжувати політ, виконуючи ці вправи, для перевірки роботи системи: 87 Політ з боку в бік, вперед і назад. Літати в квадраті. Політ по колу/орбіті. Літати «вісімкою». Опанувати мистецтво обертання, зависання та безперервного польоту в просторі. Найважливіший момент в управлінні дроном – це зліт та посадка. Переконайтеся, що було обрано відкритий майданчик, який дозволить безпечно керувати дроном. Виберіть майданчик, де немає дерев, ліній електропередач і всього, що може перешкоджати лінії огляду. Під час зльоту слідуйте наведеному нижче переліку заходів безпеки, щоб переконатися, що ваш дрон знаходиться в оптимальному льотному стані. Спостерігайте за навколишнім середовищем і обов'язково попередьте присутніх в безпосередній близькості про те, що ви плануєте злетіти. Перед увімкненням дрона не забудьте зняти транспортувальний захист підвісу камери! Увімкніть живлення, звернувши увагу на поточний рівень заряду батареї, а також ключові налаштування дрона (наприклад важливо перевірити налаштування режиму автоматичного повернення додому: дія дрона при втраті зв'язку/висота повернення, яка повинна бути вищою за перешкоди з якими потенційно може зустрітися дрон при автоматичному поверненні). Після перевірки налаштувань дрону збільште газ настільки, щоб він піднявся на півметра/метр від землі. Поки дрон утримує позицію, продовжуйте перевіряти його працездатність як візуально, так і за допомогою програмного забезпечення. У разі виникнення проблем, ви повинні бути готові швидко посадити коптер, з чого випливає, що вам також потрібно завчасно визначити та опрацювати шляхи швидкої та впевненої посадки дрону в екстреному випадку. Якщо коптер працює правильно та погодні умови відповідають вимогам, приступайте до набору необхідної для польоту висоти. 88 Протягом усього польоту чекайте на рівень заряду батареї вашого дрона. Завжди залишайте собі додатковий час, щоб незважаючи ні на що повернути коптер до місця посадки. Варто розуміти, що під час польоту можуть виникнути непередбачувані ситуації, наприклад, якщо ви вилетіли в штиль або у напрямку вітру, то повернення до місця зльоту з більшою ймовірністю буде проти вітру, цей факт неминуче позначиться на швидкості розряду АКБ і в кінцевому рахунку ви можете просто не дотягнути до місця зльоту. Виходячи з нашої льотної практики, рекомендовано починати повернення до місця зльоту вже на 70-60% залишкового заряду, такий підхід забезпечує впевнене повернення незалежно від зовнішніх факторів та швидкості горизонтального польоту. При поверненні на 50% залишкового заряду за дотримання оптимального швидкісного режиму, найімовірніше ви повернетеся до місця зльоту з залишковим зарядом 3-4%. Ну, а при поверненні на залишковому заряді нижче 50% є ризик повернутись до місця зльоту в кращому випадку з нульовим зарядом (вирішує досвід пілотування). Також варто нагадати про те, що через саму природу літієвих акумуляторів їхній розряд в оптимальних умовах польоту зі 100% до 50% протікає повільніше, ніж з 50% до 0%. Варто це враховувати! Коли буде готовність посадити безпілотник, оголосіть усім, хто знаходиться поряд із місцем посадки, що дрон повертається назад. Підведіть коптер до посадкового майданчика, плавно знижуючи швидкість. Повільна та обережна посадка — це головне, коли йдеться про безпеку. Приземліть дрон і переконайтеся, що пропелери перестали обертатися. Коли дрон опиниться на землі і двигуни зупиняться, перш ніж переміщати дрон або знімати пропелери, вимкніть його, відключивши акумулятор. Так, і ще, відразу після посадки мотори дрону будуть гарячими, відповідно перші 2-3 хвилини не поспішайте знімати пропелери, щоб уникнути опіків. 89 Висновки після польоту. Після польоту, було наведено кроки, які нададуть можливість уникати помилок, через які дрон може зупинитися, як після першого використання, так і після двох тижнів польоту. Перелік кроків наведено нижче. 1. Не купуйте дорогий дрон з камерою, якщо ви новачок. Ваш перший безпілотник має бути невеликим і дешевим квадрокоптером для навчання,оскільки, у більшості людей перший безпілотник прослужить менше місяця. 2. Навчіться літати за шаблонами, хоча це нудно, і вам буде нетерпляче повторювати ці шаблони (квадрат, коло, цифра 8), але це найважливіші навчальні вправи для того, щоб стати досвідченим пілотом безпілотника. 