.....UAV Photogrammetry......: November 2014

Dalam bab ini kita akan membincangkan secara ringkas unsur-unsur yang bergabung untuk mewujudkan UAS. Umumnya, sistem tanpa pemandu terdiri daripada sebuah pesawat tanpa pemandu atau pandu dari jauh, elemen manusia, muatan, elemen kawalan, dan pautan data komunikasi seni bina. Ketenteraan UAS juga mungkin termasuk elemen-elemen seperti sistem senjata platform dan sokongan tentera. Rajah di bawah menggambarkan UAS dan bagaimana pelbagai elemen digabungkan untuk mencipta sistem.

· (A) UNMAINED AIRCRAFT

Pesawat tanpa pemandu yang mempunyai sayap yang tetap , pemutar-sayap, atau kenderaan lebih ringan daripada udara yang terbang tanpa manusia yang mengendalikan nya di atas kapal. Sejak kebelakangan ini terdapat sokongan untuk merubah pesawat tanpa pemandu (UA) kepada pesawat kawalan jauh (RPV).

1. Fixed-Wing (sayap yang tetap)

The Predator ™ pada asalnya direka untuk misi dengan reka bentuk pesawat RQ-1.Dalam sistem klasifikasi pesawat tentera R bermaksud peninjauan(reconnaissance) dan Q diklasifikasikan sebagai sistem udara tanpa pemandu. Kebelakangan ini reka bentuk predator ditukar kepada MQ-1, di mana M mewakili multirole yang telah digunakan untuk menghantar peluru berpandu. Platform UAS sayap yang tetap mempunyai kelebihan untuk mengendalikan penerbangan dalam tempoh masa yang panjang. Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk ™ telah menyelesaikan penerbangan lebih daripada 30 jam meliputi lebih daripada 8200 batu nautika. Platform sayap yang tetap juga menawarkan keupayaan untuk menjalankan penerbangan di ketinggian yang lebih tinggi di mana kenderaan tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Kelemahan platform UAS sayap yang tetap ini adalah yang memerlukan logistik yang besar untuk pelancaran dan pemulihan (Launch & Recovery) boleh menjadi sangat besar (dikenali large logistical “footprint”). Sesetengah mungkin memerlukan landasan mendarat dan berlepas.

2.Vertical Takeoff and Landing (VTOL)

Sebuah platform berlepas menegak dan mendarat (VTOL) UAS mempunyai pelbagai aplikasi. Sebuah platform VTOL boleh di dalam bentuk helikopter, pesawat sayap tetap yang boleh hover, ataupun tilt-rotor. Platform UAS mempunyai kelebihan L&R footprints. Ini bermakna kebanyakan tidak memerlukan landasan. Kebanyakan juga tidak memerlukan apa-apa jenis peralatan seperti ketapel atau jaring untuk L & R. Tidak seperti platform sayap tetap, UAS helikopter boleh memantau dari kedudukan yang tetap yang memerlukan hanya ruang kecil untuk beroperasi. Helikopter elektrik yang lebih kecil, saiz radio kawalan, mempunyai kelebihan penyebaran yang cepat yang membuatkan mereka ideal untuk mencari dan menyelamat, bantuan bencana, atau memerangi jenayah. Sistem helikopter yang mudah boleh disimpan di dalam kenderaan responden pertama dan dilancarkan dalam beberapa minit. Helikopter kecil juga menawarkan kelebihan bergerak secara rahsia apabila beroperasi di altitud yang rendah. Tanpa enjin petrol, yang motor elektrik cukup tenang untuk membolehkan ia beroperasi pada ketinggian di mana ia tidak boleh dikesan. Kelemahan dari helikopter elektrik kecil tiada daya tahan lama yang mencapai 30 hingga 60 minit.

· (B) COMMAND AND CONTROL ELEMENT

Ø Autopilot

Konsep autonomi adalah kemampuan untuk sistem tanpa pemandu untuk melaksanakan misinya

berikutan satu set arahan yang telah di program tanpa campur tangan operator. UAS autonomi sepenuhnya mampu terbang tanpa campur tangan operator dari berlepas dan mendarat di landasan. Jumlah autonomi dalam UAS berbeza-beza dari tidak ada kepada autonomi yang penuh. Pada satu hujung spektrum pesawat ini beroperasi sepenuhnya oleh remote kawalan dengan penglibatan pengendali malar (seorang juruterbang luaran). Ciri-ciri penerbangan pesawat yang stabil adalah berdasarkan sistem autopilot nya tetapi jika tiada kawalan pesawat daripada juruterbang, pesawat itu akan musnah. Pada lagi satu hujung spektrum, autopilot kapal kenderaan mengawal segala-galanya

dari berlepas hingga pendaratan, tidak memerlukan campur tangan perintis. Pilot-in-command

boleh campur tangan dalam kes kecemasan, boleh menggunakan autopilot jika perlu untuk perubahan

laluan penerbangan atau untuk menghindari bahaya. Autopilots untuk kenderaan ini digunakan sebagai panduan kenderaan di sepanjang laluan yang ditetapkan melalui titik laluan yang telah ditetapkan. Banyak sistem autopilot yang komersial boleh didapati sejak kebelakangan ini untuk UASs yang kecil (sUASs). Sistem autopilot kecil boleh disepadukan dengan kawalan radio (hobi) pesawat atau ke platform ini dengan set yang ditempah khas. Sistem autopilot komersial untuk sUAS menjadi lebih kecil dan lebih ringan dalam tahun-tahun kebelakangan ini. Mereka menawarkan banyak operasi yang sama keuntungan yang autopilots RPA tawarkan dan jauh lebih murah. Sistem autopilot untuk UASs diprogramkan dengan teknologi yang sesuai. Sebagai ciri keselamatan yang paling autopilots UAS, sistem ini boleh melakukan "lost-link" prosedur jika komunikasi terputus antara stesen kawalan tanah dan kenderaan udara. Ada banyak cara yang berbeza bagi sistem ini melaksanakan prosedurnya.

Kebanyakan prosedur ini melibatkan membuat profil lost-link di mana profil misi penerbangan (ketinggian, laluan penerbangan, dan kelajuan) dimuatkan ke dalam memori sistem sebelum pelancaran pesawat. Setelah pesawat dilancarkan, autopilot akan menjalankan misi profil selagi ia kekal dalam hubungan radio dengan stesen kawalan tanah. Itu misi atau lost-link profil boleh diubah suai apabila perlu jika sambungan tetap selama penerbangan.

Ø Ground Control Station

Sebuah stesen kawalan tanah atau GCS adalah pusat kawalan darat atau laut berdasarkan yang menyediakan kemudahan bagi kawalan manusia dari kenderaan tanpa pemandu di udara atau di ruang . GCSs berbeza dari segi saiz fizikal dan boleh menjadi sekecil pemancar genggam atau besar sebagai kemudahan serba lengkap dengan beberapa stesen kerja. UASs tentera yang lebih besar memerlukan GCS dengan beberapa kakitangan untuk operasi berasingan sistem pesawat. Salah satu tujuan utama untuk operasi UAS masa depan adalah keupayaan krew untuk mengoperasikan beberapa pesawat dari satu GCS.

GSC biasanya terdiri daripada sekurang-kurangnya sebuah stesen perintis dan stesen sensor. Stesen juruterbang adalah untuk pilot-in-command yang mengendalikan pesawat dan sistemnya. Stesen sensor untuk pengendalian muatan sensor dan radio komunikasi. Ia mengandungi banyak operasi, bergantung kepada kerumitan yang UAS, yang masing-masing memerlukan lebih banyak kerja di stesen. Untuk lebih kecil kurang kompleks UASs ini stesen kerja boleh digabungkan memerlukan hanya satu operator.

· (C) COMMUNICATION DATA LINK

Data link adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bagaimana perintah UAS dan mengawal maklumat

dihantar dan diterima baik ke dan dari GCS dan autopilot. Operasi UAS boleh dibahagikan kepada dua kategori: frekuensi radio line-of-sight (LOS) dan seterusnya line-of-sight (BLOS).

1. Line-of-Sight

Line-of-sight (LOS) operasi merujuk kepada operasi RPA melalui gelombang radio secara langsung. Dalam Amerika Syarikat operasi LOS awam biasanya dijalankan ke atas 915 MHz, 2.45 GHz, atau frekuensi radio 5,8 GHz.. Frekuensi ini adalah industri yang tidak berlesen, sains dan perubatan (ISM) frekuensi yang dikawal oleh Bahagian 18 Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan (FCC). Frekuensi lain seperti 310-390 MHz, 405-425 MHz dan 1350-1390 MHz adalah frekuensi LOS yang diskret yang memerlukan lesen untuk beroperasi. Bergantung pada kekuatan pemancar dan penerima, dan halangan-halangan di antara, komunikasi ini dapat melakukan perjalanan beberapa batu. Kekuatan isyarat juga dapat diperbaiki dengan menggunakan arah antena. Arah antena menggunakan lokasi RPA untuk terus memperbetulkan arah di mana ia selalu mengarahkan isyarat di RPA. Beberapa sistem yang lebih besar mempunyai antena penerima arah dalam pesawat yang boleh meningkatkan kekuatan isyarat lebih jauh. Jalur frekuensi ISM yang digunakan secara meluas untuk membuat mereka lebih terdedah kepada kesesakan frekuensi, yang boleh menyebabkan UAS kehilangan komunikasi dengan stesen tanah kerana boleh memberi gangguan isyarat. Frekuensi hopping telah muncul sebagai teknologi yang mengurangkan masalah ini. Frekuensi hopping merupakan teknik asas isyarat modulasi digunakan untuk menyebarkan isyarat di seluruh spektrum frekuensi. Ia adalah frekuensi pensuisan berulang semasa penghantaran radio yang dapat mengurangkan keberkesanan dalam pemintasan atau jamming. Dengan teknologi ini, pemancar beroperasi serentak dengan penerima, di mana ia tetap ditala kepada frekuensi yang sama dengan pemancar.

2.Beyond Line-of-Sight

Di luar line-of-sight (BLOS), operasi merujuk kepada operasi RPA melalui satelit komunikasi atau menggunakan kenderaan relay, biasanya pesawat lain. Operator awam mempunyai akses kepada BLOS melalui sistem satelit Iridium, yang dimiliki dan dioperasi kan oleh Iridium LLC. Kebanyakan UASs tidak mempunyai keperluan atau keupayaan untuk mengendalikan BLOS sejak misi mereka dijalankan dalam talian dari pelbagai aspek. Operasi BLOS tentera dilakukan melalui satelit pada Ku band dalam 12 hingga 18 julat GHz. Satu UAS di pasaran beroperasi hampir terus-menerus melalui Ku band. Fasa pelancarannya biasanya dilakukan menggunakan LOS dan kemudian dipindahkan ke pautan data BLOS. Ia kemudian dipindahkan semula ke LOS untuk kesembuhannya. Dengan peningkatan teknologi sejak beberapa tahun yang lalu, ia adalah mungkin untuk melakukan pelancaran dan pemulihan pesawat melalui link data BLOS.

3. Payload

Selain penyelidikan dan pembangunan, kebanyakan UASs digunakan untuk mencapai misi dan misi biasanya memerlukan muatan di atas kapal. Muatan ini boleh berkaitan dengan pengawasan, penghantaran senjata, komunikasi, penderiaan udara, atau kargo. UASs sering merancang di sekitar muatan yang dicadangkan untuk mereka kerjakan. UASs memiliki pelbagai muatan. Ukuran dan berat muatan adalah salah satu perkara yang perlu dipertimbangkan ketika merancang UAS. Kebanyakan aplikasi komersial platform ini memerlukan muatan yang kurang daripada 5 lbs. Merujuk kepada misi pengawasan dan penderiaan udara, muatan sensor wujud dalam pelbagai bentuk yang berbeza untuk misi yang berbeza. Contoh sensor boleh termasuk elektro-optik (EO) kamera, inframerah (IR) kamera, radar bukaan sintetik (SAR), atau laser range finder designators. Pakej sensor optik (kamera) boleh dipasang dengan secara permanent mounting mereka kepada pesawat UAS yang memberi pengendali sensor pandangan yang tetap sahaja, atau mereka boleh menggunakan sistem yang dipasang disebut gimbal atau menara. Sistem gimbal atau pemasangan menara memberikan sensor yang telah ditetapkan pelbagai gerakan, biasanya dalam dua paksi (menegak dan mendatar). Gimbal atau menara menerima input sama ada melalui sistem autopilot atau melalui penerima yang berasingan. Beberapa gimbal juga dilengkapi dengan pengasingan getaran, yang mengurangkan getaran jumlah pesawat yang dihantar kepada kamera itu memerlukan penstabilan imej elektronik yang kurang untuk menghasilkan imej yang jelas atau video. Getaran isolasi boleh dilakukan

oleh sama ada pemasangan elastik / getah atau menggunakan sistem gyrostabilization elektronik

4. Electro-Optical

Kamera elektro-optik dinamakan sedemikian kerana ia menggunakan elektronik untuk poros, zoom, dan fokus imej. Kamera ini beroperasi dalam spektrum cahaya yang boleh dilihat. Gambaran yang dihasilkan boleh dalam bentuk video pergerakan penuh, gambar statik, atau dicampur gambar dan video. Kebanyakan kamera ini dengan set muatan EO menggunakan narrow to mid field view (FOV) lenses. Muatan kamera UAS yang lebih besar juga boleh dilengkapi dengan wide atau ultrawide FOV (WFOV) sensor. Sensor EO boleh digunakan untuk pelbagai misi dan digabungkan dengan pelbagai jenis sensor untuk membuat gambar rata. Ia sering beroperasi pada siang hari untuk kualiti video yang optimum.

5. Infrared

Kamera inframerah beroperasi dalam julat inframerah spektrum elektromagnet (Kira-kira 1-400 THz). IR, atau kadang-kadang disebut FLIR untuk pandangan hadapan. Inframerah, sensor membentuk sebuah gambar menggunakan IR atau radiasi haba. Dua jenis kamera IR digunakan untuk muatan UAS cooled dan non-cooled. Cooled cameras biasanya lebih mahal dan lebih berat dari noncooled camera. Cooled cameras yang moden didinginkan oleh cryocooler yang menurunkan suhu sensor ke suhu kriogenik (Di bawah 150 ° C). Sistem ini boleh dibuat untuk menghasilkan imej-imej dalam inframerah midwave (MWIR) jalur spektrum di mana perbezaan haba tinggi. Jenis kamera ini juga boleh direka bentuk untuk berfungsi di dalam gelombang panjang inframerah (LWIR) band. Secara umum, cooled camera menghasilkan gambar berkualiti tinggi daripada uncooled camera.

Non-cooled kamera menggunakan pengesan yang berada pada atau di bawah suhu ambien

dan berfungsi melalui perubahan rintangan atau voltan yang terhasil apabila dipanaskan

oleh pengesan radiasi inframerah. Pengesan Non-cooled dirancang untuk bekerja dalam

LWIR band dari 7 hingga 14 mikron panjang gelombang, di mana sasaran suhu daratan

memancarkan kebanyakan tenaga inframerah mereka.

6. Laser

Seorang pencari julat laser menggunakan sinar laser untuk menentukan jarak ke objek. Laser designator menggunakan laser beam untuk designate sasaran. Laser designator mengirimkan satu siri denyutan berkod yang memantulkan balik kepada target dan dikesan oleh penerima. Walau bagaimanapun, kelemahan menggunakan penanda laser ini ialah laser mungkin tidak tepat jika keadaan atmosfera tidak jelas, seperti hujan, awan, debu bertiup, atau merokok. Laser juga boleh diserap oleh cat khusus atau memantulkan dengan salah tetapi tidak secara keseluruhan.

(D) LAUNCH AND RECOVERY

Pelancaran dan pemulihan elemen (LRE) dari UAS adalah salah satu aspek yang paling laborintensive dalam operasi UAS . Beberapa UASs mempunyai prosedur LRE sangat rumit. Sistem yang lebih besar mempunyai prosedur dan peralatan khusus yang menyediakan, melancarkan, dan memulihkan RPA. Panjang landasan mencapai sehingga 10,000 kaki dan peralatan sokongan seperti kapal tunda tanah, trak bahan api dan Ground Power Unit (GPU) diperlukan untuk UASs yang besar. VTOL UASs yang bersaiz kecil cenderung untuk mempunyai prosedur kurang kompleks dan peralatan ketika ke LRE. UASs lain, seperti Raven diproduksi oleh AeroVironment Inc., mempunyai LRE sangat kecil kerana mereka boleh menjadi hand launched dan pemulihan dengan onboard parachute. Terdapat banyak cara untuk melakukan pelancaran dan operasi pemulihan untuk UASs pada masa kini. Kebiasaannya melibatkan sistem katapel untuk mendapatkan kelajuan pesawat dalam jarak yang singkat. The Aerosonde Mark 4.7 diproduksi oleh Aerosonde mempunyai pilihan peralatan LRE. Ia boleh dilancarkan menggunakan ‘car top launcher’ di mana kenderaan darat digunakan. Untuk membolehkan UAS untuk mencapai kelajuan terbang . Sistem ‘catapult’ juga boleh didapati untuk Aerosonde. Bagi fasa pendaratan, ia boleh “belly land” di atas rumput atau permukaan kasar, atau ia boleh mendapatkan semula ke dalam jaring yang bergerak.

(F) HUMAN ELEMENT

Unsur yang paling penting dalam UAS adalah unsur manusia. Pada titik ini, unsur manusia diperlukan untuk operasi UAS. Elemen ini terdiri daripada juruterbang, sensor, dan ‘supporting ground crew’. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, sebahagian kedudukan boleh digabungkan bergantung kepada kerumitan sistem. Di masa hadapan, unsur manusia mungkin akan lebih kecil selari dengan kemampuan teknologi yang maju. Sebagai pesawat komersial dari masa lalu, automasi memerlukan kurang interaksi manusia. UAS ‘pilot-in-command’ diberi tanggungjawab untuk memastikan operasi selamat dijalankan .

SUMBER: INTRODUCTION TO UNMANNED AIRCRAFT SYSTEMS, Edited by Richard K. Barnhart • Stephen B. Hottman Douglas M. Marshall • Eric Shappee, 2012 by Taylor & Francis Group, LLC

TERIMA KASIH SINGGAH! KALAU SUKA LIKE O COMMENT :)