Keeping a Watchful Eye on Low-Flying Unmanned Aerial Systems in Cities

Innovative tracking technology sought to protect against airborne threats in urban terrain
도심지내 모든 요소를 공중 위협으로부터 보호하기 위해 혁신적인 추적기술을 연구했다.

OUTREACH@DARPA.MIL
9/13/2016

Image Caption: An artist’s concept shows elements of a notional Aerial Dragnet system: Several UAS carrying sensors form a network that provides wide-area surveillance of all low-flying UAS in an urban setting.


Airspace for the flying public today is perpetually congested yet remarkably safe, thanks in no small part to a well-established air traffic control system that tracks, guides and continuously monitors thousands of flights a day. When it comes to small unmanned aerial systems(UAS) such as commercial quadcopters, however, no such comprehensive tracking system exists. And as off-the-shelf UAS become less expensive, easier to fly, and more adaptable for terrorist or military purposes, U.S. forces will increasingly be challenged by the need to quickly detect and identify such craft—especially in urban areas, where sight lines are limited and many objects may be moving at similar speeds.

오늘날 공동의 공역은 현재까지도 여전히 혼잡하지만 하루에도 수천대의 항공편을 가이드하고 지속적으로 모니터하는 잘 정비된 항공 교통 관리 시스템 덕분에 현저히 안정화 되어 감사하게 생각한다. 그러나 상업용 쿼드코터(quadcopters:드론)와 같은 소형 무인항공시스템(UAS)에 대해서는 포괄적인 추적 시스템이 존재하지 않는다. UAS가 저렴하고 조정이 쉬워 테러리스트나 군사 목적에 적합해짐에 따라 미군은 시야가 제한된 도심지에서 신속하게 탐지하고 식별해야하는 문제에 점점 더 어려움을 겪고 있다.


To achieve the technically difficult goal of mapping small UAS in urban terrain, DARPA today announced its Aerial Dragnet program. The program seeks innovative technologies to provide persistent, wide-area surveillance of all UAS operating below 1,000 feet in a large city. While Aerial Dragnet’s focus is on protecting military troops operating in urban settings overseas, the system could ultimately find civilian application to help protect U.S. metropolitan areas from UAS-enabled terrorist threats.

도시 지역에서 작은 UAS를 매핑하는 기술적으로 어려운 목표를 달성하기 위해 오늘(16.9.13.) DARPA에서는 Aerial Dragnet 프로그램을 발표했다. 이 프로그램은 대도시에서 1,000 피트 미만에서 작동하는 모든 UAS에 대해 지속적이고 광범위한 지역감시를 제공하는 혁신적인 기술이다. 공중 Dragnet의 초점은 해외 도시 환경에서 근무하는 군대를 보호하는 있지만 궁극적으로 대도심지에서 테러리스트 위협으로부터 도움을 요청하는 민간인을 찾는데 있다.


“Commercial websites currently exist that display in real time the tracks of relatively high and fast aircraft—from small general aviation planes to large airliners—all overlaid on geographical maps as they fly around the country and the world,” said Jeff Krolik, DARPA program manager. “We want a similar capability for identifying and tracking slower, low-flying unmanned aerial systems, particularly in urban environments.”

현재 상업용 웹사이트는 소규모 일반 항공기에서부터 대형 여객기에 이르기까지 상대적으로 빠르고 높은 항공기의 트랙을 실시간으로 보여고 있으며, 이 모든 항공기는 국가와 세계지역을 비행할때 지형도에 겹쳐진다.


Although several systems are being developed for tracking small UAS by extending surveillance methods used in open areas where large line-of-sight buffers mitigate the threat, these systems are impractical for operation in urban terrain. Aerial Dragnet seeks to leapfrog these approaches by developing systems adapted to the fundamental physics of small UAS in urban environments that could enable non-line-of-sight (NLOS) tracking and identification of a wide range of slow, low-flying threats. The program seeks an array of innovative approaches, but notionally envisions a network of surveillance nodes, each providing coverage of a neighborhood-sized urban area, perhaps mounted on tethered or long-endurance UAS. Using sensor technologies that can look over and between buildings, the surveillance nodes would maintain UAS tracks even when the craft disappear from sight around corners or behind objects. The output of the Aerial Dragnet system would be a continually updated common operational picture (COP) of the airspace at altitudes below where current aircraft surveillance systems can monitor, disseminated electronically to authorized users via secure data links. Because of the large market for inexpensive small UAS, the program will focus on combining low cost sensor hardware with software-defined signal processing hosted on existing UAS platforms. The resulting surveillance systems would thus be cost-effectively scalable for larger coverage areas and rapidly upgradable as new, more capable and economical versions of component technologies become available.

개방된 지역에서 소규모 UAS를 추적하기 위해 가시선(시야가 확보된) 장치를 이용하여 위협을 완화시키는 몇몇 감시 시스템이 개발되고 있지만 아직 도시지형에서 작동하기에는 비실용적이다. Aerial Dragnet(공중 저인망)은 도시환경에서 비가시선 추적기능 및 광법위한 저속 저공 위협물체를 식별하기위해 기초 물리학이 적용된 소규모 UAS를 개발함으로써 이러한 접근법을 뛰어 넘고자한다.이 프로그램은 일련의 혁신적인 접근 방식을 모색하고 있지만, 경계 노드 또는 긴 내구성 UAS에 장착 된 이웃 도시 규모의 도시 지역을 각각 제공하는 감시 노드 네트워크를 개념적으로 구상하고 있다. 빌딩 건너편을 볼 수 있는 센서 기술을 사용한 감시 노드는 비행선이 시야에서 사라지더라도 UAS 트랙을 지속적으로 추적한다. Aerial Dragnet(공중 저인망) 시스템은 공중 공동작전상황도를 지속적으로 업데이트하며 항공기 감시 시스템이 감시할 수 있는 고도 아래에서 보안 데이터 링크를 통해 허가된 사용자에게 전자방식으로 전파된다. 저렴한 소형 UAS를 위한 대규모 시장으로 인해 이 프로그램은 저비용 센서 HW와 SW로 설계되어 UAS 플랫폼과호환되는 신호처리 기술을 융합하는데 중점을 두고있다. 이 감시시스템은 보다 넓은 서비스 지역을 위해 비용면에서 확장성이 뛰어나며 새롭고 보다 경제적인 버전의 구성요소 기술을 사용할 수 있다.