Droonit voivat olla uhka turvallisuudelle – tuore tutkimus parantaa droonien tunnistamista

Kauko-ohjattavista ilma-aluksista eli drooneista on tullut suosittuja niin harrastajien kuin viranomaisten ja yritysten keskuudessa. Drooneja hyödynnetään muun muassa pelastustehtäviin, liikennevalvontaan, tavarankuljetukseen ja maanviljelyyn, ja niiden käytön odotetaan kasvavan huippunopeiden 5G-tietoliikenneyhteyksien myötä.

Vilkastunut drooniliikenne voi kuitenkin olla myös uhka ihmisten yksityisyydelle, turvallisuudelle ja omaisuudelle. Viime vuosina droonien lennättäminen on aiheuttanut useita vaaratilanteita esimerkiksi lentokentillä. On pelätty, että niiden käyttö voi yleistyä rikollisessa toiminnassa ja terroristi-iskuissa.

Droonien käyttöä voidaan valvoa muun muassa tutkateknologialla. Niiden tunnistaminen tutkahavainnoista voi kuitenkin olla vaikeaa, sillä droonit ovat usein pienikokoisia ja niiden valmistukseen käytetään eri materiaaleja, jotka heijastavat tutkan radiosignaaleja eri tavoin.

Aalto-yliopiston, belgialaisen UCLouvain-yliopiston ja New Yorkin yliopiston tutkijat ovat keränneet laajan tutkamittausaineiston parantaakseen droonien havaitsemista ja tunnistamista. Tutkijat mittasivat Aalto-yliopiston kaiuttomassa huoneessa usean eri markkinoilla olevan ja itsevalmistetun droonimallin tutkapoikkipinta-alan (Radar Cross Section, RCS), joka kertoo, miten kohde heijastaa tutkan lähettämiä radiosignaaleja. RCS-tiedosta voidaan tunnistaa kohteen koko, muoto ja materiaalit.

Yllä olevalla videolla tutkijat kertovat, miksi droonien tunnistaminen on tärkeää ja miten tutkateknologiaa voidaan hyödyntää tunnistamisessa.

”Mittasimme droonien tutkapoikkipinta-aloja useilla millimetriaaltojen eri taajuuksilla ymmärtääksemme paremmin, miten drooneja havaitaan ja miten niiden eri malleja ja materiaaleja tunnistetaan. Uskomme, että keräämäämme dataa voidaan käyttää perustana droonitietokannalle. Siksi kaikki mittaustuloksemme julkaistaan tutkimusartikkelin yhteydessä”, sanoo tutkimusta vetänyt tutkija Vasilii Semkin.

Kerättyä aineistoa voidaan käyttää tutkijoiden mukaan esimerkiksi tutkajärjestelmien ja droonien tunnistukseen liittyvän koneälyn kehittämisessä.

”Tehokkaille tavoille valvoa droonien käyttöä on suuri tarve. Tavoitteenamme on jatkaa tutkimustyötä ja tehdä mittauksia useammilla droonimalleilla ja taajuuksilla sekä erilaisissa ympäristöissä”, Semkin sanoo.

Tutkijat esittävät, että tulevaisuudessa myös 5G-verkon tukiasemia voitaisiin hyödyntää valvonnassa.

”Kehitämme Aalto-yliopistossa millimetriaaltoalueen langatonta tiedonsiirtotekniikkaa, jota voidaan käyttää tiedonsiirron lisäksi ympäristön havaitsemiseen tutkan tavoin. Tekniikan avulla millimetriaaltoalueen 5G-tukiasemat voisivat havaita muun muassa drooneja”, kertoo Aalto-yliopiston radiotieteen professori Ville Viikari.

Tutkimus on julkaistu IEEE Access -tutkimusjulkaisun Millimeter-wave and Terahertz Propagation Channel Modeling and Applications -erikoisosiossa.

Mittausdata on avoimesti saatavilla täällä.

V. Semkin et al., "Analyzing Radar Cross Section Signatures of Diverse Drone Models at mmWave Frequencies," in IEEE Access, vol. 8, pp. 48958-48969, 2020.

Lisätiedot:

Tutkija, tekniikan tohtori Vasilii Semkin
vasilii.semkin@vtt.fi
puh. 040 1990275
VTT

Professori Ville Viikari
ville.viikari@aalto.fi
Puh. 0504135458
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu