Aby bola koordinácia takýchto letov efektívna a bezpečná, je potrebné zabezpečiť vhodné a spoľahlivé bezdrôtové sieťové prepojenie. Drony s podporou tzv. internetu vecí (z angl. Internet of Things – IoT) majú schopnosť vykonávať veľké množstvo dôležitých úloh, najmä ak sú tieto úlohy komplexné, drahé, nebezpečné alebo ich nemôžu priamo vykonávať ľudia.
Čo je internet dronov?
Aby sme pochopili internet dronov (z angl. Internet of Drones – IoD), treba najskôr definovať termín internet vecí (IoT). Ten označuje činnosti, keď viaceré zariadenia spolu komunikujú cez rôzne siete (LPWAN, GSM, LTE) prostredníctvom modulov a odosielajú údaje do cloudu, kde sú následne vyhodnocované a spracované. Rôzne typy zariadení, napríklad chladničky, autá, termostaty, postrekovače, sa pripájajú k internetu, aby mohli prijímať a odosielať údaje a aby boli ovládateľné cez príslušné mobilné alebo webové aplikácie.
Dobrým príkladom využitia internetu vecí je logistika. Na prepravované zariadenia sa nainštaluje čip, ktorý umožňuje diaľkové sledovanie pohybu tovaru a následne sa vyhodnotí efektívnosť distribučného procesu. To slúži na optimalizovanie procesov, nákladov a urýchlenie prepravy. Okrem sledovania polohy zariadení umožňuje IoT napríklad monitorovanie obsadenosti parkovísk či zdravotného stavu pacientov. Inteligentné zariadenia pripojené na internet nachádzajú využitie tiež v energetike, poľnohospodárstve a mnohých iných odvetviach.
Vedecká práca uverejnená na stránke známej svetovej organizácie pre elektrotechniku, elektroniku a energetiku IEEE definuje internet dronov ako sieť s vrstvenou architektúrou určenú hlavne na koordináciu prístupu bezpilotných prostriedkov do riadeného vzdušného priestoru a poskytovanie navigačných služieb. IoD tak poskytuje technologickú komunikačnú bázu pre rôzne služby vykonávané dronmi v riadenom vzdušnom priestore.
Dá sa teda povedať, že internet dronov je prakticky internet vecí aplikovaný na operácie s dronmi s ohľadom na existujúcu infraštruktúru manažmentu pilotovanej a bezpilotnej prevádzky. Význam IoD rastie najmä s počtom autonómnych UAV operácií, keď viaceré drony vykonávajú činnosti v rámci riadeného vzdušného priestoru. S tým je spojených množstvo výziev, keďže vo vzdušnom priestore platia prísne bezpečnostné štandardy. Preto vzniká viacero iniciatív, ktoré skúmajú vhodnú architektúru IoD a zaoberajú sa integráciou komunikačnej siete IoD s existujúcou sieťou systémov riadenia letovej prevádzky.
Ako funguje internet dronov?
Internet dronov má umožňovať bezpečné a dostatočne výkonné sieťové pokrytie pre veľké množstvo aktivít bezpilotných vzdušných dopravných prostriedkov (z angl. Unmanned Aerial Vehicle – UAV) v spodnom vzdušnom priestore (do 120 m) a ich manažment. Tieto aktivity by zároveň mali byť skoordinované s manažmentom letovej prevádzky (ATM), aby sa predišlo kolíziám. V súčasnosti je internet dronov v mnohých krajinách v podobe konceptov, ktoré sa ešte naplno nevyužívajú.
Dron môže byť vybavený viacerými druhmi snímačov. Prenos údajov z týchto snímačov k operátorovi či riadiacemu centru a naopak môže prebiehať cez viaceré typy sietí (LTE, mobilné siete, GSM). Aby bola prevádzka veľkého počtu dronov plynulá, treba zabezpečiť stabilnú konektivitu, preto sa skúmajú a vylepšujú technologické možnosti rôznych typov sietí.
Požiadavky na infraštruktúru IoD
Aby bol IoD efektívny v masovom meradle pre podniky a osobné použitie, jeho infraštruktúra musí byť všadeprítomná, bezpečná a flexibilná. Jadrom systému by mala byť inteligentná technológia, v ktorej možno na požiadanie sprístupniť údaje v reálnom čase. V ideálnom prípade takáto infraštruktúra umožňuje jednoduchú integráciu s novou technológiou.
Kybernetická bezpečnosť by mala byť pre majiteľov dronov najvyššou prioritou, pretože špeciálne protokoly overovania a výmeny kľúčov musia generovať symetrický bezpečnostný kľúč. Áno, drony možno hacknúť, podobne ako akúkoľvek formu elektronickej komunikácie. Vzdialený únos pomocou malvéru je ešte horší, takže vývoj silných vrstiev kybernetickej bezpečnosti nemožno podceňovať ani prehliadať.
