Revista Europea de Derecho de la Navegación Marítima y Aeronáutica

ISSN versión electrónica: 2386-8902
ISSN versión impresa: 1130-2127
Depósito Legal: Z-3235-99

NAVIGATION PREPARATION OF UAV TO THE OPERATIONAL ACTIVITIES OF FIRE SERVICES
PRZYGOTOWANIE NAWIGACYJNE BSP DO OPERACYJNYCH DZIAŁAŃ STRAŻY POŻARNEJ

Andrzej FELLNER
Mariusz FELTYNOWSKI
Radosław FELLNER

ABSTRACT: The prerequisite for the safe and precise execution of the task by an unmanned flying system is preliminary and direct navigational preparation. This was confirmed by the establishment of fire-fighting operations carried out in April 2020 in Biebrza National Park. In addition to 79 Fire Protection Units and 380 firefighters, 2 helicopters, 6 aircraft and four unmanned aircraft systems were additionally supported by operational operations. Experience gained and lessons learned have enabled the development of a navigational preparation concept for unmanned aircraft systems.

KEY WORDS: unmanned aircraft system, navigational preparation, fire services, firefighting, unmanned aerial vehicles

STRESZCZENIE: Warunkiem bezpiecznego i precyzyjnego wykonania zadania przez bezzałogowy system latający jest wstępne i bezpośrednie przygotowanie nawigacyjne. Potwierdzono to założenie podczas przeprowadzonych w kwietniu 2020 r. działań ratowniczo-gaśniczych w Biebrzańskim Parku Narodowym. Oprócz 79 zastępów Jednostek Ochrony Przeciwpożarowej i 380 strażaków, 2 śmigłowców, 6 samolotów, dodatkowo działania operacyjne wspierały cztery bezzałogowe systemy latające. Zdobyte doświadczenia i wnioski umożliwiły opracowanie koncepcji przygotowania nawigacyjnego dla bezzałogowych systemów latających.

KLUCZOWE SŁOWA: bezzałogowy system powietrzny, przygotowanie nawigacyjne, straż pożarna, gaszenie pożarów, bezzałogowe statki powietrzne

1. Wprowadzenie Tematyka użycia BSP w działaniach gaśniczych podczas wielkoobszarowych pożarów lasów jest opisywana w literaturze naukowej. Przykładowo, w serwisie Web of Science dla okresu 1990-2018 odnotowano 308 publikacji związanych z BSP i pożarami lasów . Głównie są to analizy i badania dotyczące zdalnego wykrywania pożarów, monitorowania, tworzenia map, architektury i integracji technologii. Zauważalne jest coraz częstsze zainteresowanie badaczy tematyką wykorzystania uczenia maszynowego do wykrywania i przewidywania rozprzestrzeniania się pożarów przy użyciu bezzałogowych statków powietrznych . Równolegle prowadzone są analizy dotyczące tworzenia ad-hoc za pomocą dronów lokalnych sieci przesyłania danych , czy dronów jako elementu Internetu Rzeczy (Internet of Things - IoT) . W kontekście operacyjnym dopiero testowane są takie koncepcje i rozwiązania, jak przenoszenie wody i gaszenie z BSP . Rzadko w literaturze przedmiotu podejmowana jest problematyka działań operacyjnych z użyciem BSP, taktyki działań, procedur operacyjnych, naziemnego przygotowania do lotów specjalistycznych (operacyjnych), przygotowania nawigacyjnego. Należy zauważyć, że upowszechnianie i rozwijanie technologii związanych z bezzałogowymi systemami powietrznymi na potrzeby działań straży pożarnej, czy szeroko rozumianych służb pierwszego reagowania (First Responders - FR) są przedmiotem projektów naukowo-badawczych i rozwojowych takich jak: ASSISTANCE , FIRE-IN , ResponDrone , INGENIOUS , DRIVER+ , FASTER . Jednakże w wyżej wymienionych projektach brakuje celu, jakim byłoby opracowanie (na podstawie testów, demonstracji, warsztatów) zaleceń, rekomendacji czy standardów dla operacyjnych lotów BSP. Przy czym poprzez sformułowanie „operacyjne” należy rozumieć: wykonywane przez profesjonalne służby państwowe lub zawodowe, możliwe do wykonania 24 godziny na dobę. Niniejszy artykuł na celu opisanie przygotowania nawigacyjnego i użycia BSP podczas pożaru wielkoobszarowego łąk, terenów leśnych, trzcinowisk i torfowisk w Polsce, w Biebrzańskim Parku Narodowym w kwietniu 2020 r. Wykorzystaną metodą badawczą jest zatem studium przypadku. Ze względu na operacyjnych charakter opisywanych działań, niektóre dane i informacje będące własnością PSP, nie mogły zostać upublicznione i przytoczone w niniejszym artykule. Podejmowane w pracy zagadnienie jest mocno osadzone w kontekście teorii zarządzania kryzysowego, ale odnosi się do ściśle określonego obszaru badawczego. Zarządzanie kryzysowe obejmuje 4 fazy : zapobiegania, przygotowania, reagowania i odbudowy. Międzynarodowy standard cyklu reagowania grup poszukiwawczo- ratowniczych USAR (ang. Urban Search and Rescue) wyróżnia natomiast 6 faz : gotowość, mobilizacja, tranzyt, działania (operacyjne), demobilizacja, odtworzenie gotowości po-misji . W niniejszym artykule ograniczono się do fazy reagowania czyli realizacji działań operacyjnych. Artykuł choć odnosi się do lokalnego zdarzenia, zawiera treści i wnioski, mogące mieć zastosowanie w innych formacjach mundurowych, także zagranicznych. 2. Charakterystyka działań ratowniczo-gaśniczych podczas pożaru w Biebrzańskim Parku Narodowym Wg informacji przekazywanych przez rzecznika KG PSP, w dniu 19.04.2020 r. od godz. 16:01 do 20.57 odnotowano 5 kaskadowych zgłoszeń pożarów na terenie Biebrzańskiego Parku Narodowego (zdjęcie 1). Działania gaśnicze w nomenklaturze strażackiej realizowane siłami i środkami powiatu zakończono 20.04. o godz. 7:21. W tych działaniach uczestniczyły 24 zastępy Jednostek Ochrony Przeciwpożarowej (tzw. JOP) oraz 129 strażaków Państwowej Straży Pożarnej/Ochotniczej Straży Pożarnej łącznie. Niestety okazało się, że 20.04 już o godz. 7:42 do stanowiska kierowania straży wpłynęło kolejne zgłoszenie o pożarze w tym rejonie. Tym razem w działaniach gaśniczych uczestniczyło 51 zastępów JOP oraz 223 strażaków PSP/OSP. Gdy po zakończeniu głównych działań gaśniczych zabezpieczano pogorzeliska o godz. 8.55 w dniu 21.04 wpłynęło zgłoszenie o kolejnym pożarze na terenie Parku. Tym razem w działaniach gaśniczych uczestniczyły 62 zastępy JOP, 348 strażaków PSP/OSP, cztery samoloty patrolowo-gaśnicze (PZL M18 Dromader) oraz bezzałogowe systemy latające PSP i jeden WOT. Po zakończeniu głównych działań gaśniczych od godzin nocnych zabezpieczano pogorzeliska, a powierzchnię pożaru określono na 3 000 ha.



