eVazduhoplovstvo: Kompjuterska vizija kao lijek komercijalnoj avijaciji za slabosti satelitskih navigacionih signala

AVIOPORTAL je pokrenuo projekat “eVazduhoplovstvo” sa ciljem promocije vazdušnog saobraćaja, sigurnosti i bezbjednosti u vazdušnom saobraćaju. Svake nedjelje ćemo obraditi neki termin, zanimljivost, predstaviti pojedinu instituciju ili organizaciju iz svijeta vazduhoplovstva. Ovo je još jedna tema iz seta planiranih i postavljenih projektnim zadatkom.

Istraživački projekat IMBALS finansiran od strane Evrope, koji vodi belgijski ScioTeq, planira da oformi novu tehnologiju za određivanje položaja aviona tokom prilaska i slijetanja, nezavisnu od osjetljivih satelitskih navigacionih signala. Ovaj projekat će demonstrirati autonomnu tehniku ​​navođenja slijetanja koja se temelji na tehnologiji kompjuterske vizije umjesto oslanjanja na GPS satelite, čineći kritični prilaz i faze slijetanja nezavisnim od vanjskih osjetljivih signala. 

Podsjetićemo vas da je kompjuterska vizija (eng. Computer Vision) oblast čiji je cilj da omogući računarsko razumevanje slika i videa u cilju automatizovanja čovekovog vizuelnog sistema.  Prilikom implementacije sistema kompjuterske vizije koriste se metodi digitalne obrade podataka, mašinskog učenja i/ili geometrije, a primjeri njene upotrebe se mogu naći u automatskoj detekciji objekata i događaja, rekonstrukciji slika i prostora…i – projektu koji vam danas predstavljamo.

Potreba za autonomijom

Evropska agencija za sigurnost u vazduhoplovstvu (EASA), odgovorna za bezbjednost i propise u evropskom vazduhoplovstvu, izdala je upozorenje 17. marta u vezi s uočenim smetnjama satelitskih navigacionih signala u velikim područjima od istočne Finske preko istočne Evrope do severnog Iraka. Poremećaji signala su navodno doveli do pogrešnog određivanja položaja aviona, što može dovesti u zabludu letačku posadu i druge sisteme aviona koji koriste informacije o položaju. Satelitska navigacija (npr. GPS) se sve češće koristi kao pomoć u navigaciji tokom prilaza i slijetanja, što je još uvijek najkritičnija faza leta u kojoj postoji malo prostora za greške. Poremećaj signala tokom ove faze može imati katastrofalne posljedice. 

Foto:ScioTeq

Srećom, možemo računati na mnoge bezbjednosne odredbe u sistemima i procedurama koje bi, uz dobro obučenu letačku posadu, spriječile da se katastrofa dogodi. U isto vrijeme, moramo priznati da su bezbjednosne granice ugrožene takvom ranjivošću i, kada se oslanjamo na ljudsku intervenciju, uvijek postoji mogućnost ljudske greške. Pored uticaja na bezbjednost, ovi poremećaji signala imaju i ekonomski i ekološki uticaj jer su pogođeni letovi morali da prekinu prilaz i da traže alternativni aerodrom ili se vrate u mjesto polijetanja (sa čim putnici sigurno ne bi bili oduševljeni, ali ni aviokompanije kojima ova situacija pravi dodatni trošak). 

Zbog svega navedenog industrija prepoznaje veliku vrijednost u smanjenju zavisnosti komercijalne avijacije od satelitskih navigacionih signala, ili još šire – od bilo kakvih spoljnih “pomagala” što možemo prevesti i kao povećanu autonomiju aviona. Tehnologija kompjuterskog vida jedno je od najperspektivnijih sredstava za postizanje tog cilja.

Brojne situacije tokom konflikta u Ukrajini su dokazale da ometanje GPS signala može poremetiti operacije komercijalne avijacije, Foto:ScioTeq

Uzroci problema sa satelitskim signalima

Satelitski navigacioni sistem koji se najčešće koristi u civilnom vazduhoplovstvu (tj. GPS proizveden u SAD) prvobitno je zamišljen u vojne svrhe. Satelitska navigacija ima veliku vrijednost u vojnom kontekstu: vrlo je precizna, dostupna je svuda u bilo koje vrijeme (osim ako nije zaglavljena) i vrlo je zgodna, a i laka za korištenje kada imate adekvatnu opremu. Mnogi savremeni sistemi naoružanja obezbjeđuju visoku preciznost i autonomiju zahvaljujući satelitskoj navigaciji. Očigledno, visoki je prioritet u sukobu uskratiti protivniku korištenje satelitske navigacije i to je nešto što će se pokušavati sa obje strane linije fronta.

S jedne strane, SAD bi možda želele da spreče ruske snage da iskoriste prednosti američkih satelitskih navigacionih signala (GPS). U tom cilju bi svim korisnicima mogli uskratiti korištenje tačnog GPS signala, osim vlastitih i savezničkih vojnih korisnika koji imaju specifičan ključ za dekodiranje. U vojnoj terminologiji se ova pojava naziva obmanjivanje. S druge strane, Rusija možda želi da spriječi ukrajinske snage da iskoriste prednosti bilo kojeg sistema satelitske navigacije. Stoga Rusija može poremetiti signal svim korisnicima. Vojni profesionalci bi ovo nazvali ometanje.

