Nowy system wspierania dronów pomógł w walce z pożarem Biebrzańskiego PN

Firma Creotech Instruments stworzyła nowatorski system CreoScan umożliwiający koordynację bezzałogowego ruchu powietrznego i przetwarzanie zobrazowań pozyskiwanych przez drony. Z jego możliwości skorzystać może wiele grup odbiorców. System przeszedł chrzest bojowy, wspierając działania służb zaangażowanych w walkę z pożarem Biebrzańskiego Parku Narodowego.

Schemat systemu

Stanowisko Drone Rapid Mapping (DRM)

Okno CreoScan

Mapa BPN opracowana przy użyciu CreoScan

Biebrzański Park Narodowy to unikalny na skalę Europy obszar chroniony, który rozciąga się na powierzchni niemal 600 km kw., co czyni z niego największy park narodowy w Polsce. Stanowi on dom dla tysięcy gatunków roślin i zwierząt, w tym tak wyjątkowych dla polskiego krajobrazu jak łoś, wilk, ryś, czy orlik grubodzioby. Dlatego od chwili, kiedy w przestrzeni medialnej pojawiły się pierwsze informacje o pożarze, walką z żywiołem żyła cała Polska.

Opanowanie pożaru zajęło tydzień, a w akcji brało udział kilkuset strażaków, żołnierzy Wojsk Obrony Terytorialnych, pracowników parku i okolicznych mieszkańców. Ogień strawił około 5,5 tys. ha bagiennych łąk, trzcinowisk i lasów, a do walki z nim wykorzystano samoloty i śmigłowce m.in. Lasów Państwowych, policji i Służby Granicznej. Operację gaśniczą utrudniało to, że tereny objęte ogniem były trudno dostępne dla ciężkiego sprzętu zazwyczaj wykorzystywanego w tego typu działaniach. Kluczowe dla ograniczenia strat było precyzyjne lokalizowanie źródeł rozprzestrzeniania się ognia, dlatego uczestnicy akcji zdecydowali się skorzystać z niestandardowych rozwiązań.

– Funkcjonariusze komend wojewódzkich Państwowej Straży Pożarnej z Poznania i Olsztyna skorzystali z możliwości systemu CreoScan po wykonaniu fotogrametrycznych nalotów dronowych nad wybranymi obszarami szczególnie dotkniętymi niszczycielskimi skutkami żywiołu – mówi Jakub Ryzenko, szef Centrum Informacji Kryzysowej w Centrum Badań Kosmicznych PAN – W ramach współpracy z Centrum Informacji Kryzysowej CBK PAN i firmą Creotech pozyskane zobrazowania zostały przetworzone do postaci ortofotomap oraz modeli 3D w celu zwiększenia świadomości sytuacyjnej podczas działań operacyjnych. Ponadto dane wynikowe systematycznie zasilały Wojewódzkie Stanowisko Kierowania Państwowej Straży Pożarnej w Białymstoku koordynujące zaangażowanie sił i środków w akcję – dodaje Jakub Ryzenko.

Przedstawiciel Centrum Informacji Kryzysowej CBK PAN podkreśla, że połączenie danych satelitarnych obrazujących skalę zjawiska pożaru w skali makro i danych pozyskanych z nalotów dronowych przetworzonych do wizualizacji z systemu CreoScan stanowiło szczegółowe źródło informacji o wybranych fragmentach terenu oraz stało się integralną częścią dokumentacji strat powstałych wskutek rozprzestrzeniania się ognia.

Czym jest CreoScan?

Podstawową funkcją systemu CreoScan jest dostarczanie użytkownikom precyzyjnych informacji geoprzestrzennych związanych z operacjami bezzałogowych statków powietrznych i obsługa wybranych elementów misji dronowych, zwłaszcza wykonywanych w trybie BVLOS, czyli poza zasięgiem wzroku. System pozwala jednak także na zbieranie danych z innych ruchomych obiektów, np. pojazdów, i umożliwia trójwymiarową, przestrzenną wizualizację ich lokalizacji oraz pozyskiwanych przez nie informacji, w tym zobrazowań. CreoScan cechuje wysoka mobilność i autonomiczność, a skalowalna architektura części sprzętowej, w połączeniu z innowacyjnym oprogramowaniem sprawiają, że systemem zainteresowani są odbiorcy z bardzo wielu, często odległych od siebie, branż i specjalizacji.

– CreoScan jest odpowiedzią na oczekiwania wszystkich użytkowników, którzy potrzebują wiedzy na temat tego, co dzieje się wokół nich: na powierzchni Ziemi czy w powietrzu. System przeznaczony jest głównie dla służb zajmujących się organizacją i kontrolą szeroko pojętego ruchu powietrznego i służb reagujących na sytuacje kryzysowe, np. w przypadku klęsk żywiołowych takich jak pożary, powodzie lub trzęsienia ziemi – mówi Jacek Kosiec, prezes Creotech Instruments S.A. – Ale może być także z powodzeniem wykorzystywany w czasie imprez masowych i zgromadzeń oraz do monitorowania stanu instalacji przemysłowych, inwestycji budowlanych czy wszelkiego rodzaju infrastruktury. Skorzystają z niego także rolnicy, geodeci oraz urbaniści, co w ostatnim okresie zostało potwierdzone przez duże zainteresowanie potencjalnych odbiorców, szczególnie za granicą – dodaje Kosiec.

CreoScan składa się z kilku podsystemów i jest w stanie współpracować z wieloma typami zewnętrznych urządzeń, w tym z dronami różnej klasy. Centralnym elementem systemu jest mobilne stanowisko Drone Rapid Mapping (DRM), służące do przetwarzania danych oraz dowodzenia operacją. Sprzęt ma formę przenośnego terminala, który kryje w sobie skalowalną architekturę serwerową umożliwiającą sprawne lokalne przetwarzane zobrazowań pozyskiwanych na bieżąco przez bezzałogowe statki powietrzne oraz z innych źródeł. Na ekranach wyświetlane są, generowane na miejscu, trójwymiarowe mapy i modele 3D, tworzone na podstawie danych dostarczanych przez drony. Wyniki przetworzeń mogą być udostępniane użytkownikom znajdującym się w pobliżu lub za pomocą internetu przekazywane w dowolne inne miejsce. Istotną cechą sytemu jest wysoka optymalizacja sprzętowa i programowa, co pozwala na dostarczanie wyników przetworzeń w możliwie krótkim czasie, co ma szczególne znaczenie dla służb kryzysowych.

– CreoScan powstał dzięki współpracy firmy Creotech Instruments S.A. i Centrum Informacji Kryzysowej działającego w Centrum Badań Kosmicznych PAN. System rozwijano i testowano podczas szeregu ćwiczeń zarządzania kryzysowego, Państwowej Straży Pożarnej i policji – mówi Krzysztof Mysłakowski z Creotech Instruments. – W czasie testów, w krótkim, operacyjnie użytecznym czasie, wytwarzano mapy i modele 3D dla wsparcia działań ratowniczych i oceny sytuacji oraz dokumentację miejsca zdarzenia dla celów późniejszego postępowania prokuratorskiego.

Wizualizacja w czasie rzeczywistym

Ważnym elementem oprogramowania systemu jest Flight Monitoring System (FMS), który umożliwia realistyczną wizualizację wielu złożonych strumieni danych (w tym monitoring aktualnego położenia dronów). Wykorzystuje przy tym różne dostępne dane, w tym dane satelitarne różnej rozdzielczości, zobrazowania pochodzące z otwartych zbiorów geodezyjnych, dane lotnicze lub mapy Bing czy Google. Rozwiązania zastosowane w systemie FMS pozwalają nie tylko na generowanie dynamicznych wizualizacji danych (zwłaszcza o wielu niezależnych ruchomych obiektach), ale również na ich analizę w czasie rzeczywistym, w zależności od potrzeb użytkownika. Przykładem takich procesów może być ciągła analiza ryzyka związana z monitorowaniem odległości drona od obiektów (budynków czy innych przeszkód) odwzorowanych w numerycznym trójwymiarowym modelu terenu czy też stała automatyczna kontrola naruszeń stref zabronionych.

– Mobilny Terminal DRM wyposażony w system FMS umożliwia szybką, trójwymiarową wizualizację konkretnych obszarów w wysokiej rozdzielczości. Wizualizacje można przeglądać i analizować bezpośrednio na ekranach terminala lub na połączonych z terminalem urządzeniach mobilnych takich jak smartfon lub tablet. – mówi Krzysztof Mysłakowski z Creotech Instruments. – Zaletą urządzenia jest jego autonomiczność. Przetwarzanie danych odbywa się lokalnie, na urządzeniu, więc operacje z jego wykorzystaniem mogą być realizowane w warunkach ograniczonego dostępu do zasilania i środków łączności, takich jak niedawna akcja walki z pożarem w Biebrzańskim Parku Narodowym.

Mobilne centrum kontroli lotów

Istotnym elementem systemu CreoScan są mobilne stacje naziemne ADS-B GS (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast Ground Station) odbierające informacje o parametrach lotu obiektów latających wyposażonych w transpondery. ADS-B to standard powszechnie stosowany w lotnictwie do pozycjonowania i monitorowania różnych obiektów – również w trybie naziemnym (Ground). Dzięki postępującej miniaturyzacji możliwe jest obecnie umieszczanie mini-nadajników na statkach bezzałogowych oraz pojazdach, umożliwiając ich ciągłą precyzyjną lokalizację w czasie i przestrzeni. W obszarze wykorzystania technologii ADS-B w rozwój systemu zaangażował się partner Creotech Instruments S.A. – szczecińska firma Aerobits.

Informacje pochodzące z nadajników na dronach są wstępnie przetwarzane w stacji naziemnej, a następnie przekazywane z wykorzystaniem mobilnej sieci LTE do mobilnego terminala DRM lub środowiska chmurowego, gdzie następuje ich konsolidacja i prezentacja na trójwymiarowych mapach terenu zgodnie z potrzebami użytkownika.

Stacje naziemne CreoScan są kompaktowe i odporne na warunki atmosferyczne. Mogą być montowane zarówno w sposób stały (np. na masztach), jak również tymczasowo, np. w pojazdach samochodowych. Rozwiązanie dual-SIM zapewnia stabilne połączenie stacji z systemem za pomocą sieci komórkowych oraz umożliwia zdalne zarządzanie urządzeniem, ponowną konfigurację czy zmianę wersji oprogramowania. Stacja odbiorcza jest gotowa do pracy praktycznie tuż po podłączeniu zasilania. Umieszczona w lokalizacji o dobrej widoczności pozwala np. na odbiór sygnałów transponderów samolotów rejsowych w promieniu do 300 km i dronów z nadajnikami o małej mocy w promieniu do kilkunastu kilometrów. Dzięki wbudowanemu terminalowi nawigacji satelitarnej stacja przesyła do systemu również informacje o własnym położeniu, co w razie potrzeby pozwala na prezentację jej lokalizacji w systemie razem z monitorowanymi ruchomymi obiektami.

System jest w sposób ciągły udoskonalany i wyposażany w nowe funkcjonalności. Obecnie trwają końcowe prace nad wyposażeniem stacji naziemnych w mierniki ciśnienia atmosferycznego i temperatury, co pozwoli na bieżącą, programową kompensację podawanej przez obiekty latające wysokości barometrycznej z uwzględnieniem wahań ciśnienia względem ciśnienia referencyjnego. Pozwoli to na precyzyjniejsze ustalanie rzeczywistej wysokości lotu drona, co w przypadku operacji w terenie zurbanizowanym ma kluczowe znaczenie.

– Instalacja naziemnych stacji ADS-B w połączeniu z możliwościami przetwarzania danych terminala DRM i oprogramowania FMS umożliwia stworzenie w krótkim czasie całkowicie autonomicznego centrum kontroli lotów bezzałogowych – mówi Bernard Stępień z Creotech Instruments. – Odpowiednio skonfigurowany system CreoScan pozwala jednak na znacznie więcej. Mobilność systemu ułatwia montaż i uruchomienie systemu monitoringu FMS w dowolnym miejscu. Może on więc na przykład służyć do zarządzania operacjami dronów w czasie imprez masowych, takich jak koncerty czy wydarzenia sportowe, zapewniając bezpieczeństwo i synchronizację realizowanych równolegle nalotów dronowych oraz pozwalając, w razie potrzeby, na przetwarzanie na miejscu zobrazowań pozyskiwanych przez bezzałogowce – dodaje Bernard Stępień.

Źródło: Creotech Instruments