Zdjęcie 1. Czoło pożaru oznaczone na zdjęciu terenu i na zdjęciu satelitarnym W godzinach porannych dnia 22.04. w Goniądzu zawiązał się Sztab Podlaskiego Komendanta Wojewódzkiego PSP, a kierowanie działaniami ratowniczymi na poziomie strategicznym (najwyższym po interwencyjnym i taktycznym) objął Podlaski Komendant Wojewódzki PSP. W tym samym czasie Komendant Główny PSP polecił zadysponować siły i środki podległego mu Centralnego Odwodu Operacyjnego, w tym 170 strażaków, 75 ratowników, w tym zespół operatorów bezzałogowych statków powietrznych (BSP). Stanowisko Kierowania Komendanta Głównego PSP (SK KG PSP) koordynowało dysponowanie siłami i środkami ponad wojewódzkimi na miejsce zdarzenia. Poprzez SK KG PSP, które realizuje zadania międzynarodowego punktu kontaktowego uruchomiono europejski mechanizm reagowania w przypadku klęsk i katastrof a w nim poprzez system COPERNICUS pozyskano zobrazowania satelitarne obszaru (zdjęcie 2).



Zdjęcie 2. Obraz rozpoznania satelitarnego Copernicus z zaznaczonym obszarem objętym pożarem w Biebrzańskim Parku Narodowym. Źródło: https://emergency.copernicus.eu/mapping/system/files/components/EMSR436_AOI01_FEP_PRODUCT_r1_RTP01_v1.jpg, dostęp: 26.11.2020 r. Należy zaznaczyć, że nad obszarem objętym pożarem znajdowały się następujące struktury przestrzeni powietrznej (Zdjęcie 3.): - strefa ograniczona EPR23 BIEBRZAŃSKI PARK NARODOWY- aktywna H24, wysokość od GND do 4000 ft AMSL , - DRAR - Drone Airspace Restriction – strefa ograniczona U-space .



Zdjęcie 3. Mapa poglądowa struktur przestrzeni powietrznej (EPR23, DRAR) w przybliżonym obszarze objętym pożarem. Źródło: PANSA-UTM W celu kontynuowania działań gaśniczych na miejsce zdarzenia zadysponowano Grupę Operacyjną KG PSP. Teren akcji podzielono na 5 odcinków bojowych: Kuligi, Grzędy, Wroceń, Kopytkowo, Kanał. Prowadzone działania na wszystkich odcinkach polegały na dogaszaniu pogorzelisk i pojawiających się zarzewi ogni. W związku ze skrajnie trudnymi warunkami terenowymi związanymi z występowaniem terenów bagiennych oraz cieków wodnych do przemieszczania się sił i środków używane były amfibie ARGO 8x8 oraz wszędołazy. Równocześnie na poszczególnych odcinkach wodnych rozpoznawano możliwość budowania magistrali wodnych, utworzenia tzw. „lotniska polowego” w celu przyśpieszenia procesu tankowania gaśniczych statków powietrznych. Zamiar taktyczny polegał na przelewaniu wodą czterech kompleksów leśnych i trzcinowisk w okolicach miejscowości: Wroceń, Wólka Piaseczna, Grzędy i Kuligi. Od dnia 24.04. w dalszym ciągu prowadzone były działania gaśnicze i dozorujące, a nocą sprawdzano za pomocą BSP z kamerami termowizyjnymi pogorzelisko w celu wychwycenia kolejnych zarzewi ognia (zdjęcie 4).



Zdjęcia 4. Dozorowanie pożaru w dzień (z prawej) i w nocy (termowizja) za pomocą BSP. Okazało się, że całkowita powierzchnia pożaru wynosiła 5280 ha, a podjęte w ciągu dnia działania przynosiły rezultaty, bo już prowadzone były działania na trzech odcinkach bojowych, przy czym na jednym o powierzchni 1500 ha prowadzono przelewanie tlących się zarzewi ognia, a na dwóch pozostałych prowadzono dozorowanie. Jednak z powodu obniżeniem się stanu wody w Biebrzy, na miejsce zadysponowano przedstawiciela wojsk inżynieryjnych, w celu opracowania rozwiązań związanych z przeprawą wodną ratowników i sprzętu. W kolejnym dniu kontynuowane były działania gaśnicze i dozorujące na trzech odcinkach. Użycie kamer termowizyjnych umożliwiało lokalizację punktów o wysokiej temperaturze, a tym samym nie dopuszczanie do powstania nowych ognisk pożaru oraz pożaru podpowierzchniowego (torfu) na dużym obszarze. Dnia 26.04. dokonano sprawdzenia pogorzeliska pod względem nowych zarzewi ognia z użyciem śmigłowca policyjnego Bell oraz trzech dronów PSP wyposażonych w systemy termowizyjne. Przeprowadzone patrole nie ujawniły zagrożeń. Toteż o godz. 17:00 zakończono działania gaśnicze i teren akcji przekazano władzom Biebrzańskiego Parku Narodowego. W tych działaniach ratowniczo gaśniczych uczestniczyły: 2 śmigłowce i 6 samolotów patrolowo-gaśniczych typu „Dromader” Lasów Państwowych, 2 śmigłowce Policji, 1 śmigłowiec Straży Granicznej. Dodatkowo zastosowano 4 bezzałogowe systemy powietrzne do rozpoznania terenu działań, precyzyjnego określania pojedynczych ognisk pożaru w oparciu o standardowe kamery RGB oraz termowizyjne. BSP były wykorzystywane praktycznie od rana do późnych godzin wieczornych. Skuteczność i precyzja podczas wykonywania zadań przez wymienione statki powietrzne w dużej mierze zleżała od wstępnego i bezpośredniego lotniczego przygotowania nawigacyjnego oraz wskazała na zasadność i sensowność opracowania odpowiedniej metodyki dla BSP. Ponowną kontrolę wykonano po zakończeniu akcji w dniu 30.04.2020 przy wsparciu opracowań wojskowych z Ośrodka Rozpoznania Obrazowego. 3. Charakterystyka operacyjnie używanych bezzałogowych systemów powietrznych Podczas działań gaśniczych prowadzonych w dniach 19.04. - 26.04. na terenie Biebrzańskiego Parku Narodowego, operacyjnie stosowano od rana do późnych godzin wieczornych bezzałogowe statki powietrzne typu: - czterowirnikowce DJI Matrice 210 wyposażone w różne wersje kamer (na światło widzialne RGB oraz termowizyjne), - sześciowirnikowce Yuneec H520 (na światło widzialne RGB). - WOT stosował po zmroku płatowiec BSP Flyeye Wymienione wirnikowe BSP dokonywały rozpoznania terenu działań, precyzyjnie określały pojedyncze ogniska oraz pożaru w oparciu o pokładowe kamery monitorowały wyniki działań gaśniczych i dozorowały podejmowane przedsięwzięcia. Również umożliwiały kontrole pogorzelisk po zakończeniu akcji gaśniczych (zdjęcie 5). Podczas działań użyto trzy bezzałogowe statki powietrzne typu DJI Matrice 210 (zdjęcie 5), a wybrane parametry główne zawiera tabela 1. Wyposażone były w: aparaturę sterującą CENDENCE-S (GL900A) z monitorem CrystalSky DJI CrystalSky 7.85" o rozdzielczości 2048×1536, jasności 2000 cd/m2, Android 5.1o pamięci: 128GB, dolny system pozycjonowania, przedni system pozycjonowania, górne czujniki podczerwieni, akumulator (TB55-7660mAh-22.8V), ładowarka (IN2C180), hub do ładowania (IN2CH). Niewątpliwie do kluczowych cech Matrice 210 V2 zalicza się:  IP43;  nowy system transmisji OcuSync 2.0 pozwalający na stabilny lot dzięki wykorzystaniu automatycznego przełączania się między pasmami 2.4 GHz i 5.8 GHz oraz zasięgowi wynoszącemu do 5 km w optymalnych warunkach;  system TimeSync monitorujący w czasie rzeczywistym ustawienie kontrolera lotu, kamery, modułu GPS/RTK oraz urządzeń dedykowanych, akcesoriów;  dokładność zbierania danych;  technologia DJI AirSense - dzięki wbudowanemu odbiornikowi ADS-B ta technologia automatycznie zapewnia operatorowi w czasie rzeczywistym informacje o pobliskim ruchu powietrznym;  zasilanie systemu, które stanowią dwa akumulatory TB55 z systemem podgrzewania, dzięki czemu BSP może osiągnąć czasu lotu do 34 minut (bez obciążenia) i pracować w zakresie temperatur od -20 do +50°C;  oświetlenie antykolizyjne: dolna i górna dioda sygnalizacyjna, umożliwiająca zlokalizowanie BSP w nocy i słabo oświetleniowych warunkach, a tym samym poprawienie bezpieczeństwa wykonywanych lotów;  kamerę FPV;  możliwość zdalnego wyłączania oświetlenia (tzw. tryb dyskretny);  kalibrację/trymerowanie w przypadku gdy zamontowano na pokładzie kilka urządzeń – wtedy operator może przestawić środek ciężkości BSP w aplikacji, zwiększając bezpieczeństwo i stabilność lotu;  kompatybilność z: oprogramowaniem Mobile SDK, technologia DJI SkyPort, oprogramowaniem Onboard SDK;  Podwójne dolne mocowanie gimbala;  Kompatybilność z sensorami Zenmuse: XT2, X5S, X7, Z30, X4S, XT (adapter i kamera w wersji V2), urządzeniami innych producentów (poprzez Payload SDK);



Zdjęcie. 5. DJI Matrice 210 oraz czasy lotu w jego poszczególnych konfiguracjach Tabela 1. Specyfikacja techniczna bezzałogowego statku powietrznego DJI Matrice 210



Również stosowano bezzałogowy statek powietrzny Yuneec H520 a jego specyfikację techniczną prezentuje tabela 2. Heksakopter H520 z kamerą E90 przygotowany jest do zastosowań profesjonalnych, umożliwia lot po wyznaczonych punktach, wykonywanie map 2D i 3D oraz wyposażony jest w Software Development Kit (SDK). Urządzenie ST16S z procesorem Quadcore i 7" wyświetlacz Low-Glare umożliwia kompleksowe zaplanowanie misji a czujnik 1*CMOS z rozdzielczością 20 megapikseli stanowi kompaktowe urządzenie. Dzięki niemu możliwe jest wykonywanie zdjęć w wysokiej rozdzielczości. Wideo rejestrowane jest w 4K przy 60fps, dzięki czemu materiał jest bardzo płynny i umożliwia pozyskiwanie płynnych ujęć typu slow-motion. Obraz na żywo przesyłany jest do stacji naziemnej ST16S w jakości 720p z 5.8GHz. Sprawdzony trójosiowy gimbal Yuneec z rotacją 360º zapewnia maksymalną stabilizację. Stosowana jest stacja naziemna ST16S Ground Station, a jej bazę stanowi procesor Intel Quadcore, dostarczający niezbędną moc obliczeniową. Podstawę dla wszystkich funkcji lotu stanowi oprogramowanie DataPilot, oferujące komunikaty głosowe a poprzez gniazdo USB może streamować obraz do osobnego urządzenia w celu wyświetlania, np. na monitorze LCD. Nawigacja w menu przebiega w sposób intuicyjny a używając Mission Mode można na zintegrowanej mapie zaznaczyć współrzędne niezbędne podczas wykonywania misji, ustawić pokrycie (wzajemne dwu sąsiednich zdjęć). Jednak dla każdego punktu zainteresowania (Point Of Interest - POI) należy określić wysokość lotu, ustawienie kamery lub boczne odchylenie. Po ukończeniu misji, lądowaniu możliwy jest powrót do miejsca startu, powtórzenie misji oraz odbycie misji wielokątnej, czyli określenie obszaru w którym dron ma latać (zdjęcie 6). Program DataPilot, automatycznie oblicza całkowitą odległość, czas lotu, a także wielkość (powierzchnię) danego obszaru. Po załadowaniu ustawień, BSP automatycznie rozpoczyna misję, realizuje ją, powraca do miejsca startu. Bezzałogowy statek powietrzny Yuneec H520 posiada tryby lotu: Angle Mode, Manual Mode, Return to Launch, Mission Mode. Natomiast oprogramowanie Mobile SDK umożliwia dostęp do funkcji związanych ze stabilizacją lotu, telekomunikacją, zarządzaniem czujnikami, kontrolą kamery, misjami lotniczymi. W oparciu o SDK można tworzyć nowe aplikacje. Transfer danych (telemetria) umożliwia dostęp w czasie rzeczywistym do takich parametrów, jak: pozycja GPS, prędkość, statusu lotu, wysokość, podgląd 720p na żywo poprzez RTSP, zgrywanie materiałów poprzez WiFi, dostęp do logów w czasie rzeczywistym. Tabela 2. Specyfikacja techniczna bezzałogowego statku powietrznego Yuneec H520 i aparatury sterującej ST 16S Ground Station







Zdjęcie 6. Bezzałogowy system powietrzny: aparatura sterująca ST16S Ground Station oraz bezzałogowy statek powietrzny Yuneec H520 z kamerą E90. Wskazywanym mankamentem bezzałogowego systemu powietrznego Yuneec H520 jest stosunkowo długi czas nawiązywania połączenia między aparaturą sterującą a BSP. 4. Wstępne i bezpośrednie nawigacyjne przygotowanie dronów do lotu Podczas przeprowadzonych przez straż pożarną w kwietniu 2020 r. działań ratowniczo gaśniczych w Biebrzańskim Parku Narodowym, prawdopodobnie po raz pierwszy lub jeden z pierwszych, wzorem lotnictwa, zastosowano wstępne i bezpośrednie przygotowanie nawigacyjne do lotów bezzałogowych systemów powietrznych. Zdobyte doświadczenia i wstępne wnioski umożliwiły opracowanie odpowiedniej dla BSP koncepcji takiego przygotowania. Okazało się, że jest ono warunkiem bezpiecznego i precyzyjnego wykonania założonych zadań. Również podczas rozpoznawania terenu działań, precyzyjnego określania pojedynczych ognisk pożaru oraz monitorowania rozległości pożaru w oparciu o pokładowe kamery i dozorowania rezultatów podejmowanych przedsięwzięć, zastosowano opcję dronowej misji wielokątnej – określając obszar, w którym dron ma latać. Na tej podstawie implementowano podczas działań metodę drabinkową. Była ona opracowana i zweryfikowana podczas testów lotniczych w 1998 r (wtedy żaden z militarnych systemów satelitarnych GPS NAVSTAR, GLONASS nie był jeszcze w pełni operacyjny) w zakresie prowadzenia akcji poszukiwawczo – ratowniczych, niesienia pomocy podczas walki z klęskami żywiołowymi. W oparciu o pokładowe odbiorniki lotnicze możliwe było wykonywanie lotu metodą drabinkową (rys. 1), która była skuteczna i wygodna podczas prowadzenia powyższych działań. Metoda ta została szczególnie sprawdzonych powodzi, gdy śmigłowce wyposażone w pokładowe odbiorniki satelitarne „Garmin” (rys. 2), w oparciu o dane otrzymywane z naziemnej mobilnej stacji referencyjnej/różnicowej (rys. 3), mogły precyzyjnie dotrzeć do potrzebujących pomocy. Obecnie wystarczy korzystać z europejskiej sieci stacji permanentnych RTK DGP ASG EUPOS.



Rys. 1. Schemat prowadzenia akcji poszukiwawczo – ratowniczej w oparciu o metodę drabinkową.



