SAR operácie s UAV

Rámec SAR operácií s UAV

SAR v tomto článku znamená Search and Rescue – pátracie a záchranné operácie. Bezpilotné lietadlá (UAV) sa v nich stali kľúčovým multiplikátorom síl: poskytujú rýchlu prieskumnú nadstavbu, multisenzorový dohľad a presné navedenie pozemných tímov IZS (Integrovaný záchranný systém). Úspech misie závisí od taktickej voľby vzoru prehľadávania, správneho nasadenia senzorov, zdieľania dát v reálnom čase, robustnej koordinácie veliteľstva zásahu a bezpečnostných protokolov pre posádky aj tretie osoby.

Operačný kontext a cieľové scenáre

UAV podporujú SAR misie v rôznych prostrediach a profiloch:

• Prírodné terény: horské a lesné oblasti, rokliny, lavínové polia, jaskynné vstupy a krasové planiny.
• Mestské prostredia: zrútené budovy, požiare, staticky narušené objekty, prieskum po výbuchoch.
• Vodné plochy a toky: pátranie po nezvestných, monitorovanie povodňových vĺn a mostných profilov.
• Hromadné nešťastia: viacnásobné ohniská, nutná priestorová dekonflikcia a prioritizácia sektorov.

Ciele zahŕňajú lokalizáciu osôb, rýchle overenie životných prejavov (indície tepla, pohybu), vytyčovanie bezpečných prístupových trás a kontinuálne poskytovanie situačného prehľadu (Common Operational Picture, COP).

Taktiky prehľadávania: vzory, pokrytie, pravdepodobnosť detekcie

Výber taktického vzoru vychádza z posledného známeho bodu (LKP – Last Known Position), mobility hľadanej osoby, terénu a meteorologických podmienok. Kľúčové parametre sú Coverage Factor (stupeň pokrytia), Probability of Detection (POD) a Probability of Success (POS).

• Paralelné trate (creeping line / parallel sweep): rovinné a pobrežné oblasti, farmárske polia; výhoda pri známej trase pohybu.
• Rozširujúci sa štvorcový/okruhový vzor (expanding square / expanding circle): od LKP do širšieho okolia pri vysokej neistote.
• Sektorové prehľadávanie (sector search): rozdelenie na výseky s pevným azimutom, vhodné pre perimetrickú kontrolu.
• Adaptívne mriežky s prioritizáciou: vážené tepelné mapy (hotspots) podľa terénu, pravdepodobnosti úkrytu, mobilného signálu či stôp.

Výška letu a rýchlosť sa volia tak, aby GSD (Ground Sampling Distance) a obnovovacia frekvencia senzorov zabezpečili POD ≥ požadovaného prahu (napr. 70–90%). Pri nočných akciách a v chlade stúpa účinnosť termovízie, no v horúčavách klesá tepelný kontrast.

Konfigurácie UAV: platformy a redundancia

• Multirotory: presné vznášanie, bezpečné lety v nízkej výške, vhodné pre mestá a lesy; kratší dolet.
• VTOL/pevné krídlo: veľké pokrytie oblasti, vhodné pre plošné pátranie a pobrežie; vyžadujú väčší priestor a starostlivé plánovanie pristátia.
• Tethered UAV (kotvené): dlhodobý dohľad nad miestom zásahu, stabilné napájanie a dátový link.
• Redundancia: duálne IMU, GNSS+RTK, optický flow, redundantné napájanie; kritické pre let nad osobami a v turbulencii.

Senzory pre SAR: výber, limity a fúzia dát

• RGB/EO kamery s veľkým zorným poľom: mapovanie, identifikácia farieb, odevov, stôp, reflexných prvkov.
• Termálne (LWIR/MWIR): detekcia teplotných anomálií (hlava, trup); obmedzenia pri horúcom podklade, slnečných odrazoch a vetre. Doporučené sú dual-gain senzory a dynamické kalibrácie.
• Multispektrálne: odlíšenie vegetácie a narušení porastu; vhodné pre hľadanie táborísk, ohnísk či čerstvých stôp.
• LiDAR: prienik vegetačným krytom, modelovanie zrázu a bezpečných trás pre pozemné tímy.
• Mikro-doppler radar/FMCW: detekcia pohybu za riedkou vegetáciou, doplnkové riešenie pri hmle a dymu.
• Akustické mikrofónové polia: triangulácia výkrikov alebo pískania píšťalky v tichom teréne.
• Gasifikačné a chemické snímače: pri priemyselných haváriách alebo úniku plynov na určenie bezpečných zón.