3. Ви повинні мати загальне уявлення про механізм дрона та те, як він літає.Тобто, необхідно отримати певні технічні знання, щоб мати змогу з’ясувати будь-які проблеми, які виникають у вашому дроні під час польоту, і надати першу відповідь на них. 4. Дуже добре вивчити кнопки Trim. Будьте впевнені за допомогою дистанційного керування та інтерфейсу програмного забезпечення для польоту. 5. Влаштуйтеся комфортно, керуючи дроном, поки він дивиться в інший бік, щоб ви могли літати високо та далеко за межами видимої видимості. 6. Не літайте в приміщенні, коли ви на тренованні. Завжди практикуйте польоти на відкритій місцевості рано вранці. 7. Завжди майте при собі Контрольний лист польоту та перевіряйте його відповідним чином перед зльотом і після приземлення 90 4.5 Висновки до розділу 4 В четвертому розділі було обрано за приклад найпростіший квадракоптер, за допомогою якого було переверіно, як працює система VLOS, а також було проаналізовану роботу системи в різних режимах польоту, описано основні принципи керування дроном та його функції, та надано певні корисні поради для управління безпілотним літальним апаратом, які допоможуть простіше, а найголовніше безпечніше, користуватися цією системою. За допомогою проведених розрахунків було вдосконалено систему керування дроном, що було використано в експерименті. Використовувати дрон потрібно тільки за призначенням, так як його нераціональне застосування, може завдати дуже багато проблем, зокрема і безпекових, як і для пілота та учасників його запуску, так і для зовсім сторонніх осіб. 91 ВИСНОВКИ В даній кваліфікаційній роботі магістра було досліджено систему, що зосереджена на концепції мультиплатформенної CUS, яка складається з групи міні-дронів, що діють як автономна та кооперативна система. Для того, щоб оцінити здійсненність цієї концепції, було надано систематичний огляд основних технологічних компонентів: зондування, пом’якшення та управління. Аналіз підтвердив ефективність запропонованої системи, а також підкреслив необхідність децентралізації командно- адміністративних операцій. Крім того, у роботі булорозглянуто деякі ключові проблеми з точки зору координації команди, комунікаційної мережі та системи моделювання. Такожу роботі було розглянуто придатність груп безпілотників для рішень CUS, що було підтверджено аналізом найсучасніших досліджень у сфері автономних багатоагентних систем і кооперативної робототехніки. Крім того, деякі поточні міжнародні проекти розробляють, як кооперативні рішення на основі безпілотників для спостереження та додатків ситуаційної обізнаності, так і кооперативні CUS на основі безпілотників. При дослідженні в кваліфікаційній роботі магістра групи міні-дронів розглядалися як еталонна підсистема гібридної CUS. Цей вибір був зумовлений кількома перевагами з точки зору мобільності, розширення покриття, гнучкості розгортання, координації команди, автоматизованого прийняття рішень, нейтралізації та масштабованості. Придатність груп безпілотників для рішень CUS також була підтверджена аналізом найсучасніших досліджень у сфері автономних багатоагентних систем і кооперативної робототехніки. 92 Крім того, деякі поточні міжнародні проекти розробляють як кооперативні рішення на основі безпілотників для спостереження та додатків ситуаційної обізнаності, так і кооперативні CUS на основі безпілотників. Зрештою, реалізація кооперативної CUS на базі безпілотників породжує кілька технологічних проблем з точки зору координації команди, мережі командного зв’язку та системи моделювання команди. Усі ці проблеми також пов’язані з переробкою деяких методів виявлення, класифікації, відстеження та систем пом’якшення з метою максимізації продуктивності та ефективності шляхом використання основної координаційної мережі команди. В майбутньому ці дослідження допоможуть у застосуванні детального проектування, визначення розміру та конфігурації кооперативної архітектури на основі безпілотників для конкретного сценарію (наприклад, вторгнення в критичну інфраструктуру, наприклад аеропорти), а також попереднього впровадження та тестування базових можливостей (скоординоване виявлення вторгнень, спільне відстеження, тощо). 