Ruolo UAS nellambito Osservazione Terrestre

L’utilizzo dei Velivoli senza Pilota
nell’ambito dell’Osservazione Terrestre
Simone DURANTI, Cristiano MONTRUCCHIO, Francesco BERNARDI
Alenia Aeronautica
4 Maggio 2011
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Sommario
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Introduzione generale
–
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–
–
•
Definizioni
Classificazione
Applicazioni
Evoluzione
Due esempi “ a campione”, nell’ambito dell Oss. Terrestre
1.
2.
Rilievo del Territorio – mini UAS
Sorvelianza Marittima – MALE UAS
•
Ruolo della simulazione e utilizzo dei GIS
•
Breve filmato
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Definizioni
- Comunemente “droni” o “Velivoli senza Pilota”
- In Italia: “APR”, Aeromobili a Pilotaggio Remoto
(Lg
178/2004)
• Piattaforma volante
- Universalmente noti come
• Stazione di Controllo
- UAV Unmanned Aerial Vehicles
- UAS Unmanned Aircraft Systems
• Network / Comunicazioni
• Payload
• Supporto Logistico
• Elemento umano elemento centrale, nel gestire un sistema
complesso, a prescindere dal livello di automazione del sistema
“Non vi è velivolo più pilotato di un sistema senza pilota”
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UOMO
Velivoli senza Pilota
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Classificazione
MALE : Medium Altitude Long Endurance
HALE : High Altitude Long Endurance
100000
Quota Operativa [m]
10000
1000
Mini
UAS
100
MALE
l UAS
a
c
i
t
c
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UAS
HALE
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1
0,1
1
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Massa al Decollo [kg]
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Applicazioni Civili/Commerciali e Homeland Security
OSSERVAZIONE
TERRESTRE
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Fotogrammetria (es: Agricoltura di Precisione)
Rilievo Topografico, generazione DTM
Sorveglianza e monitoraggio Pipelines
Sorveglianza Marittima e Costiera
Monitoraggio Ambientale
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Evoluzione
-
Prime soluzioni durante WWII (o forse prima), ambito militare
-
11/9/2001 “War On Terror” Campagne in Afghanistan e Iraq:
gli UAS si affermano e divengono insostituibili negli scenari operativi militari.
Nuovo ruolo di sorveglianza persistente e ricognizione
-
Mercato Militare consolidato
-
Mercato Civile/Commerciale in espansione, anche in nicchie “cost-driven”
-
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-
Spin-Off di tecnologie e sistemi militari , sicure ed elevate potenzialità DUALI
-
Emerge la classe dei MiniUAS, che giova dell’abbattimento dei costi
dell’elettronica di consumo (schede di controllo, microprocessori,
servomeccanismi, ricevitori GPS, etc)
Problematica dell’inserimento degli UAS negli spazi aerei non
segregati: I mercati civili / commerciali che si apriranno per primi sono
quelli dei MiniUAS (worldwide) e dei velivoli pesanti nei paesi con restrizioni
normative meno stringenti (p.es. con vaste aree non popolate)
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Esempio #1
100000
Applicazione: Rilievo del Territorio
Quota Operativa [m]
10000
1000
Mini
UAS
100
MALE
l UAS
a
c
i
t
c
a
T
UAS
HALE
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1
0,1
1
10
100
1000
Massa al Decollo [kg]
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Mini UAS
La classe dei Mini UAS sta affacciandosi per prima al mercato
commerciale
– EASA (Agenzia Europea Sicurezza Aerea): Normative nazionali per
sistemi < 150 kg; in elaborazione circolare ENAC, comprensiva di
norme per il lavoro aereo
– Semplicità operative e ridotti costo di acquisizione e operativi
– Costo-efficacia rispetto a metodologie consolidate
– Generalmente vincolati ad operazioni in linea di vista ottica
dall’operatore Nicchia di applicazioni accumunate da carattere di
località (raggio di ~1 km, superfici 3 km2 (300 ettari)
– Ruolo primario delle Piccole/Medie imprese
Applicazioni (fra le altre):
• Fotogrammetria / Fotografia aerea
• Rilievi Topografici
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Applicazioni:
Fotogrammetria (Es. per Agricultura)
Payload: Pentax Optio A40
12 Mpixel, 150 gr
Risoluzione spaziale:
15 cm @ 650 m
5 cm @ 220 m
Danneggiamento coltura legumi da passaggio alci
Sistema CropCAM
(informazioni da www.cropcam.com www.cropcam.com)
Dimensioni:
Quota:
Controllo:
Autonomia:
Costo:
Commercializzazione:
2.4 m - 3 kg
100 - 600 m
Automatico GPS
Manuale Backup
1h
~ 10 k$
2005
• Sistema di prima generazione
• Basso costo, valido per analisi qualitativa di immagini aeree
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Applicazioni:
Mapping (Es. 3D Digital Terrain Models)
Payload: Ricoh GR Digital III
10 Mpixel, 218 gr
Lenti Calibrate
Risoluzione spaziale:
5 cm @ 650 m
Sistema GateWing X100
(informazioni da www.gatewing.com)
Dimensioni:
Quota:
Controllo:
1.0 m – 1.9 kg
100 - 600 m
Automatico GPS
Pianificazione Automatizzata
Autonomia:
30 min, 2 km2, 400 immagini
Commercializzazione: Fine 2010
Costo:
~ 50 k$
Training:
2 gg
• Precursore classe velivoli “Bird-size”, intrinsecamente sicuri
• Costo confrontabile ad apparecchiature topografiche professionali
• Commercializzato come alternativa a Laser Scanner
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Esempio #2
