Обеспечение безопасности при эксплуатации беспилотных летательных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), также известные как дроны или беспилотники, получают всё большее практическое применение в современном обществе, в том числе как инструменты реализации концепций «умного города», «умного здравоохранения», «умной индустрии», Интернета вещей, 3D‑картографии, цифрового транспорта. Но, в настоящий момент, применение БПЛА на определённых объектах, в том числе и транспортной инфраструктуры (ОТИ), в первую очередь, в аэропортах, невозможно в силу существующих ограничений, вызванных угрозами безопасности, возникающими при полёте БПЛА.

Авторами в данной работе была поставлена цель предложить решение, позволяющее начать эксплуатацию беспилотных летательных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры, в настоящий момент закрытых для полётов БПЛА.

Для достижения цели работы, с применением анализа и синтеза, сравнения и обобщения, сформулированы факторы и условия безопасного применения БПЛА на ОТИ, с учётом которых разработаны метод повышения безопасности движения беспилотных летательных аппаратов и реализующая его система контроля маршрутов беспилотных летательных аппаратов.

Предложенная система делает возможным безопасно применять БПЛА на ОТИ за счёт ограничения зоны их полёта строго в обозначенном коридоре, что позволяет исключить угрозу столкновения БПЛА с другими транспортными средствами (ТС), эксплуатируемыми на ОТИ, опасными элементами ОТИ, людьми и т.д.

Для функционирования системы не требуется электроэнергия, что позволяет внедрять систему без создания вспомогательной энергообеспечивающей инфраструктуры.

Практическое применение предложенной системы и, как следствие, внедрение большего количества возможностей, возникающих при применении БПЛА, способно генерировать на объектах транспорта принципиально новые технологические процессы и структуры, что является одним из направлений создания транспортной инфраструктуры следующего поколения, основанной на IoT и искусственном интеллекте.

1. Alsamhi, S. H., Ma, O., Ansari, M. S., Gupta, S. K. Collaboration of Drone and Internet of Public Safety Things in Smart Cities: An Overview of QoS and Network Performance Optimization. Drones, 2019, Vol. 3, No. 1, p. 13. DOI: https://doi.org/10.3390/drones3010013.

2. Amukele, T. K., Hernandez, J., Snozek, C. L. H., Wyatt, R. G., Douglas, M., Amini, R., Street, J. Drone Transport of Chemistry and Hematology Samples Over Long Distances. American Journal of Clinical Pathology, 2019, Vol. 148 (5), pp. 427–435. DOI: 10.1093/ajcp/aqx090.

3. Faramondi, L., Oliva, G., Ardito, L., Crescenzi, A., Caricato, M., Tesei, M., Muda, A., Setola, R. Use of Drone to Improve Healthcare Efficiency and Sustainability. MIPRO 2019, 42nd International Convention, Opatjia, Croatia, 20–24 May, 2019. SSRCI – Smart, Sustainable and Resilient Cities and Infrastructures. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Gabriele_Oliva/publication/334521353_Use_of_Drone_to_Improve_Healthcare_Efficiency_and_Sustainability/links/5d2f4e4d92851cf4408cc008/Use-of-Drone-to-Improve-Healthcare-Efficiency-and-Sustainability.pdf. Доступ 21.01.2020.

4. Lievin, B. A., Bugaev, A. S., Ivashov, S. I., Razevig, V. V. Distantly piloted aircrafts and the track security. World of Transport and Transportation, 2013, Vol. 11, No. 2, pp. 152–157. [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/354/610. Доступ 21.01.2020.

5. Innovative applications of drones for ensuring safety in transport. Horizon 2020 Website. [Электронный ресурс]: https://ec.europa.eu/info/funding-tenders/opportunities/portal/screen/opportunities/topic-details/mg‑2-8-2019. Доступ 21.01.2020.

6. Goodchild, A., Toy, J. Delivery by drone: An evaluation of unmanned aerial vehicle technology in reducing CO2 emissions in the delivery service industry. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2017, Vol. 61, pp. 58–67. DOI: 10.1016/j.trd.2017.02.017.

7. Huttunen, M. T. Drone Operations in the Specific Category: A Unique Approach to Aviation Safety. The Aviation & Space Journal, 2019, Vol. 18, No. 2, pp. 2–21. [Электронный ресурс]: http://www.aviationspacejournal.com/wp-content/uploads/2019/08/The-Aviation-Space-Journal-Year-XVIII-April-July‑2019-1.pdf. Доступ 17.02.2020.

8. Unmanned Aircraft Systems Advisory Group (UAS-AG). Офиц. сайт ICAO. [Электронный ресурс]: https://www.icao.int/safety/UA/Pages/Unmanned-Aircraft-Systems-Advisory-Group-(UAS-AG).aspx. Доступ 17.02.2020.

9. Dourado, E., Hammond, S. Do Consumer Drones Endanger the National Airspace? Evidence from Wildlife Strike Data. Mercatus Center, George Mason University, Arlington and Fairfax, Virginia, March 2016. [Электронный ресурс]: https://www.mercatus.org/system/files/Dourado-Wildlife-Strikes-MOP‑v2.pdf. Доступ 17.02.2020.

10. Small remotely piloted aircraft systems (drones): Mid-air collision study. Report by QinetiQ, Natural Impacts commissioned by the Department for Transport, the Military Aviation Authority and British Airline Pilots’ Association, 2016. [Электронный ресурс]: https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/628092/small-remotely-piloted-aircraftsystems-drones-mid-air-collision-study.pdf. Доступ 01.02.2020.

11. Schroeder, K., Song, Y., Horton, B., Bayandor, J. Investigation of UAS ingestion into high-bypass engines. Part II: Drone parametric study. 58th AIAA/ASCE/AHS/ ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 2017. DOI: 10.2514/6.2017–0187.

12. Song, Y., Horton, B., Bayandor, J. Investigation of UAS Ingestion into High-Bypass Engines. Part I: Bird vs. Drone. 58th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 2017. DOI: 10.2514/6.2017–0186.

13. Wild, G., Murray, J., Baxter, G. Exploring civil drone accidents and incidents to help prevent potential air disasters. Aerospace, 2016, Vol. 3, Iss. 3, pp. 22–32. [Электронный ресурс]: https://miningquiz.com/pdf/Drone_Safety/Aerospace-Drons_UAV_txt.pdf. Доступ 01.02.2020.

14. Altawy, R., Youssef, A. M. Security, Privacy, and Safety Aspects of Civilian Drones: A Survey. ACM Transactions on Cyber-Physical Systems, 2016, Vol. 1, Iss. 2, Article No. 7, pp. 1–25. DOI: 10.1145/3001836.

15. Shvetsova, S. V., Shvetsov, A. V. Safety analysis for the transport of goods by unmanned aerial vehicles. World of Transport and Transportation, 2019, Vol. 17, Iss. 5, pp. 286–297. DOI: https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-5-286-297.

16. Coxworth, B. Jet-powered VTOL drone is like a quadcopter on steroids. New Atlas. [Электронный ре- сурс]: https://newatlas.com/drones/ab5-jetquad-jetpowered-drone/. Доступ 15.02.2020.

17. Watch: Cargo Air Vehicle Completes First Outdoor Flight. [Электронный ресурс]: http://www.boeing.com/features/2019/05/cav-first-flight‑05-19.page. Доступ 15.02.2020.

18. Sciancalepore, S., Ibrahim, O. A., Oligeri, G., Di Pietro, R. Detecting Drones via Encrypted Traffic Analysis, Proceedings of the ACM Workshop on Wireless Security and Machine Learning, Miami FL, USA, 15–17 May 2019. [Электронный ресурс]: https://cri-lab.net/wp-content/uploads/2019/05/Sciancalepore_WiseML2019_website.pdf. Доступ 27.02.2020. DOI: 10.1145/3324921.3328791.

19. Shvetsova, S. V., Shvetsov, A. V., Balalaev, A. S. Prevention of Acts of Unlawful Interference at Infrastructure Facilities. World of Transport and Transportation, 2018, Vol. 16, Iss. 6, pp. 178–182. [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/download/1561/1837. Доступ 27.02.2020.

20. Equinox Innovative Systems. «DELTA 3C: Tri-Sector Cell Tower», 2017. [Электронный ресурс]: https://t2m.io/UaF8ZYbq. Доступ 15.02.2020.

21. Tethered Drone Systems. «Tethered Drone Systems: The Future of Tethered UAV Technology», 2019. [Электронный ресурс]: https://t2m.io/eMsFWd5P. Доступ 15.02.2020.

22. Aria Insights. «PARC: The Future of Highpowered Commercial Drones». [Электронный ресурс]: https://t2m.io/bufh6WRy. Доступ 15.02.2020.

23. Elistair. «Orion: Persistent UAV for Surveillence and Communications», 2014. [Электронный ресурс]: https://t2m.io/5LeDMh9S. Доступ 17.02.2020.