93 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ БПЛА – Безпілотні літальні апарати. УЦА – Управління цивільної авіаціїї BVLOS – За межами прямої видимості CUS–Система боротьби з безпілотниками RP – Віддалене пілотування RPA – Дистанційно керований літальний апарат (те саме значення, що й UAV або UA) RPAS – Дистанційно керована авіаційна система RPAS (те саме, що й UAS) UA – Безпілотний літальний апарат (те саме, що й RPA) UAS – Безпілотна літальна система (те саме значення, що й RPAS) UOC –Сертифікат оператора безпілотного літального апарату VLOS – Візуальна лінія видимості VMC – Візуальні метеорологічні умови 94 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Classificationsapplicationsanddesignchallengesofdrones[Electronic resource]. – Access mode: https://www.researchgate.net/publication/316673697 _Classifications_applications_and_design_challenges_of_drones_A_review 2. Unmanned_aerial_vehicle[Electronic resource]. – Access mode: https://en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_aerial_vehicle 3. CAP 722: Unmanned Aircraft System Operations in UK Airspace - Guidance– https://publicapps.caa.co.uk/modalapplication.aspx 4. Hassanalian, M.; Abdelkefi, A. Classifications, applications, and design challenges of drones: A review. Prog.Aerosp. Sci. 2017, 91, 99–131 – https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0376042116301348 5. Lykou, G.; Moustakas, D.; Gritzalis, D. Defending Airports from UAS: A Survey on Cyber-Attacks and Counter-Drone Sensing Technologies. Sensors 2020, 20,3537. 6. Lopez, J.; Royo, P.; Barrado, C.; Pastor, E. Modular avionics for seamless reconfigurable UAS missions. In Proceedings of the 2008 IEEE/AIAA 27th Digital Avionics Systems Conference, St. Paul, MN, USA, 26–30 October 2008; pp. 1.A.3-1–1.A.3-10.https://doi.org/10.1109/DASC.2008.4702748 7. Beaudoin, L.; Gademer, A.; Avanthey, L.; Germain, V.; Vittori, V. Potential Threats of UAS Swarms and the Countermeasure’s Need. In Proceedings of the European Conference on Information Warfare and Security (ECIW), Tallinn, Estonia. 8. Gigante, G.; Pascarella, D.; Luongo, S.; Di Benedetto, C.; Vozella, A.; Persechino, G. Game-theoretic approach for the optimal configuration 95 computing of an interoperable fleet of unmanned vehicles. Expert Syst. 2018https://doi.org/10.1111/exsy.12293 9. Kang, H.; Joung, J.; Kim, J.; Kang, J.; Cho, Y.S. Protect Your Sky: A Survey of Counter Unmanned Aerial Vehicle Systems. [https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3023473] 10.Pozniak, M.; Ranganathan, P. Counter UAS Solutions through UAV Swarm Environments. In Proceedings of the 2019 IEEE International Conference on Electro Information Technology (EIT), Brookings, SD, USA, 20–22 May 2019; pp. 351–356 [https://doi.org/10.1109/EIT.2019.8834140] 11.JEY-CUAS, Joint European System for Countering Unmanned Aerial Systems. Available online: https://ec.europa.eu/defence-industry- space/system/files/2021-06/EDIDP2020_factsheet_CUAS_JEY-CUAS.pdf (accessed on 13 February 2022). 12.Keeping a Watchful Eye on Low-Flying Unmanned Aerial Systems in Cities. Available online: https://www.darpa.mil/news-events/2016-09-13 (accessed on 13 February 2022). 13.Liu, Q.; He, M.; Xu, D.; Ding, N.; Wang, Y. A Mechanism for Recognizing and Suppressing the Emergent Behavior of UAV Swarm.Math.Probl.Eng. 2018, 2018, 6734923. 14.Brust, M.R.; Danoy, G.; Stolfi, D.H.; Bouvry, P. Swarm-Based Counter UAV Defense System. Discov.Internet Things 2021. 15.Robinson, M. Knocking My Neighbors Kids Cruddy Drone Offline. DEF CON 23. Available online: https://academic.csuohio.edu/yuc/mobile/GPS- Knocking-My-Neighbors-Kid-Drone-compressed.pdf (accessed on 4 June 2021). 16.Brust, M.R.; Danoy, G.; Bouvry, P.; Gashi, D.; Pathak, H.; Goncalves, M.P. Defending against Intrusion of Malicious UAVs with Networked UAV 96 Defense Swarms. In Proceedings of the 2017 IEEE 42nd Conference on Local Computer Networks Workshops (LCN Workshops), Singapore, 9 October 2017. 17.Khan, A.; Rinner, B.; Cavallaro, A. Cooperative robots to observe moving targets. IEEE Trans. Cybern. 2016, 48, 187–198. 18.КамінськийА.Р. Дослідження системи управління безпілотного літального апарату /А.Р. Камінський, Т.В. Миронюк / Десята Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми інформатизації», Черкаси, 24-25 листопада 2022р. Том2: секції 4. ЧДТУ,НТУ «ХПІ», ВА ЗС АР,УтіГН, ДП «ПД ПКНДІ АП», 2022. – С. 11.