U oba slučaja, bilo koji civilni korisnik unutar pogođenih područja više ne bi imao pouzdan signal, što bi uticalo i na navigacione sisteme komercijalnih aviona. Poremećaji u ovom slučaju ne prestaju na geopolitičkim granicama, već se protežu na velika područja koja nisu direktno uključena u sukob. Ometanje ili obmanjivanje može uticati na signale tako da prijemnik i dalje proizvodi poziciju, bez obavještavanja korisnika da je greška u prikazu pozicije mnogo iznad granice dozvoljenog a to je upravo ono što se ne smije tolerisati u fazi prilaza i sletanja.

 Foto:ScioTeq

IMBALS rješenje

The IMage BAsed Landing Solution (i.e. the wording behind the acronym) ili Rješenje za slijetanje zasnovano na slici, sastoji se od sistema kamera i Image Processing Platform (IPP) tj. Platforme za obradu slike. IPP prima slike iz kamere i izdvaja informacije iz tih slika. Tokom prilaza i slijetanja, IPP detektuje pistu na slici i tumači perspektivu kako se ta pista pojavljuje na slici. Naravno, sve vrijeme pilot kontinuirano procjenjuje svoju poziciju u odnosu na pistu.

IPP je u mogućnosti da odredi čitavu 6-dimenzionalnu pozu aviona u odnosu na pistu (tj. udaljenost od piste, visinu iznad piste, bočno odstupanje od produžene središnje linije piste, zakrenutost aviona u odnosu na svoju osu, nagib i ugao aspekta u odnosu na produženu središnju liniju piste). Postoji nekoliko načina za iskorišćavanje izlaznih podataka IPP-a. U svakom slučaju, nezavisnost ovih podataka od bilo kog drugog sistema ili signala je izuzetno važna, posebno s obzirom na ranjivost signala koju smo već opisali u tekstu. Izlaz IPP-a bi se mogao koristiti za validaciju informacija (pozicije) dobijenih iz satelitske navigacije, na primjer, omogućavajući sistemu da odbaci pogrešne podatke o poziciji koje daje prijemnik satelitske navigacije.

Jasno je da su atmosferske smetnje poput magle, kiše ili snijega ključna ograničenja današnjeg rješenja za slijetanje zasnovano na slici (kao što je to za ljudski vid). Međutim, dugoročno gledano, upotrebom infracrvenih kamera i drugih senzora bi se moo zaobići ovo ograničenje.

Status projekta IMBALS

Projekat IMBALS je u četvrtoj i posljednjoj godini realizacije. Projektni partneri, Sol.One i Univerzitet u Levenu(Belgija), blisko sarađuju na validaciji tehnologija i verifikaciji IPP-a u skladu sa njegovim zahtjevima. Oni rade zajedno sa Airbusom na integraciji i testiranju IPP prototipova u sistem avionike Disruptive Cockpit u okviru demonstratora Clean Sky 2 Large Passenger Aircraft. Oni testiraju IPP sa simuliranim i stvarnim videom zbog komplementarnih prednosti i ograničenja dvije strategije.

Projekat IMBALS će do kraja 2022. godine pružiti snažnu tehnološku bazu zajedno sa vrijednim uvidima u izazove i potencijal kompjuterske vizije za prilaz i navođenje aviona. Partneri su započeli istraživanje narednih koraka kako bi unaprijedili vrhunsku tehnologiju u pravcu proizvoda i njegove certifikacije izvan IMBALS projekta. Međutim, obim implementacije ovog sistema neće zavisiti samo od napretka u tehnologiji, već i od napretka u propisima o sertifikaciji.

Trenutni opšteprihvaćeni industrijski standardi koji se koriste za sertifikaciju složenih sistema avionike ne pružaju dobru osnovu za uvođenje ovakvih rješenja. Stoga je očekivano da će proći nekoliko godina prije nego što se slijetanje zasnovano na slici može sertifikovati i primijeniti. Do tada će projekti poput IMBALS-a utabati put do toga, a avio-operateri će ublažiti rizike kao što je predloženo u biltenu EASA-e. 

Podjelite objavu putem telefona:

Pravila komentarisanja:

Poštujući načelo demokratičnosti, kao i pravo građana da slobodno i kritički iznose mišljenje o pojavama, procesima, događajima i ličnostima, u cilju razvijanja kulture javnog dijaloga, na Portalu nijesu dozvoljeni komentari koji vrijeđaju dostojanstvo ličnosti ili sadrže prijetnje, govor mržnje, neprovjerene optužbe, kao i rasističke poruke. Nijesu dozvoljeni ni komentari kojima se narušava nacionalna, vjerska i rodna ravnopravnost ili podstiče mržnja prema LGBT populaciji. Neće biti objavljeni ni komentari pisani velikim slovima i obimni "copy/paste" sadrzaji knjiga i publikacija. Zadržavamo pravo kraćenja komentara.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *