Аспекты оснащения объектов транспорта системами для контроля маршрутов беспилотных летательных аппаратов

В настоящее время остаётся актуальной проблема обеспечения безопасности полётов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) над территорией объектов транспортной инфраструктуры (ОТИ), прежде всего аэропортов. Автором в одной из предыдущих работ вместе с соавтором был предложен метод повышения безопасности движения беспилотных летательных аппаратов и реализующая его система контроля маршрутов беспилотных летательных аппаратов (далее – СКМ), позволяющая обеспечить повышение безопасности движения БПЛА на объектах транспортной инфраструктуры за счёт ограничения зоны передвижения БПЛА строго в выделенном воздушном коридоре (ВВК). Разработка данной системы создаёт предпосылки для снятия существующих ограничений по применению беспилотных летательных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры.

Для практического внедрения предложенной системы актуальным является вопрос по методике размещения СКМ на объектах транспортной инфраструктуры. Данное условие можно обосновать тем, что СКМ, как правило, будут расположены в условиях плотной инфраструктурной застройки, включающей опасные технические элементы ОТИ, столкновение БПЛА с которыми может привести к чрезвычайной ситуации (ЧС), в непосредственной близости к СКМ по транспортным путям/коридорам будет осуществляться движение воздушных/наземных транспортных средств (ТС), по пешеходным путям будут передвигаться сотрудники, пассажиры и посетители ОТИ.

Цель настоящего исследования – разработать методику размещения систем контроля маршрутов беспилотных летательных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры. Проведённое с применением известных научных методов в том числе, базовой задачи маршрутизации, поставленной Данцигом и Рамсером, моделирования, анализа и синтеза исследование позволило разработать методику размещения систем контроля маршрутов беспилотных летательных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры. Практическое применение предложенной методики позволяет строить маршруты для движения БПЛА на ОТИ, формировать на ОТИ сеть выделенных воздушных коридоров для БПЛА, эксплуатируемых совместно с системой, определять оптимальное место размещения элементов СКМ на ОТИ.

1. Clothie, R. A., Williams, B. P., Fulton, N. L. Structuring the safety case for unmanned aircraft system operations in non-segregated airspace. Safety Science, 2015, Vol. 79, pp. 213–228. [Электронный ресурс]: DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2015.06.007. Доступ 17.02.2020.

2. 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.

3. Приказ Минтранса РФ от 09.03.2016 № 48 «Об установлении запретных зон». Офиц. сайт Министерства юстиции РФ. [Электронный ресурс]: https://minjust.consultant.ru/documents/19230. Доступ 01.03.2020.

4. 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. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Riham_Altawy/publication/313329204_Security_Privacy_and_Safety_Aspects_of_Civilian_Drones_A_Survey/links/5a4adb22458515f6b05b47e4/Security-Privacy-and-Safety-Aspects-of-Civilian-Drones-A-Survey.pdf. Доступ 01.03.2020. DOI: 10.1145/3001836.

5. Huttunen, M. 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 01.03.2020.

6. Pérez-Castán, J. A. [et al]. Identification, Categorisation and Gaps of Safety Indicators for U-Space. Energies, 2020, Vol. 13 (3), pp. 1–17 (608). [Электронный ресурс]: DOI: https://doi.org/10.3390/en13030608. Доступ 01.03.2020.

7. SESAR2020. Официальный сайт Eurocontrol [Электронный ресурс]: https://www.eurocontrol.int/sesar2020. Доступ 10.03.2020.

8. Michel, A. Counter-Drone Systems. 1st ed.; Center for the Study of the Drone at Bard College, New York, NY, USA, 2018. [Электронный ресурс]: https://dronecenter.bard.edu/files/2018/02/CSD-Counter-Drone-Systems-Report.pdf. Доступ 15.02.2020.

9. Wild, G., Murray, J., Baxter, G. Exploring civil drone accidents and incidents to help prevent potential air disasters. Aerospace, Vol. 3, 2016, Iss. 3, pp. 22–32. [Электронный ресурс]: DOI: https://doi.org/10.3390/aerospace3030022. Доступ 01.03.2020.

10. Boeing’s Compact Laser Weapons System: Sets Up in Minutes, Directs Energy in Seconds. [Электронный ресурс]: https://www.youtube.com/watch?v=Ijp3-zjTIp0. Доступ 17.03.2020.

11. Unmanned Aircraft System Traffic Management. Офиц. сайт National Aeronautics and Space Administration (NASA). [Электронный ресурс]: https://utm.arc.nasa.gov/index.shtml. Доступ 17.03.2020.

12. Civil drones (Unmanned aircraft). Официальный сайт European Aviation Safety Agency. [Электронный ресурс]: https://www.easa.europa.eu/easa-and-you/civil-drones-rpas#group-easa-related-content. Доступ 10.02.2020.

13. NTU to develop traffic management solutions so drones can fly safely in Singapore’s airspace. Официальный сайт Nanyang Technological University. [Электронный ресурс]: http://news.ntu.edu.sg/Pages/NewsDetail.aspx? URL=http://news.ntu.edu.sg/news/Pages/NR2016_Dec28.aspx&Guid=20327ba4-b01-4a38-a86f‑47e64d89ba0d&Category=All. Доступ 10.03.2020.

14. Pérez-Castán, J. A. [et al]. GRPAS conflict-risk assessment in non-segregated airspace. Safety Science, Vol. 111, 2019, pp. 7–16. [Электронный ресурс]: DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2018.08.018. Доступ 10.03.2020.

15. Lykou, G., Moustakas, D., Gritzalis, D. Defending Airports from UAS: A Survey on Cyber-Attacks and Counter-Drone Sensing Technologies. Sensors, Vol. 20, 2020, art. N. 3537. [Электронный ресурс]: DOI: https://doi.org/10.3390/s20123537. Доступ 10.08.2020.

16. Dietrich, B., Iff, S., Profelt, J. [et al]. Development of a local air surveillance system for security Purposes: Design and Core Characteristics. European Journal for Security Research, 2017, Vol. 2 (2), pp. 119–129. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/publication/312551987_Development_of_a_Local_Air_Surveillance_System_for_Security_Purposes_Design_and_Core_Characteristics/download. Доступ 10.03.2020.

17. Fioranelli, F., Ritchie, M., Griffiths, H., Borrion, H. Classification of Loaded/Unloaded Micro-Drones Using Multistatic Radar. Electronics Letters, 2015, Vol. 51, pp. 1813–1815. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Francesco_Fioranelli/publication/282334467_Classification_of_LoadedUnloaded_Micro-Drones_Using_Multistatic_Radar/links/561e48f808aecade1acb5f63/Classificationof-Loaded-Unloaded-Micro-Drones-Using-Multistatic-Radar.pdf. Доступ 10.03.2020. DOI: 10.1049/el.2015.3038.

18. Xiufang Shi, Chaoqun Yang, Weige Xie, Chao Liang, Zhiguo Shi, Jiming Chen. Low-Complexity Portable Passive Drone Surveillance via SDR-Based Signal Processing. IEEE Communications Magazine, 2018, Vol. 56, No. 4, pp. 112–118. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Samith_Abeywickrama/publication/324511855_Low-Complexity_Portable_Passive_Drone_Surveillance_via_SDR-Based_Signal_Processing/links/5d3b1b1c4585153e59249c1a/Low-Complexity-Portable-Passive-Drone-Surveillance-via-SDR- Based-Signal-Processing. pdf. Доступ 10.03.2020. DOI: 10.1109/MCOM.2018.1700424.

19. Ritchie, M., Fioranelli, F., Griffiths, H., Torvik, B. Micro-drone ricks analysis. IEEE Radar Conference, Oct 2015, pp. 452–456. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Francesco_Fioranelli/publication/285164289_Micro-drone_RCS_analysis/links/5756806b08ae155a87b9d55a/Micro-drone-RCS‑analysis.pdf. Доступ 10.03.2020. DOI: 10.1109/RadarConf.2015.7411926.

20. Shi, Xiufang; Chaoqun, Yang; Weige, Xie; Chao, Liang; Zhiguo, Shi; Jiming, Chen. Anti-Drone System with Multiple Surveillance Technologies: Architecture, Implementation, and Challenges. IEEE Communications Magazine, 2018, Vol. 56 (4), pp. 68–74. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/profile/Xiufang_Shi/publication/324514116_Anti-Drone_System_with_Multiple_Surveillance_Technologies_Architecture_Imp l ementation_and_Challenges/links/5c64f8fd92851c48a9d26369/Anti-Drone-System-with-Multiple-Surveillance-Technologies-Architecture-Implementation-and-Challenges.pdf. Last accessed 10.03.2020. DOI: 10.1109/MCOM.2018.1700430. Доступ 10.08.2020.

21. Швецова С. В., Швецов А. В. Обеспечение безопасности при эксплуатации беспилотных лета‑ тельных аппаратов на объектах транспортной инфраструктуры // Мир транспорта. – 2020. – Т. 18. – № 3. – С. 174–188.

22. Швецова С. В., Швецов А. В. Анализ безопасности при перевозке грузов беспилотными летательными аппаратами // Мир транспорта. – 2019. – Т. 17. – № 5. – С. 286–297.

23. Dantzig, G. B., Ramser, J. H. The Truck Dispatching Problem. Management Science, Vol. 6, No. 1 (Oct. 1959), pp. 80–91.

24. Морозов А. В. Математические модели задач построения замкнутых маршрутов на транспортной сети // Штучний інтелект. – 2015. – № 1–2. – С. 157–169.

25. Пападимитриу Х., Стайглиц К., Алексеев В. Б. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность: Пер. с англ. /М.: Мир, 1985. – 511 с.

26. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах: Пер. с англ./ М.: Мир, 1981. – 328 с.