Rys. 2. Śmigłowiec uczestniczący w lotach testowych



Rys. 3. Schemat stacji DGPS używanej podczas eksperymentów Zdobyte doświadczenia, przeprowadzone w latach 1998-2019 badania naukowe i testy lotnicze wskazały, że metodę drabinkową można stosować podczas operacyjnych misji bezzałogowych systemów/platform latających, szczególnie podczas akcji poszukiwawczo – ratowniczych, monitoringu. Również podczas przeprowadzonych w kwietniu 2020 działań ratowniczo gaśniczych w Biebrzańskim Parku Narodowym okazało się jak istotne jest wykonanie wstępnego i bezpośredniego przygotowania nawigacyjnego operatorów do lotów bezzałogowych systemów. W ramach działań operacyjnych z uprawnieniami bez widzialności BVLOS. Na tej podstawie autorzy postanowili zaproponować algorytm takiego przygotowania, umożliwiającego bezpieczne, precyzyjne i optymalne wykonanie założonych zadań, przedsięwzięć podczas komercyjnych lub operacyjnych działań. Nawigacyjne przygotowanie personelu obsługującego bezzałogowy system powietrzny (obserwatorzy, operatorzy, piloci) do lotu obejmuje czynności wykonywane w okresie od otrzymania zadania do startu i dzieli się na wstępne i bezpośrednie. Przygotowanie wstępne i bezpośrednie do lotu to przestrzeganie ustalonych przepisami zasad opracowania mapy oraz sporządzania planu lotu na określoną trasę, gdyż ma decydujący wpływ na pomyślne i bezpieczne wykonanie lotu operacyjnego systemu bezzałogowego. Graficzne opracowanie mapy polega na uwzględnieniu: - przebiegu trasy i jej opis; - czasu lotu wpisany dla każdego odcinka; - wszystkich stref: niebezpieczne - "D" (danger), ograniczone - "R" (restricted), zakazane - "P" (prohibited); jak wskazano w rozdziale 2, nad terenem działań obowiązywała strefa EPR23. - oznaczenia przeszkód naturalnych i sztucznych (zaznaczenie wysokości nad terenem oraz nad poziomem morza); - oznaczona najwyższego wzniesienia w pasie trasy w postaci prostokącików; - zaznaczenie wektorem ogólnym kierunku i siły wiatru; - zapisaniu wartość deklinacji w rejonie lotów. Wstępne przygotowanie nawigacyjne do lotu obejmuje zapoznanie personelu latającego z misją i wytycznymi nawigacyjnymi związanymi z wykonaniem zadania oraz:  przygotowanie mapy do lotu, czyli wybór, wykreślenie i opis trasy lotu (przekrój poziomy trasy) – należy uwzględnić: rodzaj zadania i lotu, dogodność prowadzenia orientacji geograficznej, możliwość dogodnego wyjścia nad punkty trasowe, położenie stref zakazanych, niebezpiecznych i ograniczonych, rzeźbę terenu, dogodność lądowania. Należy wyznaczyć nowe POI (ang. Point of Interest), punkty do których chcemy się dostać lub skorzystać z bazy danych GPS oraz podstawowe i pomocnicze punkty trasy:: WPT – wyjściowy, charakterystyczny obiekt orientacyjny, w czasie lotów nocnych pomoc świetlna lub pirotechniczna. Punkt ten powinien być osiągalny. z dowolnego kierunku startu po najkrótszej drodze i wybierany dla każdego kierunku startu oddzielnie, PZK – zmiany kierunku lotu, charakterystyczny obiekt orientacyjny a w lotach nad morzem lub nad terenem bez obiektów orientacyjnych, jako PZK należy wybierać taki obiekt, który umożliwiałby dolot do tego punktu z kierunku najdogodniejszego do wykonania zadania, KPT – końcowy KO - kontrolne obiekty, pomocnicze punkty trasy lub zmiany nawigacyjnych parametrów lotu, korekcji wskazań przyrządów).  wybór profilu (przekrój pionowy trasy) i innych nawigacyjnych parametrów lotu – istotne są wysokość lotu bezzałogowego systemu na poszczególnych odcinkach. Zależy ona od rodzaju zadania, możliwościami i wyposażeniem bezzałogowego systemu latającego;, długości trasy lotu i wymagań dotyczących ekonomicznego wykonania lotu, a także rzeźby terenu, względów ekologicznych i ekonomicznych, dogodności prowadzenia orientacji geograficznej, dogodnego wyjścia nad wyznaczone punkty, położenie stref zakazanych, niebezpiecznych, ograniczonych;  wykonanie niezbędnych wstępnych obliczeń – przeprowadza się po wykreśleniu trasy lotu i nie uwzględnia się w nim wpływu wiatru. W ramach tych obliczeń określa się: długość odcinków trasy lotu i czasy ich przelotu, nakazane magnetyczne kąty drogi dla poszczególnych odcinków trasy (zdjęcie 7), ogólną długość trasy, czas dolotu do WPT i lotu od KPT, lądowania, ogólny czas trwania lotu, czas startu zapewniający wyjście na określony punkt trasy lub lądowanie/wymiana baterii w nakazanym czasie, rzeczywistą minimalną (bezpieczną) wysokość lotu, zużycie baterii/paliwa w jednostkach czasu. Dane wstępnego obliczenia lotu zapisuje się po lewej stronie, w odpowiednich rubrykach nawigacyjnego dziennika pokładowego (tabela 3). Z powodu deficytu czasu, stosuje się pamięciowe nawigacyjne przeliczanie jednostek np.: • z km/godz na węzły: km/godz : 2 + 10% np. 20 km/godz = 11 węzłów (knotów); • węzły na km/godz:: węzły (knoty) x 2 - 10 % np. 20 węzłów = 36 km/godz; • węzły na m/sek: węzły : 2 np. 15 węzłów = 7,5 m/sek; • metry/sek na węzły: m/sek x 2 np. 5 m/sek. = 10 węzłów • metry/sek na km/godz:: m/sek x 4 - 10 % np. 5 m/sek = 18 km/godz. • km/godz. na m/sek:: km/godz : 4 + 10 % np. 18 km/godz ≈ 5 m/sek.



Zdjęcie. 8. Front pożaru z wyznaczoną trasą na mapie (po lewej) oraz przygotowana podczas wstępnego przygotowania nawigacyjnego trasa z naniesionymi kątami drogi, odległościami do punktów i czasami lotu (po prawej)



Zdjęcie. 9. Trasa monitoringu pogorzeliska (z lewej) oraz dane dotyczące wartości deklinacji magnetycznej dla miejscowości GONIĄDZ

Tabela 3. Przykładowy dzienniki pokładowy niezbędny podczas operacyjnego stosowania dronów (wypełniony dla trasy lotu wzdłuż czoła pożaru)



