Desminado: una nueva profesión de drones


Crédito de la foto: David Oliver
El ejército británico usó mini UAV para detectar VCA y despejar las rutas de T-Hawk durante la Operación Talismán en Afganistán

En la mente del público, a los drones o drones se les asignan varios roles. Uno de ellos consiste en ataques aéreos sin obstáculos sin exponer a los operadores al peligro. Menos conocida es su capacidad para detectar e incluso destruir dispositivos explosivos improvisados ​​(IED) y artefactos explosivos sin detonar.

Dado que el poder devastador de los IED se usa en diferentes regiones geográficas, incluidas África, Asia y América del Sur, y los países que salen de conflictos están atormentados por UXO y minas abandonadas y sin mapear, la capacidad de lidiar rápidamente con estas amenazas sin arriesgar al personal involucrado en todas partes se ha convertido en una importante necesidad estratégica. Una forma de resolver el problema puede ser utilizar pequeños dispositivos de múltiples rotores para el despegue y aterrizaje vertical (PIB) para buscar y destruir objetos explosivos.



El comienzo se estableció en la Operación Talismán del Ejército británico en Afganistán, durante la cual se utilizó un complejo de sistemas para despejar rutas, detectar y destruir IED y trampas explosivas, y despejar caminos para vehículos posteriores. Uno de esos sistemas era un mini UAV Honeywell T-Hawk con una duración de vuelo de 45 minutos. Realizó la vigilancia de los convoyes de transporte y reconoció la ruta, y sus corrientes de aire podrían llevar la arena lejos del IED sospechoso que yace frente al camino.

La operación Talisman se convirtió en una especie de incentivo para la empresa SteelRock Technologies (SRT) con sede en Londres, que, en colaboración con Richmond Defense Systems (RDS), desarrolló un sistema de eliminación de artefactos explosivos basado en UAV bajo la designación SR1 Protector, capaz de neutralizar una variedad de IED y minas, como con aire y de la tierra. Diseñado para hacer frente a la creciente amenaza de los IED, este sistema está equipado con una carga objetivo que consta de una cámara optoelectrónica de imagen térmica avanzada y un dispositivo de eliminación sin retroceso de 40 mm con un sistema de control de incendios codificado.

Desminado: una nueva profesión de drones
Foto: SteelRock Technologies
Drone protector SR1 de SteelRock diseñado para combatir IED

La plataforma de rotorcraft se basa en el sistema X8 KDE Direct, que tiene motores sin escobillas en las esquinas que giran dos tornillos de rotación opuesta. Drone SR1 tiene una velocidad máxima de 100 km / h, el rango máximo del canal de datos es de 150 km desde la estación base, pueden permanecer en el aire con una carga de 50 kg durante dos 2 horas. En una serie de pruebas en el sitio de pruebas de SteelRock en el sur de Gales, el sistema Protector neutralizó con éxito los IED en el suelo y en el aire con su dispositivo de desinfección.

ST Engineering en Singapur está desarrollando un sistema de neutralización VCA similar como un complejo STINGER (Stinger Intelligent Network Gun Equipped Robotics). El sistema se está desarrollando como parte de la solución Future Soldier Solution de ST Engineering y es un quadrocopter armado con la ametralladora Ultramax U5,56 Mk.100 más ligera de 8 mm del mundo que pesa 6,8 kg con un sistema de retroceso constante en una bisagra de biaxial amortiguación universal, que permite desde un fuego de dron en modo automático con una precisión bastante alta en un rango de hasta 300 metros. STINGER puede recuperarse entre disparos en menos de 1,5 segundos. Puede transportar 100 cartuchos de polímero ligero de calibre 5,56 mm, el sistema también puede acompañar al objetivo en modo automático, utilizando un sistema avanzado de control de incendios.

Duke Robotics de Florida también ha desarrollado un sistema de armas totalmente robótico integrado en el avión. TIKAD utiliza una solución única de estabilización y retroceso armas. TIKAD está equipado con una suspensión electromagnética estabilizada con giroscopio ligero con 6 grados de libertad, que puede aceptar y estabilizar la carga objetivo, con un peso tres veces mayor que su propio peso. El dispositivo TIKAD pesa 50 kg, puede transportar una carga objetivo de 9 kg, que puede incluir una carabina M4, un rifle de francotirador semiautomático SR25 o un lanzagranadas de 40 mm. Aunque se creó como un sistema de armas no tripuladas para su uso contra grupos terroristas y la correspondiente reducción de riesgos para las fuerzas terrestres desplegadas, se puede utilizar para neutralizar los IED o las minas. Por cierto, el drone TIKAD fue comprado por el ejército israelí.

Los sistemas aéreos no tripulados (LHC) son muy adecuados para detectar municiones sin explotar en áreas grandes o en áreas inaccesibles. La inspección y detección de NBP se lleva a cabo utilizando varios magnetómetros, por ejemplo, un magnetómetro digital de puerta de flujo, que es un dispositivo de vector de tres componentes, de alta precisión y bajo ruido. Durante el vuelo, el UAV se mantiene a una altura de aproximadamente uno a tres metros, utilizando un sensor láser para obtener resultados precisos con alta resolución. Todos los datos de vuelo, como la velocidad, la altitud y la ubicación, se registran y pueden reproducirse para mejorar la calidad del análisis de la encuesta. Si la encuesta requiere volar a bajas altitudes para garantizar la precisión y resolución necesarias, se utilizan drones con varios rotores. El peso del dron con un magnetómetro puede ser inferior a 4,5 kg.


Se instala un dispositivo de desinfección RDS de 40 mm sin retroceso en el UAV SR1

Recientemente, cada vez más a menudo los UAV han instalado radares con síntesis de apertura de antena (SAR) (Ing., Synthetic Aperture Radar - SAR), que con buena precisión puede detectar objetos sospechosos enterrados, por ejemplo, objetos explosivos; En la gran mayoría de los casos, se trata de minas antipersonal, NBP, así como las amenazas de los tiempos modernos: los IED. Sin embargo, la complejidad de esta aplicación requiere nuevas tecnologías y nuevos conceptos de sistema para SAR. Un estudio reciente realizado por el centro aeroespacial alemán demostró claramente que un sistema PCA polimétrico, multiestático (con una antena de transmisión y varias antenas receptoras), poligonal y multicanal, conocido en terminología inglesa como P3M-SAR, puede proporcionar suficiente resolución espacial, supresión confiable de interferencia pasiva y es capaz de detectar objetos enterrados a una profundidad de hasta 20 centímetros desde una distancia de varios metros.

Durante las pruebas, el sistema P3M-SAR instalado en el dron, llamado TIRAMI-SAR, mostró excelentes capacidades de detección en varios escenarios diferentes que simulan diversas condiciones ambientales y objetos, incluidas pequeñas minas de plástico, por ejemplo, PFM-1 / PRB-M35, o madera a presión correas para el VCA. Además, los experimentos anteriores que utilizan tecnología SAR inversa han demostrado que la alta resolución espacial y la determinación completa de la dirección azimutal permite la identificación de tales objetos artificiales, como minas, en la imagen SAR debido a su área de dispersión efectiva espacial.


Crédito de la foto: David Oliver
UAV Stinger de ST Engineering, armado con una ametralladora Ultramax U5,56 MK100 de 8 mm

Actualmente, debido a la trayectoria casi arbitraria del UAV, es posible crear imágenes correspondientes a partir de SAR del tipo P3M-SAR y generar simultáneamente imágenes 3D adicionales para suprimir de manera efectiva la interferencia. Esta sinergia puede conducir a un sistema con capacidades avanzadas de detección e identificación de objetos enterrados. Hay dos modos de operación principales: el modo de detección, que se basa en una ruta de vuelo directa a lo largo del área de estudio utilizando un conjunto de antenas multiestáticas y multicanal montadas en un UAV; y un modo de identificación con una trayectoria circular o espiral sobre un área determinada para estudiar la zona con mayor resolución espacial y realizar un escaneo tomográfico (capa por capa).

Los UAV pueden operar de forma independiente y en áreas con difícil acceso, en la mayoría de los escenarios pueden volar casi ilimitadamente directamente sobre áreas peligrosas. Para obtener un sistema más avanzado, se pueden usar varios drones para crear ángulos de incidencia de ondas de radio biestáticos o multiestáticos adicionales muy altos, lo que amplía aún más las capacidades de detección de objetos explosivos.

Giobal ​​UAV Technologies, una compañía estadounidense, recientemente recibió contratos de dos clientes de los Estados Unidos para encuestar el área con el fin de detectar NBP. Uno de los disparos fue realizado por Pioneer Aerial Surveys, una división global de UAV que previamente había buscado NBP en Pearl Harbor. En los proyectos de búsqueda de NBP, se utiliza la tecnología de prospección basada en drones UAV-MAG que la empresa utiliza en prospecciones geofísicas y geodésicas. La tecnología UAV-MAG utiliza el magnetómetro ultraligero GSMP-35U de Gem Systems. Utilizando un UAV, Pioneer Aerial puede realizar fotografías aéreas autónomas en resolución ultra alta, incluso a bajas altitudes, lo que hace posible detectar NBP.




