News WDPO

Test widoczności drona - raport wstępny

Raport wstępny z testów widoczności drona.

 

Streszczenie:

Wykrycie lecącego drona przez pilota samolotu załogowego jest niemal niemożliwe. Nie pomaga oklejenie drona folią odblaskową ani zainstalowanie na nim diody sygnalizacyjnej (w dzień). Piloci mieli problem z odnalezieniem drona, pomimo że wskazano im wysokość, na której znajduje się dron oraz jego przybliżone położenie. Jedyne rozwiązanie pomagające ominąć drona  to system telemetryczny informujący pilota załogowego statku powietrznego o pozycji i wysokości drona.

Uzasadnienie prowadzenia testów:

Nowe przepisy UE, których wdrożenie nastąpi w połowie 2020 roku zakładają możliwość wykonywania lotów w kategorii OPEN do wysokości 120 m AGL (394 ft). Piloci załogowych statków powietrznych mają możliwość wykonywania lotów na minimalnej wysokości 150 m AGL (poza pewnymi wyjątkami). Chcąc wykonać loty na większej wysokości niż 120 m AGL pilot drona musi zdobyć odpowiednią zgodę z Urzędu Lotnictwa Cywilnego (ULC) lub realizować lot zgodnie ze standardowym scenariuszem opublikowanym przez ULC. Lot wykonywany jest wtedy w kategorii „szczególnej”. Zarówno zgoda jak i standardowy scenariusz lotu może zawierać pewne ograniczenia oraz wymogi, które pilot drona musi spełnić, aby taki lot wykonać. Wymogi mogą nakładać obowiązek wyposażenia drona w rozwiązania polepszające jego widoczność/wykrywalność dla załogowych statków powietrznych, dlatego testy miały na celu uzyskanie odpowiedzi, jak niektóre rozwiązania wpływają na poprawę widoczności/wykrywalności drona.

W lotnictwie ogólnym załogowym loty wykonywane są wg zasad VFR – lot z widocznością lub IFR – lot wg wskazań przyrządów. W przestrzeni klasy G nie zapewnia się separacji statkom powietrznym – pilot lecąc na zasadach VFR jest odpowiedzialny za prowadzenie separacji na podstawie obserwacji wzrokowej. Podczas testów sprawdzono, czy pilot załogowego statku powietrznego może zauważyć drona na kursie kolizyjnym.

 

Opis prowadzonych testów:

W dniach 16-17 lipca 2019 r. przeprowadzono testy widoczności drona, których celem była weryfikacja skuteczności różnych metod pozwalających na poprawę wykrywalności drona z załogowego statku powietrznego. Podczas prób sprawdzano również czy pilot drona może wykryć załogowy statek powietrzny za pomocą obrazu rejestrowanego kamerą umieszczoną na dronie. Pozycja załogowego oraz bezzałogowego statku powietrznego była rejestrowana za pomocą systemu telemetrycznego. Pozycja wykrycia drona była zapisywana na urządzeniu pomiarowym przygotowanym specjalnie na potrzeby testów. Dokładne odległości wykrycia drona zostaną opublikowane w pełnym raporcie. Podczas testów wszystkie statki powietrzne korzystały z wysokościomierza barometrycznego z nastawionym ciśnieniem elewacji lotniska QFE. Wszystkie wysokościomierze wskazywały wysokość w stopach (ft).

Podczas testów wykonano 40 lotów testowych w tym: 24 loty wiatrakowcem Auto Gyro Cavalon oraz 16 lotów samolotem Cessna 172. Piloci załogowych statków powietrznych posiadali odpowiednie licencje oraz aktualne badania lotniczo-lekarskie klasy drugiej. Drony, które wykorzystano do testu to DJI Phantom 4 pro v2 oraz DJI Matrice 200 V2. Piloci dronów posiadali świadectwa kwalifikacji UAVO z uprawnieniami VLOS, BVLOS, INS, MR 25 kg oraz orzeczenia lotniczo-lekarskie klasy specjalnej (tzw. IV). Próby przeprowadzono zgodnie z czterema różnymi scenariuszami wyposażenia drona:

  • Pierwszy scenariusz zakładał spotkanie drona, który nie jest wyposażony w żadne rozwiązanie podnoszące jego widoczność.
  • W drugim scenariuszu dron został wyposażony w stroboskop migający światłem koloru białego.
  • Trzeci scenariusz zakładał test drona oklejonego folią odblaskową.
  • Ostatni scenariusz zakładał wyposażenie drona w system telemetryczny prezentujący jego pozycję na pokładzie załogowego statku powietrznego w formie ikony, na mapie aplikacji zainstalowanej na smartfonie.  

W pierwszym dniu prowadzono próby z wykorzystaniem wiatrakowca Cavalon. Wiatrakowiec pozwala na wykonywanie lotów z niewielką prędkością – około 100 km/h oraz posiada duże przeszklenia kabiny, co miało ułatwić obserwację. Wiatrakowiec wykonywał loty równolegle do osi pasa na wysokości 500 ft AGL (około 150 m). Piloci znali wysokość, na której będzie znajdował się dron oraz znali jego przybliżone położenie. Pomimo tego, wykrycie drona okazało się bardzo trudnym zadaniem. Podczas prób ustalono, że:

  • Wykorzystanie lampy błyskowej oraz folii odblaskowej nie ma wpływu na widoczność drona.
  • Największy wpływ na skuteczność wykrycia drona miało jego malowanie: większy kontrast ułatwia wykrycie.
  • Na tle ciemnej zieleni drzew lepiej widoczny był dron koloru białego.
  • Czarny dron był bardzo trudny do wykrycia.
  • Zastosowanie systemu telemetrycznego umożliwia wczesne wykrycie drona i modyfikację trasy lotu tak, aby skutecznie uniknąć kolizji, dodatkowo ułatwia poszukiwanie drona – piloci wiedzą, gdzie kierować wzrok.