Applicazione: Sorveglianza Marittima
100000
Quota Operativa [m]
10000
1000
Mini
UAS
100
MALE
l UAS
a
c
i
t
c
a
T
UAS
HALE
10
1
0,1
1
10
100
1000
Massa al Decollo [kg]
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10000
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Esempio Dimostratore MALE:
Sky-Y di Alenia Aeronautica
1° volo: 20 June 2007
Record Europeo : 8+ ore di autonomia di volo
Selex Galileo EOST 45
Selex Galileo EOST 45
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EO/IR Stabilized Turret
EO/IR Stabilized Turret
Stabilisation (4 axis) ….... 20 µrad
Stabilisation (4 axis) ….... 20 µrad
Sensors:
Sensors:
IR Camera (2 FOV) 3 – 5 µm
IR Camera (2 FOV) 3 – 5 µm
Color
TV Camera Visible
Color TV Camera Visible
Spotter ........…..…. Visible
Spotter ........…..…. Visible
Laser Designator (option)
Laser Designator (option)
Weight ……………………. 35 Kg
Weight ……………………. 35 Kg
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Dimostratori Tecnologici
I dimostratori tecnologici di Alenia Aeronautica sono strumenti per agevolare la maturazione
delle tecnologie abilitanti lo sviluppo di prodotti
Sky-X, UAV technologies demonstrator
Sky-Y, MALE & Surveillance
technologies demonstrator
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Tactical Control Station
nEUROn, UCAV technologies
demonstrator
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2009-2010 Sky-Y in Italia
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Sorveglianza Marittima
• La sorveglianza sul mare è una delle attuali necessità più rilevanti e
complessa, dettata sia dalla situazione geopolitica generale che dal
ruolo dell’Italia nel Mediterraneo (protezione dei confini e dei flussi)
• La necessità di ottenere una “situation awareness” generale su terra
e mare riguarda tutti gli stakeholder nazionali
• La soluzione può essere una rete di Comando e Controllo che
integri sistemi di superficie e volanti, tra cui gli UAS, impiegati in
maniera intensiva e persistente
• Nell’autunno 2010 Alenia Aeronautica ha condotto con Sky-Y una
dimostrazione iniziale delle capacità degli UAS nell’ambito della SM
per il Joint Research Center della Comunità Europea, Instituto
per la Protezione e Sicurezza del Cittadino, Maritime Affairs
(MARE)
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Dimostrazione Sorveglianza Marittima
Dimostrazione
Esercizio di scoperta, inseguimento e
classificazione di piccole imbarcazioni,
congiuntamente all’acquisizione di
immagini satellitari SAR dello stesso
scenario
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29 Ottobre 2010
Porto Corallo, Sardegna Sud-Orientale
Due imbarcazioni (gommone 8m e
peschereccio 16 m)
Passaggio satellite TerraSAT
05:28UTC
UAS: Sky-Y, con payload EO/IR d
Selex Galileo, deployment da
Decimomannu
Sperimentati diversi Concept of Use
(CONUSE) relativi alla Sorveglianza
Marittima e Costiera
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Dimostrazione Monitoraggio Ambientale per ProCIV
Satellite
Centro
Operativo
SSC
GCS
GCS
Falco
GCS
D - Fly
GCS
GCS
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SMAT
Sistema Monitoraggio Avanzato Territorio
Piemonte, Autunno 2011
3 UAS in volo
Disseminazione Informazione
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UAS e simulatori di volo
FASE DI SVILUPPO
I simulatori consentono di verificare e
ottimizzare la configurazione in ambiente
altamente integrato e rappresentativo :
FASE OPERATIVA
In fase operativa, la simulazione supporta il
training degli operatori:
•
simulazione accurata del velivolo e
dell’ambiente operativo, per la valutazione
degli aspetti sia funzionali che
prestazionali
•
flessibilità di configurazione per consentire
la sperimentazione di diverse soluzioni in
corso di sviluppo
PECULIARITA’ per gli UAS
•
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simulazione e verifica delle latenze nella
catena di comando e controllo del velivolo
sviluppo di simbologia peculiare (es.
simboli predittivi)
sviluppo di funzionalità di gestione di
capacità autonome
messa a punto di procedure peculiari (es.
lost link)
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–
Simulatore di Volo per il Remote Operator
Simulatore di Missione (crew coordination)
Embedded training in GCS
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UAS ed utilizzo GIS
Tecnologie GIS fondamentali in ambito UAS:
• Mission Planning e Replanning – in fase di
pianificazione della missione e durante il volo
• Sensors Management da parte del Sensors
Operator
• Situational Awareness
•Mappe 2D raster e vettoriali
•Synthetic Vision 3D
•Augmented Reality
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Conclusioni
• Gli UAS sono e saranno sempre più assets importanti nell’ambito
dell’Osservazione Terrestre
• Applicazioni Civili/Commerciali e di Homeland Security stanno
emergendo, affiancandosi al già consolidato mercato militare
• Tra queste si distingue la Sorveglianza Marittima e del Territorio per
attualità e compatibilità con le peculiarità degli UAS MALE
• Alenia Aeronautica ha maturato le capacità per sviluppare prodotti
UAS, ed opera Dimostratori Tecnologici, a disposizione per
dimostrazioni di applicazioni innovative
• La simulazione e i GIS sono tecnologie fondamentali nell’ambito dei
sistemi roboyici, e dei velivoli unmanned in particolare
GRAZIE !
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