Kuinka turvata taivas dronejen aikakaudella?

Blogit
Vasilii Semkin
drone flying

Dronejen kehitys on edennyt siihen pisteeseen, jossa autot olivat 1960-luvulla ja älypuhelimet tämän vuosituhannen alussa – matka on vasta alkanut, mutta 10-20 vuoden kuluttua dronet ovat kenties kaikkialla. Yhteiskuntamme hyötyy tästä teknologiasta, mutta samalla on vältettävä sen väärinkäyttöä. VTT edistää turvallisuutta kehittämällä keinoja dronejen havainnointiin ja tunnistamiseen.

Dronet ovat olleet harrastukseni jo pitkään. On kiehtovaa, kuinka rajattomasti niillä on sovellusmahdollisuuksia. Droneja voidaan käyttää joustaviin ja kustannustehokkaisiin kuljetuksiin, tuholaistorjuntaan maanviljelyksessä, rakennusten lämpövuotojen tunnistamiseen tai ilmakuvaukseen elokuvatuotannossa – vain joitain esimerkkejä mainitakseni. 

Dronet voivat osoittautua elintärkeiksi kriisitilanteissa, kuten nyt Covid-19-pandemian aikana. Ne soveltuvat esimerkiksi lääkkeiden toimittamiseen ja valvontatehtäviin. Poliisi voi hyödyntää droneja nopeassa monitoroinnissa ja katupartioinnissa, hälytysajoneuvot liikenteen tarkkailussa ja ruuhkien välttämisessä. Katastrofialueilla dronet tarjoavat varajärjestelmän matkapuhelinverkoille. Käytämme jo droneja 5G-verkon käytön optimointiin.

Huomio yleiseen turvallisuuteen

Mahdollisuudet ovat huikeat, mutta dronejen väärinkäyttö voi myös vaarantaa yleisen ja kansallisen turvallisuuden. Tieliikennettä ja moottoriajoneuvojen käyttöä säädellään yhteiskunnassamme tehokkaasti, mutta droneilta vastaava yleinen sääntely puuttuu. Niiden käyttöön liittyy silti rajoituksia, erityisesti luvanvaraisilla alueilla.

Matkoillani olen huomannut, että dronen lennättämiseen vaadittavien lupien saaminen on joskus monimutkaista eivätkä kaikki huolehdi asiasta. Osa dronen lennättäjistä ei edes tiedä määräyksistä, vaan saattaa rikkoa niitä tahtomattaan. Tämä on hyvä esimerkki mahdollisesta ongelmasta.

Nämä havainnot herättivät kiinnostukseni dronejen turvallisuutta parantavien ratkaisujen kehittämiseen. Tutkimustyöni radiotaajuustekniikan parissa antoi mahdollisuuden viedä ideaa eteenpäin. 

Onko se lintu? Onko se drone?

Turvallisuusriskien hallitseminen edellyttää, että tunnistamme dronet tehokkaasti. Dronet ovat suhteellisen pieniä, joten niitä on vaikeampi havaita kuin vaikkapa autoja. Tunnistaminen voi perustua esimerkiksi visuaaliseen, auditiiviseen tai radiotekniseen havainnointiin. Työmme VTT:llä painottuu jälkimmäiseen.

Tutkat ovat erinomainen väline dronejen havaitsemiseen, mutta ne saattavat myös antaa vääriä hälytyksiä – lintu voidaan esimerkiksi tulkita droneksi. Erehdysten välttämiseksi tarvitsemme dataa dronejen ominaisuuksista. 

Mittasimme erilaisten dronejen ominaisuuksia kaiuttomassa kammiossa. Droneja valmistetaan eri kokoisina ja muotoisina sekä erilaisista materiaaleista, joten mittasimme useita erilaisia malleja. Tämän jälkeen loimme avoimen tietokannan, johon mittausdata koottiin.

Erilaisia droneja valmiina mitattaviksi kaiuttomassa kammiossa.
Erilaisia droneja valmiina mitattaviksi kaiuttomassa kammiossa.

Avointa dataa varmaan tunnistamiseen

Projektissa kerätty data on avointa kaikille ja sitä voidaan verrata todellisiin havaintoihin dronen ja sen mallin tunnistamiseksi. Tämän aihepiirin kehittäminen VTT:llä jatkuu kenttämittauksilla kaupunkiympäristössä. Datan avulla voidaan myös luoda algoritmejä, jotka helpottavat dronejen tunnistamista. Kun luvattomat dronet pystytään havaitsemaan, niihin voidaan kohdistaa torjuntatoimia – esimerkiksi katkaisemalla yhteys lennättäjään tai kuljettamalla drone pois verkon avulla. 

Työskentelen parhaillaan lisäksi dronejen keskinäisen sekä dronen ja maan välisen viestinnän kehittämiseksi. Selvitämme radiokanavien ominaisuuksia droneihin perustuvan mittausjärjestelmän avulla sekä kehitämme droneihin integroitavia antenniryhmiä millimetriaaltojen taajuuksilla. VTT tutkii lisäksi uusia mahdollisia sovelluksia, kuten dronejen integroimista autoihin tai niiden hyödyntämistä viranomaisviestinnässä.

Lisätietoja

Työmme tulokset on julkaistu IEEE Access -julkaisussa (erityisteema aiheesta “Millimeter-wave and Terahertz Propagation Channel Modeling and Applications”). Artikkeli ja mittaustiedot ovat saatavilla osoitteessa: https://ieeexplore.ieee.org/document/9032332.

Jaa