Foto: Duke Robotics
El UAV TIKAD multirrotor DIK Robotics está armado con una ametralladora giroscópica

Organizaciones como el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU., Por ejemplo, requieren que se incluyan tecnologías de filmación innovadoras con las solicitudes de soluciones preliminares para la búsqueda de defensa aérea. Según un representante de Global UAV Technologies, “La tecnología de encuesta UAV-MAG que estamos desarrollando confirma su flexibilidad funcional y confiabilidad. Pioneer Aerial rápidamente se ganó la reputación de ser uno de los líderes mundiales en topografía geofísica de drones. La tecnología para la detección y fotografía aérea de NBP se está desarrollando rápidamente, aparecen soluciones cada vez más innovadoras en esta área, lo que contribuye a aumentar el interés en nuestros servicios y productos ".

Afganistán parece ser el país que más sufre de la doble amenaza de los IED y NBP. Dos hermanos de este país han desarrollado un dispositivo legal de limpieza de minas desarrollado como parte de un proyecto global llamado Mine Kafon (MKD). MKD, con sede en los Países Bajos, está desarrollando una gama de soluciones de remoción de minas para una amplia gama de áreas afectadas después de un conflicto, desde artefactos explosivos, utilizando tecnologías innovadoras que podrían permitir que la remoción de minas sea más rápida, segura, barata y fácil.


Foto: Pioneer Aerial Surveys Ltd
Pioneer UAV aéreo equipado con magnetómetro ultraligero GSMP-35U, que se utiliza para detectar NBP

Las antiguas zonas de guerra están llenas de millones de minas y otros objetos explosivos, y estos "asesinos ocultos" mutilan y matan a muchos civiles todos los días. Además, estas minas también constituyen un obstáculo importante para el desarrollo económico y social del país después del conflicto. Inspeccionar y limpiar estas áreas de NBP sigue siendo costoso y difícil debido a problemas asociados con el tipo de terreno y muchos otros factores.

MKD ha diseñado varios UAV multirrotores con PIB para combatir la PNB. El pequeño y económico Vento micro-UAV para fotografía aérea y mapeo está disponible para las estructuras que más lo necesitan, incluidas las organizaciones no gubernamentales. El diseño funcional simple de este UAV simplifica el mantenimiento y la reparación, y el estuche impreso en una impresora 3D simplifica la producción, lo que en consecuencia afecta su costo. Las áreas peligrosas se identifican al ver el video de una cámara con alta resolución y gran aumento. A continuación, el usuario en un mapa digital identifica pozos o embudos, así como violaciones sospechosas del suelo, después de lo cual se crea un mapa 3D del área de interés utilizando el modo de mapeo fuera de línea.


Diseñado y creado por Massoud Hassani
El UAV Destiny Long Range (MFD) de Mine Kafon está diseñado para mapear áreas peligrosas como Afganistán

Este mapa se puede usar para inspeccionar aún más el terreno y posiblemente para identificar áreas peligrosas utilizando algoritmos de visualización por computadora. El micro UAV Destiny de MKD está equipado con una cámara de alta resolución x10 montada en una suspensión electromagnética estabilizada por giro de tres ejes. Es capaz de volar a una distancia de hasta 5 km, mientras mantiene su ubicación exacta utilizando la tecnología RTK (sistema de navegación por satélite cinemática en tiempo real GPS). El dron compacto y duradero Destiny, capaz de operar en condiciones climáticas difíciles, está hecho de fibra de carbono duradera, que ha reducido el peso y aumentado el tiempo de vuelo hasta una hora. Debido al hecho de que el dron Destiny está equipado con ocho motores eléctricos, cuando uno o dos motores fallan, puede continuar volando.


Manta UAV puede poner una carga subversiva al lado del NBP, que luego puede detonarse de forma remota

Basado en mapas 3D creados por drones cartográficos, un UAV Manta MKD autónomo y pesado vuela sobre un área determinada, metódicamente "mirando a través" de cada metro. Es capaz de transportar una variedad de sensores de detección, que incluyen un detector de metales, un dispositivo de radar de detección subsuperficial y un dispositivo de recolección de muestras para análisis químicos. Para obtener información sobre la ubicación exacta, los datos de los sensores se procesan utilizando algoritmos de combinación de datos. Dependiendo del área circundante y de los datos de identificación, un objeto explosivo es detonado usando un dispositivo explosivo controlado a distancia llevado por un avión no tripulado, o un zapador lo hace inofensivo. Ocho potentes motores eléctricos y hélices coaxiales permiten a Manta llevar robots y sensores de limpieza de minas con un peso total de hasta 30 kg. Ocho baterías 6S (instaladas en teléfonos inteligentes) proporcionan un tiempo de vuelo máximo de 60 minutos. La plataforma flexible de Manta, que se puede "actualizar" en varios segundos para realizar diversas tareas, es compatible con todos los drones de minas MKD, incluido Destiny con un peso de 6,6 kg. El UAV Manta es compatible con la estación de control de tierra Mine Kafon GCS, cuyo software, además de la funcionalidad común a toda la línea de UAV de esta compañía, también proporciona interfaces específicas para cada sistema autónomo.
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