Bezpośrednie przygotowanie nawigacyjne, wykonywane jest przed rozpoczęciem lotu bezzałogowego systemu i głównie polega na uzupełnieniu prawej strony dziennika pokładowego (rys. 6) a szczególnie prędkość i kierunek wiatru oraz jego wpływ na wykonanie misji. To przygotowanie obejmuje:  analizę sytuacji meteorologicznej,  zapoznanie się z informacjami organu służby ruchu lotni¬czego dotyczącymi sytuacji nawigacyjnej,  bezpośrednie obliczenia do lotu wykonywane są na podstawie uaktualnionych warunków lotu w oparciu o certyfikowane danych meteorologiczne (wiatru, temperatury, ciśnienia). Polegają one na wyznaczeniu: kątów znoszenia, poprawionych o parametry wiatru kursów magnetycznych i prędkości podróżnych oraz czasów lotu dla poszczególnych odcinków trasy lotu, ogólnej długotrwałości lotu, przyrządowej minimalnej (bezpiecznej) wysokości lotu. Wyniki bezpośredniego obliczenia lotu zapisuje się w dzienniku pokładowym, a w przypadku braku danych o parametrach wiatru (brak), zakłada się dane wstępnego obliczenia lotu,  sprawdzenie wyposażenia nawigacyjnego statku powietrznego. Podczas operacyjnego stosowania bezzałogowych systemów latających istotne są certyfikowane dane meteorologiczne zawarte na stronie IMGW a szczególnie: GAMET - prognoza składającą się z dwóch zasadniczych części: SECN I – zawiera grupy niebezpiecznych zjawisk pogody mających istotny wpływ na przelot, szczególnie dla małego lotnictwa i dronów. Jeśli grupy nie ma to oznacza, że zjawisko nie jest prognozowane, jednak zawsze należy sprawdzić czy nie zostały wydane informacje AIRMET i/lub SIGMET. SECN II – w tej części znajdują się dodatkowe informacje o prognozowanej pogodzie w danym rejonie. AIRMET informacja podaje zwięzły opis tekstowy z użyciem obowiązujących skrótów, zaobserwowane lub przewidywane wystąpienia istotnych zjawisk meteorologicznych na trasie lotu, które nie były włączone w Sekcję I prognozy obszarowej GAMET dla lotów na małych wysokościach. SIGMET informacje, wydawane przez Meteorologiczne Biuro Nadzoru, podają tekstem z użyciem obowiązujących skrótów, zwięzły opis występujących lub prognozowanych istotnych zjawisk meteorologicznych na trasie lotu. Mogą one wpływać na bezpieczeństwo też bezzałogowych systemów latających, podając przewidywany obraz rozwoju tych zjawisk w czasie i w przestrzeni. Prognoza obszarowa istotnych zjawisk pogody w formie graficznej, obejmująca swym zasięgiem FIR EPWW. W przekroju pionowym prognoza zawiera się od powierzchni ziemi do FL100, a w obszarach górskich do FL150 (SFC-700 hPa). Prognoza opracowywana jest przez synoptyków w Centralnym Biurze Prognoz Lotniczych – Meteorologicznym Biurze Nadzoru w Warszawie. Turbulencja – mapa prezentuje prognozę intensywności turbulencji (potencjału turbulencyjnego - PT) w dwóch warstwach: od gruntu do 3 km, powyżej 3 km do wysokości 15 km. W obliczeniach modelu został ujęty stosunek prognozowanej energii wiatrowej do energii, z jaką oddziaływałby wiatr o prędkości 30 m/s (w warstwie od powierzchni do 3 km) lub 40 m/s (w warstwie powyżej 3 km) na poziomie morza, na średniej wielkości statek powietrzny. W obliczeniach uwzględnia się trzy wielkości fizyczne: siłę wiatru, gradient (pionowy i poziomy) wiatru oraz stabilność atmosfery. U dołu mapy wartości intensywności turbulencji są przedstawione za pomocą skali barw oraz umownych określeń (np. słaba, umiarkowana itp.) Intensywność turbulencji wyrażona jest w skali od 0-brak do 1-groźna. Wielkość tę można jednocześnie interpretować jako prawdopodobieństwo wystąpienia turbulencji. Mapa oblodzenia – prezentuje prognozę intensywności oblodzenia (PO) w wybranych warstwach atmosfery. W obliczeniach modelu uwzględnione zostały następujące parametry: temperatura, wilgotność, wielkość zachmurzenia, opady, temperatura wierzchołków chmur a także możliwość wystąpienia głębokiej konwekcji. Na mapie zbiorczej prezentowane są maksymalne wartości intensywności oblodzenia w warstwie od 0 do 10km (rzut z góry) oraz przekrój dolnej warstwy (rzut WW→E). Pojedyncze punkty oznaczone kolorem czerwonym prezentują wysokości (w setkach metrów), w których intensywność oblodzenia jest największa. Prognozowaną intensywność oblodzenia podawane w % oznacza prawdopodobieństwo jego wystąpienia Mapy burzowe – co godzinę zobrazowane są następujące elementy: prawdopodobieństwo wystąpienia burz (czyli potencjał burzowy Pb) w skali <0-1>, siła konwekcji w skali <0-7>, możliwe strefy zagrożenia, zaobserwowane burze. Również są zawarte animacje prognozujące możliwość i przemieszczanie się burz. Jak wynika z powyższego, operacyjne zastosowanie bezzałogowych systemów powietrznych wymaga również implementowania norm i przepisów i dostosowania ich do dronów. W związku z tym należy:  stosować zmodyfikowane wstępnego i bezpośrednie nawigacyjne przygotowania do lotów;  zapoznawać się z certyfikowanymi danym meteorologicznymi podawanymi przez IMGW – certyfikowany dostarczyciel meteorologicznych danych lotniczych;  kreśląc trasę lotu należy uwzględnić prędkość i kierunek wiatru, możliwe jest wniesienie poprawki do wyznaczonych wcześniej kursów i precyzyjne osiąganie założonych celów (uwzględnienie kąta znoszenia);  uwzględnić deklinację magnetyczną (dodać), wiedząc, że z mapy uzyskuje się wartości kursów geograficznych (siatka kartograficzna mapy). Dla przykładu podkreślić należy, że w przypadku wykonywania lotów monitorujących w ramach działań gaśniczych w Biebrzańskim Parku Narodowym konieczne było odejmowanie od wyznaczonych z mapy kursów dla poszczególnych odcinków po 7°4' (KM = KG - ∆M (VAR);  koniecznie obliczyć podczas działań operacyjnych dronów bezpieczną wysokość lotu wg. uproszczonego wzoru : Habezp. = ΔHter + ΔHprz + ΔHbar ΔHter = różnica poziomów: startu i lądowania a najwyższym punktem terenu w odpowiednio szerokim pasie trasy; ΔHprz = przewyższenie wierzchołka przeszkody terenowej nad najwyższym punktem terenu (w pasie trasy); ΔHbar = poprawka na zmianę ciśnienia na trasie,;  podczas prowadzenia akcji monitorujących, poszukiwawczo-ratowniczych, ratowniczo-gaśniczych, kontrolno-pomiarowych stosować metodę drabinkową. Jej przydatność została pozytywnie zweryfikowana podczas monitorowania pogorzeliska (zdjęcie 10).





Zdjęcie 10. Metoda drabinkowa podczas monitorowania pogorzeliska w Biebrzańskim Parku Narodowym. Ze względu na ograniczony czas lotu (wskazany w tabelach w rozdziale 3.), BSP nie dokonały pojedynczego lotu na całej trasie. Odcinek został podzielony na kilka mniejszych. Po wykonaniu oblotu operator udawał się w kolejne miejsce, aby wykonać następny oblot. Zasadne okazało się użycie samolotów bezzałogowych cechujących się wydłużonym czasem lotu. Zadysponowany samolot FlyEye firmy Flytronic należący do Wojsk Obrony Terytorialnej przekazywał dane do sztabu akcji PSP, celem wykorzystania ich do podejmowania optymalnych decyzji przez kierującego działaniami ratowniczymi.



Zdjęcie 11. Obrazy z bezzałogowca FlyEye 1 Podlaskiej Brygady Obrony Terytorialnej. Źródło: https://media.terytorialsi.wp.mil.pl/informacje/500815/zolnierze-wot-pomagaja-gasic-pozary-w-biebrzanskim-parku-narodowym-film-z-drona, dostęp: 26.11.2020 r. 5. Wnioski Potwierdzono użyteczność użycia BSP w działaniach operacyjnych straży pożarnej podczas pożaru wielkoobszarowego łąk, trzcinowisk i terenów leśnych. Warto podkreślić, że użytkowanie zróżnicowanej floty, tj. składającej się z modeli różnych producentów, wiąże się z koniecznością stosowania różnych systemów do integracji i przesyłania w czasie rzeczywistym obrazu z BSP bezpośrednio do tzw. centrum dowodzenia czyli sztabu akcji. W praktyce może to spowolnić podejmowanie decyzji, opóźnić działania, a nawet przyczynić się do przeoczenia istotnych operacyjnie informacji o sytuacji. Nie do przecenienia jest ogromna rola koordynacji lotów załogowych i bezzałogowych, w celu zachowania najwyższego poziomu bezpieczeństwa, w sytuacji konieczności realizacji zadań w tym samym obszarze. Nie można pominąć aspektu zabezpieczenia obszaru działań operacyjnych, np. przez Policję, przed nieuprawnionymi lotami osób postronnych. Jak pokazuje historia z USA, istnieje bowiem ryzyko, że amatorzy - chcąc wykonać atrakcyjne zdjęcia - naruszą obowiązujące zakazy lotów i strefy, a także stworzą zagrożenie dla znajdujących się w powietrzu BSP straży pożarnej . Przedmiotem automatyzacji i wsparcia ze strony aplikacji i systemów informatycznych powinny być wszelkie czynności związane zarówno ze wstępnym, jak i bezpośrednim przygotowaniem nawigacyjnym, a także analizą ryzyka. Pożądaną jest sytuacja, w której jeszcze przed dotarciem na miejsce działań, aparatura sterująca pobiera potrzebne dane operacyjne (mapy obszaru lotu, wysokość terenu, mapy przeszkód, dane meteorologiczne, dane dot. deklinacji magnetycznej). Zważywszy na fakt, że każda minuta jest cenna, nawiązywanie połączenia BSP-aparatura-kamera powinno następować błyskawicznie, a kalibracja dokonywać się automatycznie. Wśród kolejnych konkluzji, warto wymienić następujące: - bezzałogowe systemu powietrzne (a zatem m.in. BSP, aparatura sterująca, kamery) użytkowane w działaniach operacyjnych powinny cechować się długim czasem pracy, niezawodnością, solidnością budowy, odpornością na wilgoć, wiatr, ujemne i wysokie temperatury, - czas lotu BSP typu wielowirnikowiec jest niejednokrotnie niewystarczający wobec nie tylko konieczności nieprzerwanych oblotów obszarów o dużej powierzchni, ale także w porównaniu z potrzebami na ciągły monitoring odcinków bojowych, - wskaźniki naładowania/rozładowania baterii powinny uwzględniać: warunki atmosferyczne (siła i kierunek wiatru), prędkość lotu, czas potrzebny na powrót do miejsca startu tak, aby operator po skierowaniu wzorku na taki wskaźnik od razu otrzymał wiarygodną informację, czy w danych warunkach BSP jest w stanie dokończyć misję i powrócić do miejsca startu, - w związku z powyższym zasadne jest w przyszłości w działaniach służb ratowniczych także testowanie i zweryfikowanie technologii BSP typu wielowirnikowiec na uwięzi w aspekcie ciągłego, punktowego monitoringu, - istnieje zapotrzebowanie na narzędzia wspomagające podejmowanie decyzji na miejscu zdarzenia, oparte na transmisji, agregacji i integracji obrazów przesyłanych z BSP w czasie rzeczywistym, - zasadne jest wykorzystanie cyfrowych, niezawodnych narzędzi do zarządzania flotą BSP.

NOTAS

1 Bailon-Ruiz, R., Lacroix, S., Wildfire remote sensing with UAVs: A review from the autonomy point of view. International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS 2020), s. 9.
2 Alexandrov, D., Pertseva, E., Berman, I., Pantiukhin, I., Kapitonov, Analysis of machine learning methods for wildfire security monitoring with an unmanned aerial vehicles, 24th Conference of Open Innovations Association (FRUCT). „IEEE”, 2019, s. 3-9.
3 Nawaz, H., Ali, H. M., Laghari, A., UAV Communication Networks Issues: A Review. „Archives of Computational Methods in Engineering”, 2020, doi.org/10.1007/s11831-020-09418-0, s. 1-21.
4 Ejaz, W., Azam, M. A., Saadat, S., Iqbal, F., Hanan, A., Unmanned aerial vehicles enabled IoT platform for disaster management. „Energies”, 12(14) 2706, 2019, doi:10.3390/en12142706, s. 2-18.
5 Balcerzak T., Kostur, K., Żmigrodzka, M., Unmanned Aerial Vehicles in Fire Protection [Bezzałogowe statki powietrzne w ochronie przeciwpożarowej]. „Revista europea de derecho de la navegación marítima y aeronáutica”, n. 36 (2019), s. 39-62.
6 ASSISTANCE project website online: https://assistance-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
7 FIRE-IN project website online: https://fire-in.eu/pl, dostęp: 25.11.2020.
8 ResponDrone project website online: https://respondroneproject.com/about-us/overview, dostęp: 25.11.2020.
9 INGENIOUS project website online: https://ingenious-first-responders.eu, dostęp: 25.11.2020.
10 DRIVER+ project website online: https://www.driver-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
11 FASTER project website online: https://www.faster-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
12 Asghar, S., Alahakoon, D., Churilov, L., A comprehensive conceptual model for disaster management. „Journal of Humanitarian Assistance”, 1360(0222), 2006, s. 1-15. Przewodnik po Krajowym Planie Zarządzania Kryzysowego, Rządowego Centrum Bezpieczeństwa, Warszawa 2018, s. 6.
13 INSARAG Guidelines, Volume II: Preparedness and Response, Manual B: Operations, United Nations Office for the Coordination of Humanitarians Affairs (OCHA), 2020, s. 6. 14 Chomoncik, M., Feltynowski, M., Smolarczyk, L., Działania ratownicze komponentu medycznego Polskiej Ciężkiej Grupy Poszukiwawczo-Ratowniczej (HUSAR Poland) podczas akcji po trzęsieniu ziemi w Nepalu w roku 2015. „Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza / Safety & Fire Technique”, Vol. 51 Issue 3,, s. 107.
15 AIP Polska, rozdz. ENR 5.1.2-3, PAŻP, 2020, s. 216.
16 Podręcznik użytkownika aplikacji dFPL, SUM-SUTM-dFPL-1.1.-25022020, PAŻP, 2020, s. 3.
17 Fellner A., Analiza systemów nawigacyjnych i koncepcja stacji permanentnych RTK DGPS dla potrzeb lotnictwa, WSOSP, Dęblin 1999, s. 87, 89.
18 Online: http://awiacja.imgw.pl/index.php?product=airmet-opis, dostęp: 27.11.2020.
19 Djudjic D., Drone operator arrested in Arizona for interfering with firefighters, „Diyphotography”, 2017, Online: https://www.diyphotography.net/man-gets-arrested-flying-drone-wildfire-hamperin g-firefighters, dostęp: 25.11.2020.

BIBLIOGRAFÍA

Bailon-Ruiz, R., Lacroix, S., Wildfire remote sensing with UAVs: A review from the autonomy point of view. nternational Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS 2020).
Alexandrov, D., Pertseva, E., Berman, I., Pantiukhin, I., Kapitonov, Analysis of machine learning methods for wildfire security monitoring with an unmanned aerial vehicles, 24th Conference of Open Innovations Association (FRUCT). „IEEE”, 2019.
Nawaz, H., Ali, H. M., Laghari, A., UAV Communication Networks Issues: A Review. „Archives of Computational Methods in Engineering”, 2020, doi.org/10.1007/s11831-020-09418-0.
Ejaz, W., Azam, M. A., Saadat, S., Iqbal, F., Hanan, A., Unmanned aerial vehicles enabled IoT platform for disaster management. „Energies”, 12(14) 2706, 2019, doi:10.3390/en12142706.
Balcerzak T., Kostur, K., Żmigrodzka, M., Unmanned Aerial Vehicles in Fire Protection [Bezzałogowe statki powietrzne w ochronie przeciwpożarowej]. „Revista europea de derecho de la navegación marítima y aeronáutica”, n. 36 (2019), s. 39-62.
ASSISTANCE project website online: https://assistance-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
FIRE-IN project website online: https://fire-in.eu/pl, dostęp: 25.11.2020.
ResponDrone project website online: https://respondroneproject.com/about-us/overview, dostęp: 25.11.2020.
INGENIOUS project website online: https://ingenious-first-responders.eu, dostęp: 25.11.2020.
DRIVER+ project website online: https://www.driver-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
FASTER project website online: https://www.faster-project.eu, dostęp: 25.11.2020.
Asghar, S., Alahakoon, D., Churilov, L., A comprehensive conceptual model for disaster management. „Journal of Humanitarian Assistance”, 1360(0222), 2006, s. 1-15. Przewodnik po Krajowym Planie Zarządzania Kryzysowego, Rządowego Centrum Bezpieczeństwa, Warszawa 2018.
INSARAG Guidelines, Volume II: Preparedness and Response, Manual B: Operations, United Nations Office for the Coordination of Humanitarians Affairs (OCHA), 2020, s. 6.
Chomoncik, M., Feltynowski, M., Smolarczyk, L., Działania ratownicze komponentu medycznego Polskiej Ciężkiej Grupy Poszukiwawczo-Ratowniczej (HUSAR Poland) podczas akcji po trzęsieniu ziemi w Nepalu w roku 2015. „Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza / Safety & Fire Technique”, Vol. 51 Issue 3.
AIP Polska, rozdz. ENR 5.1.2-3, PAŻP, 2020.
Podręcznik użytkownika aplikacji dFPL, SUM-SUTM-dFPL-1.1.-25022020, PAŻP, 2020, s. 3.
Fellner A., Analiza systemów nawigacyjnych i koncepcja stacji permanentnych RTK DGPS dla potrzeb lotnictwa, WSOSP, Dęblin 1999..
http://awiacja.imgw.pl/index.php?product=airmet-opis, dostęp: 27.11.2020.
Djudjic D., Drone operator arrested in Arizona for interfering with firefighters, „Diyphotography”, 2017, Online: https://www.diyphotography.net/man-gets-arrested-flying-drone-wildfire-hampering-firefighters, dostęp: 25.11.2020. https://media.terytorialsi.wp.mil.pl/informacje/500815/zolnierze-wot-pomagaja-gasic-pozary-w-biebrzanskim-parku-narodowym-film-z-drona, dostęp: 26.11.2020 r.

---

Nota bene:
Si necesita algún tipo de información referente al artículo póngase en contacto con el email suministrado por el autor del artículo al principio del mismo.
REVISTA EUROPEA DE LA NAVEGACIÓN MARÍTIMA Y AERONÁUTICA es una revista académica, editada y mantenida por Revistasdederecho.com. La revista dejó de depender de la Universidad de Málaga en noviembre de 2013 y de www.eumed.com en noviembre de 2020, fecha en la que se conformó www.revistasdederecho.com. Para cualquier comunicación, envíe un mensaje a mjpelaez@uma.es, seghiri@uma.es o info@revistasdederecho.com.