Fúzia senzorov prebieha na úrovni detekcií (decision-level) alebo príznakov (feature-level). Viacvrstvová mapa dôvery (confidence map) kombinuje tepelné indície, optické kontúry, pohyb a kontext (napr. stopy v snehu).

AI a automatizácia detekcie

Moderné SAR operácie využívajú on-board aj edge inferenciu (YOLO/Transformers) pre detekciu siluet, termo-anomálií a objektov (batoh, odev). Kritické je riadenie falošných poplachov (FPR) a citlivosti (TPR) cez adaptívne prahy podľa času dňa, vlhkosti a teplotného gradientu. Uplatňuje sa polofunkčný active learning – operátori anotujú hrané ciele počas cvičení a aktualizujú modely.

Letové profily a plánovanie tratí

• „Lawnmower“ raster: rovnomerné prekrytie s 20–40% sidelap/overlap pre EO a 60–80% pre termál.
• Výškové pásma: vysoké pásmo pre rýchly prehľad, nízke pásmo pre verifikáciu kontaktu a navedenie tímov.
• BVLOS/VLOS: podľa právneho rámca; v SAR sa často uplatňuje výnimkové riadenie, no plánovanie musí udržať spojenie a bezpečnostný perimetr.
• Energetické plánovanie: rotácia batérií, „pit-stop” tím, teplotný manažment akumulátorov, predikcia doletu podľa vetra a prevýšenia.

Koordinácia s IZS: velenie, komunikačné toky a právomoci

V SR/ČR typicky spolupracujú HaZZ/HZS, Polícia, ZZS a HZS/Horská služba v štruktúre ICS (Incident Command System). UAV tím vstupuje ako Air Operations prvok s jasnou ROE (Rules of Engagement):

• Veliteľ zásahu (IC): definuje priority sektorov a úlohy (tasking); schvaľuje vzlety/návraty, vzdušné koridory a výškové hladiny.
• Air Boss/ASM: dekonflikcia UAV s vrtuľníkmi, dráhami vrtuľníkových zón (HLZ), TFR/NOTAM koordinácia.
• UAV Mission Lead: prekladá ciele na letové plány, spravuje pilotov a datalink.
• Ground Liaison: napája súradnice nálezov do COP, navádza pozemné hliadky a zbor.

Dátové linky, COP a prenos informácií

Pre úspech je nutný real-time obraz na veliteľskom stanovisku a u pozemných tímov:

• Primárny datalink: spoľahlivý OFDM/mesh do 5–10 km podľa profilu terénu.
• Rebroadcast a mesh body: prenos cez retranslačné UAV alebo mobilné stožiare.
• Common Operational Picture: webová a mobilná mapa s vrstvami: poloha UAV, tepelné detekcie, „breadcrumbs“, perimetre, uzávery, bezpečné trasy, body záujmu, fotografie a poznámky.
• Štandardizované reporty: SALUTE/OST (Observation, Size, Location, Unit/Uniform, Time, Equipment) upravené pre SAR, s automatickou geotag anotáciou.

Bezpečnosť, riziká a fail-safe režimy

• Geo-fencing a „no-fly“ perimetre: nemocnice, vrtuľníkové dráhy, záchytné body IZS; dynamické TFR okolo HLZ.
• Detect-and-Avoid (DAA): procedúry pre konflikty s vrtuľníkmi; monitorovanie ADS-B/FLARM, ak je dostupné.
• Strata linky alebo GNSS: RTH do vyhradeného bodu, prechod na ATTI/optický flow, „land-now“ pri kritickej batérii.
• Ochrana tretích osôb: minimálne vzdialenosti, letové koridory mimo davov, zriadenie bezpečnostných pásiem pri prieskume nad cestami.
• EMC a požiarne riziká: kontrola interferencií, hasiace prostriedky pri nabíjaní batérií, teplotné limity Li-ion.

Meteorologické faktory a ich vplyv

Vietor, dážď, sneh a inverzia zásadne ovplyvňujú výkon senzorov i dolet. Termovízia má najvyšší prínos v noci, pri nízkej teplote pozadia a nízkej vlhkosti. Pri hmle alebo mrholení je vhodné znížiť výšku a rýchlosť, zvýšiť prekrytie a doplniť LiDAR alebo radarové senzory.

Špecifiká v rôznych terénoch

• Lesný porast: pomalší raster, striedanie výškových pásiem, LiDAR pre mikro-reliéf a termál pre „tepelné okná“ v poraste.
• Horské lavíniská: termovízia môže byť nespoľahlivá pri silnom vetre a po oteplení; priorita je bezpečnosť tímov a sekundárne indície (predmety, stopy).
• Mestské ruiny: EO pre trhliny a priechody, termál pre priesaky tepla; pozor na horúce bodové zdroje (elektrina, stroje) a na spadávky.
• Vodné plochy: EO/termál z nízkej výšky pri šikmom pohľade, polarizačné filtre, meranie prúdenia a driftu pre predikciu polohy.

Právne a etické aspekty SAR s UAV

Aj počas záchranných akcií platia povinnosti bezpečnej prevádzky, ochrany osobných údajov a rešpektovania obmedzených priestorov. Zvyčajne sa uplatňuje režim výnimiek alebo priorít pre integrovaný záchranný systém, avšak dokumentácia zásahu (logy, video) musí byť archivovaná v súlade s internými smernicami a GDPR, s obmedzeným prístupom a auditovateľnými záznamami.

Procesy, SOP a tímové roly

• UAV Mission Planner: spracuje LKP, METAR/TAF, NOTAM, rozdelí sektory, pripraví letové plány.
• Remote Pilot-in-Command (RPIC): finálne rozhodnutia o bezpečnosti letu, brífing posádky, kontrola check-listov.
• Payload Operator: správa senzorov, nastavenie gain, paletizácia termálu, označovanie nálezov.
• Intel/Geo analýtik: tvorba COP vrstiev, heatmap a premostenie na pozemné jednotky.

Štandardné check-listy a brífingy

• Predletový brífing: cieľ misie, sektory, výšky, rýchlosti, palubné role, núdzové postupy, dekonflikcia s vrtuľníkmi.
• Technický check-list: batérie, vrtule, upevnenie senzorov, kalibrácie, kompas/IMU, datalink, nahrávanie telemetrie.
• Poletová fáza: debrífing, katalogizácia nálezov, export geotag dát, aktualizácia lessons learned.

Meranie úspešnosti a metriky

• POD/POS podľa sektorov: očakávaná vs. skutočná detekcia.
• Čas do prvého kontaktu: od štartu do prvej relevantnej indície.
• Pokrytie na batériu a na človekohodinu: m²/min, efektivita posádky.
• Falošné poplachy a presnosť geolokácie: CEP/RMSE nálezov a priemerný čas verifikácie.

Príprava a tréning

Pravidelné cvičenia s figurantmi, nasadenie termálnych cielov, simulácia straty linky a dekonflikcie s vrtuľníkmi. Budovanie datasetov pre AI, vyhodnocovanie modelov v rôznych podmienkach (zima/leto, deň/noc). Spoločné cvičenia s IZS pre zjednotenie rádiovej frazeológie a prenosových štandardov.

Prípadové situácie a taktické poznatky

• Nočné pátranie v zmiešanom lese: najprv vysoké pásmo s hrubým rasterom a termálom, následne nízke pásmo s EO pre potvrdenie tvarov; pozemné tímy navedené podľa IR značiek.
• Povodňová kríza: pevné krídlo na plošný prehľad toku a multirotory na mikro-inspekciu mostov; COP zdieľa zatopené zóny a evakuačné trasy.
• Mestský kolaps budovy: LiDAR na prieskum stabilných koridorov, EO pre vizuálne znaky života (svetlo, pohyb), bezpečný perimetr okolo záchranárov.

Logistika a udržateľnosť operácií

Rotačný systém posádok, mobilná nabíjacia stanica (invertor/generátor), predhrev/chladenie batérií, modulárne senzory pre rýchlu prekonfiguráciu. Náhradné diely (ramená, vrtule, podvozky) a servisný protokol skracujú prestoje.

Integrácia s pozemnými technológiami

• Rádiová sieť IZS: prepojenie na TETRA/DMR/GSM; gateway v mobilnom veliteľskom vozidle.
• Digitálne mapy a GIS: offline dlaždice, DEM/DSM pre výškové profily, rýchle plánovanie trás pre zásahové zložky.
• Nositeľné zariadenia tímov: GPS beacon operátorov, spätná väzba do COP pre bezpečnú dekonflikciu pohybu.

Princípy úspešnej SAR misie s UAV

Efektívne SAR operácie s UAV stoja na štyroch pilieroch: správna taktika prehľadávania podľa LKP a terénu; vhodná senzorová zostava s fúziou dát a AI; bezchybná koordinácia s IZS v štandarde ICS/COP; a bezpečnostná kultúra s jasnými SOP a fail-safe režimami. Dobre pripravené tímy skracujú čas do prvého kontaktu, zvyšujú pravdepodobnosť úspechu a minimalizujú riziko pre záchranárov i verejnosť.