W drugim dniu testów loty wykonywane były samolotem Cessna 172. Samolot utrzymywał prędkość 144 km/h. Samolot wykonywał loty po kręgu utrzymując wysokość 500 ft AGL. Ze względu na ograniczoną widoczność z kabiny samolotu, drona mogła dostrzec osoba znajdująca się po stronie, po której mijany był dron:

  • Jeżeli dron był wykryty, to w pozycji, w której był właśnie mijany i znajdował się obok samolotu w odległości mniejszej niż 100 metrów od samolotu.
  • Ograniczona widoczność do przodu przez maskę i śmigło, zniekształcenia od obłej szybki oraz pojawiające się w trakcie lotu zabrudzenia od owadów uniemożliwiają wykrycie drona znajdującego się na kursie kolizyjnym, bez względu na umieszczenie na dronie lampki lub oklejenie go folią odblaskową.
  • Jedynie uruchomienie aplikacji wskazującej aktualną pozycję drona pozwala na skuteczną modyfikację trasy lotu w celu uniknięcia potencjalnej kolizji.

Warto odnotować, że piloci biorący udział w teście znali pozycję i wysokość, na której mogą spodziewać się drona, a mimo to mieli duże trudności z odnalezieniem statku. Można założyć, że piloci, którzy nie zostaną odpowiednio wcześniej poinformowani o dronie na kursie kolizyjnym, nie będą mieli szans na jego wykrycie i uniknięcie kolizji.  

Separacja 30 metrów (100 ft) pomiędzy załogowymi statkami powietrznymi i bezzałogowymi statkami powietrznymi jest niewielka i trudna do utrzymania. Wpływ na to ma kilka czynników: pilot załogowego statku powietrznego nastawia wysokościomierz na QNH i posiada informację o swojej wysokości nad średnim poziomem morza. Radiowysokościomierz nie jest obowiązkowym wyposażeniem załogowego statku powietrznego, dlatego aby utrzymywać wysokości 150 m AGL podczas przelotu należy znać aktualną wysokość elewacji terenu, co jest możliwe tylko przy korzystaniu z rozbudowanych aplikacji nawigacyjnych. Nie zapewnia to jednak wystarczającej precyzji. Wpływ na utrudnienie zachowania separacji ma również błąd wskazań wysokościomierza. Na pokładzie załogowego statku powietrznego dostępne były trzy urządzenia wskazujące wysokość. Błąd pomiędzy skrajnymi wskazaniami wynosił około 40 ft. Na pokładzie drona dostępne były dwa wysokościomierze barometryczne. Błąd pomiędzy wskazaniami wynosił około 20 ft. Pilot drona również nie miał informacji o aktualnej wysokości nad terenem, posługiwał się wysokością nad miejscem startu. Oddalając się poza miejsce startu może nieświadomie zwiększać odległość od ziemi, jeśli elewacja terenu pod dronem będzie się obniżać. Rozwiązaniem może być nakazanie wykonywania lotów dronem z wykorzystaniem mapy elewacyjnej gruntu.

 

Podsumowanie:

  1. Drony wykonujące loty wyżej 120 m AGL powinny być wyposażone w system telemetryczny informujący o ich położeniu.
  2. System telemetryczny powinien w czasie rzeczywistym przesyłać dane na serwer, z którego piloci będą mogli pobrać informacje na swoje urządzenia mobilne np. smartfony. Informacja powinna być podawana w formie komunikatu o odległości, kierunku i wysokości drona znajdującego się na kursie kolizyjnym.
  3. Umieszczenie na dronie światła ostrzegawczego ma niewielki wpływ na poprawę widoczności drona.
  4. Oklejenie drona folią odblaskową nie ma wpływu na poprawę widoczności drona.
  5. Malowanie drona na kolor kontrastowy względem gruntu poprawia jego wykrycie.
  6. Pilot załogowego statku powietrznego nie ma możliwości prowadzenia skutecznej separacji od drona na podstawie obserwacji wzrokowej, w taki sposób, aby wykryć drona i wykonać manewr pozwalający na uniknięcie kolizji.

 

Pełny raport ukaże się już 26 lipca 2019 r.

 

Instytucje biorące udział w teście:

  • World Drone Pilots Organization (WDPO)  - Organizator testów
  • Urząd Lotnictwa Cywilnego (ULC) – Obserwator testów
  • Górnośląsko-Zagłębiowska Metropolia (GZM) – Gospodarz Centralnoeuropejskiego Demonstratora Dronów (CEDD)
  • Aeroklub Gliwicki (AGL) – Gospodarz lotniska w Gliwicach, udostępnienie Lotniska, Udostępnienie samolotu Cessna 172
  • DRON.edu.pl – Organizacja pilotów dronów
  • Nextron.pl – Dostawca dronów: Phantom 4, Matrice 200
  • Remus S.C. – Pilotowanie Wiatrakowca, udostępnienie wiatrakowca Auto Gyro Cavalon
  • LINCOR Software sp. z o.o. sp. k. – Opracowanie i wykonanie systemu telemetrycznego GPS/GPRS wraz z barometrycznym pomiarem wysokości  oraz usługi DCAS (Drone Collission Avoidance System).

 

Powrót do listy