Ďalšou požiadavkou IoD je bezproblémové pokrytie v prímestských, mestských a vidieckych oblastiach. V súčasnosti nie je veľké percento zemegule stále pripojené k internetu. Na zdieľanie dát medzi dronmi však stačí akákoľvek oblasť aspoň s konektivitou 4G+. Pokiaľ ide o vertikálne pokrytie, drony dosahujú výšku až 9 km, ale zvyčajne lietajú vo výške 60 až 120 m nad zemou.
Možnosti prepojenia blockchain a IoD
Integrácia dronov a technológií blockchain má potenciál premeniť prevádzkový spôsob ekosystému IoD. V prípade IoD distribuovaná sieť udržiava nemennú databázu akcií používateľov, údajov získaných dronmi a príkazov pozemnej riadiacej stanice (z angl. Ground Control Station – GCS), pričom zaznamenané transakcie sú zdieľané medzi uzlami v sieti, čo pomáha pri celkovej podpore siete a overovaní dátových blokov. Typický model pozostáva z používateľa, infraštruktúry a vrstvy IoD, ktorá umožňuje interakciu medzi dvoma používateľmi alebo medzi používateľom a dronom a vytvára klastre blockchainu, pričom dron je priradený ako hlavný ovládač. Každý klaster riadi a koordinuje správanie dronov v sieti a vrstva infraštruktúry špecifikuje konektivitu a kontrolu používateľov a dronov prostredníctvom GCS pre efektívnu a bezpečnú výmenu údajov. Výsledok zodpovedajúceho prevádzkového toku vedie k uloženiu aktualizovaných údajov v špecifikovanom rámci blockchainu.
Internet dronov v praxi
Spomedzi služieb poskytovaných UAV je internet vecí obzvlášť dôležitý pre doručovanie tovaru. Letecké doručovanie balíkov vyžaduje prepracovanú architektúru prideľovania vzdušného priestoru, pretože môže ísť o tisícky letov denne v rovnakej geografickej oblasti s mnohými potenciálnymi konfliktmi medzi dronmi.
Logistika
Tento segment zažíva v posledných rokoch veľký rozmach, keďže pôvodné koncepty a testovacie lety sa vo viacerých krajinách preniesli do realizačnej fázy (USA, Austrália, Fínsko). Očakáva sa, že do roku 2026 dosiahne trh s doručovacími dronmi len v USA 5,6 miliardy USD. Finálna časť doručenia tovaru priamo do rúk zákazníka je najdrahšia a najnáročnejšia časť cesty balíka, ktorá tvorí približne 50 % celkových distribučných nákladov. Technológia dronov má ambíciu optimalizovať doručenie na poslednú míľu prepravou balíkov z blízkych skladov alebo distribučných centier na konkrétnu adresu.
Na rozdiel od tradičných doručovacích vozidiel môžu drony „lietať vzdušnou čiarou“ (priamo), čo im umožňuje vyhnúť sa premávke alebo kľukatým doručovacím cestám. Drony sú tiež rýchle, vďaka čomu je doručenie v ten istý deň v mnohých oblastiach normou – a v niektorých prípadoch dokonca umožňuje doručenie v „rovnakú hodinu“.
Nehovoriac o tom, že používanie dronov na doručovanie prináša výhody aj pre životné prostredie v porovnaní s cestnou dopravou (priemerné doručenie 1 ks balíka kamiónom vytvára približne 1 kg emisií skleníkových plynov). Drony poháňané väčšinou lítiovými batériami tak znižujú spotrebu energie aj uvoľňovanie skleníkových plynov. Ak sa tieto batérie budú nabíjať zelenou energiou, podstatne sa zníži množstvo uhlíka emitovaného komerčnou a priemyselnou dopravou.
Poľnohospodárstvo
Neustály rast celosvetovej populácie (očakáva sa, že do roku 2050 dosiahne 9,6 miliardy ľudí) vedie k hľadaniu efektívnych a inovatívnych poľnohospodárskych postupov, aby bol dostatok obživy. Inteligentná technológia dronov a internet dronov umožnia použitie takých poľnohospodárskych techník, ktoré zabezpečia efektívnosť vstupov, ako je voda a hnojivo, a zároveň maximalizujú produktivitu, kvalitu a výnos. Presné poľnohospodárstvo tiež pomáha minimalizovať výskyt škodcov, nežiaduce záplavy a choroby. Inými slovami, drony prinášajú revolúciu v poľnohospodárstve a ponúkajú veľké úspory nákladov a vyššiu efektivitu a ziskovosť.
Internet dronov môže výrazne zefektívniť a zautomatizovať činnosti v mnohých tu spomínaných, ale aj ďalších odvetviach, najmä však tam, kde sa vyžaduje koordinovaná spolupráca viacerých dronov.
Literatúra
[1] Michalčík, V.: Internet dronov (IoD) umožňuje nové použitie UAV v rôznych odvetviach. Asociácia Mám dron. [online].
[2] What Is Internet of Drones (IoD)? IoT Marketing. [online]. Publikované máj 2024.
[3] Tychola, K. A. – Voulgaridis, K. – Lagkas, T.: Beyond Flight: Enhancing the Internet of Drones with Blockchain Technologies. In: Drones, 2024, 8(6), 219. [online]. Publikované 26. 5. 2024.
-tog-