Application of unmanned aircraft for detection of chemical situation
DOI:
https://doi.org/10.33577/2312-4458.24.2021.21-30Keywords:
NBC reconnaissance, UAV, chemical situation, combat poisons, dangerous chemicalsAbstract
Hybrid conduct, efficiency and rapidity of hostilities depend on many factors, including the ability to constantly receive information from the battlefield, time to make decisions and clear implementation of tasks. This can be achieved by increasing the efficiency of all types of reconnaissance, including chemical. The article substantiates the prospects of using unmanned aerial vehicles to detect chemical contamination during chemical reconnaissance by radiation, chemical and biological reconnaissance units. It is established that the probability of detecting a chemical situation depends on the degree of training, physical endurance, psychological stability and fatigue of reconnaissance patrol personnel, technical characteristics of devices installed on reconnaissance vehicles, speed of reconnaissance vehicle or pedestrian patrol in hard-to-reach places. The capabilities of radiation, chemical and biological reconnaissance units to quickly detect chemical conditions are significantly enhanced by conducting air reconnaissance by unmanned aerial vehicles and equipping ground and air reconnaissance devices with devices that identify both combat poisons and hazardous chemicals. It is shown that the use of UAVs with a set of passive infrared spectrometry and automated real-time data transmission system is currently the best option, as the probability of detecting war poisons (hazardous chemicals) in a given area increases, and time for chemical reconnaissance - decreases, which, accordingly, increases the response time of units to a chemical threat. To install modern chemical reconnaissance equipment, in particular passive Fourier-ICS devices, helicopter-type UAVs must meet the following requirements: length - up to 5 m, weight of useful equipment - up to 50 kg, cruising speed - 150 km / h. In addition, it decreases moral exhaustion and the risk of personnel damage. The probable order of application of unmanned aerial vehicles of helicopter type equipped with modern devices is given.
References
Про рішення Ради національної безпеки і оборони України від 2 вересня 2015 року «Про нову редакцію Воєнної доктрини України»: Указ Президента України від 24.09.2015 № 555/2015. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/555/2015 (дата звернення 10.01.2021)
Сипко В. Г. Мітіна Н. Б., Плис М. М. Радіаційний і хімічний захист як складова комплексних заходів захисту населення і територій в умовах надзвичайних ситуацій. Строительство, материаловедение, машиностроение. Серия: Безопасность жизнедеятельности. 2016. № 93. С. 241-247.
Настанова з радіаційного, хімічного, біологічного захисту Збройних Сил України, затверджена наказом ГШ Збройних Сил України від 15.08.2017 № 09.
Довідник офіцера військ радіаційного, хімічного, біологічного захисту. Харків: Харківський політехнічний інститут. 2005. 275 с.
Коробка В. П., Журавський О. М., Ткаченко В. В. Підвищення ефективності ведення радіаційної, хімічної та біологічної розвідки шляхом застосування безпілотних літальних апаратів. Наука і оборона. 2013. № 2. С.29-34.
Spilý Р. and Labuzík M. (2016), CBRN terrorism as the existing security threat. Kultura Bezpieczeństwa. Nauka – Praktyka – Refleksje. no 21, pp. 247-259.
Shea D. A. (2013), Chemical Weapons: A Summary Report of Characteristics and Effects. Congr. Res. Serv. рр. 1-15.
Joint Service chemical and Biological defense Program FY 08–09 overview URL: https://fas.org/biosecurity/resource/documents/dod_08-09_jnt_service_chem_bio_def_prog.pdf (accessed: 05.12.2020).
Kaunert C. and Sarah L. (2019), The European Union’s response to the CBRN terrorist threa. A multiple streams approach Politique européenne. №3. (No 65), p. 148-177. DOI: https://doi.org/10.3917/poeu.065.0148 URL: https://www.cairn-int.info/journal-politique-europeenne-2019-3-page-148.htm (accessed: 15.12.2020).
Канченко В. Я., Карнаушенко Р. В., Ключников О. О., Мариношенко О. П., Чепур М. Л. Безпілотні літальні апарати радіаційної розвідки і сільськогосподарського призначення : монографія. Чорнобиль: ІПБАЕС. 2015. 180 с.
Restas A. (2015), Drone Applications for Supporting Disaster Management. World Journal of Engineering and Technology. № 3. pр. 316-321. DOI: https://doi.org/10.4236/wjet.2015.33C0477.
Бакин Э. Н., Петрикин А. Н., Колесов Д. Г. Применение беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа при организации воздушной радиационной и химической разведки. Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 3. С. 7-14.
Giovanni Di., Fumian F. and Malizia A. (2019), Application of miniaturized sensors to Unmanned Aerial Vehicles, a new pathway for the survey of critical areas. Journal of Instrumentation. March 2019. Volume 14. 5th International Conference Frontiers in Diagnostcs Technologies (ICFDT).
Sangwon Do., Myeongjae L. and Jong-Seon K. (2020), The Effect of a Flow Field on Chemical Detection Performance of Quadrotor Drone. Sensors. № 20. pр. 3262. DOI: https://doi.org/10.3390/s20113262 URL: www.mdpi.com/journal/senor
Neumann P.P., Bennetts V.H., Lilienthal A.J., Bartholmai M. and Schiller J.H. (2013), Gas source localization with a micro-drone using bio-inspired and particle filter-based algorithms. Advanced Robotics. № 27:9. pр. 725-738. DOI: https://doi.org/10.1080/01691864.2013.779052
Cascio J., Hale M., Owens A. Swann S., Weliver A. and Jiménez J. (2019), Creating a Decision Support Tool for the Stryker NBC RV. In Proceedings of the Annual General Donald R. Keith Memorial Conference. A Regional Conference of the Society for Industrial and Systems Engineering, West Point, NY. USA. 2 May 2019.
Sørense, L.Y., Jacobsen L.T. and Hansen J.P. (2017), Low Cost and Flexible UAV Deployment of Sensors. Sensors. № 17. pр. 154. DOI: https://doi.org/org/10.3390/s17010154.
Fahad H.M., Shiraki H., Amani M., Zhang C., Hebbar V.S., Gao W., Ota H., Hettick M., Kiriya D., Chen Y.Z., et al. (2017), Room temperature multiplexed gas sensing using chemical-sensitive 3.5-nm-thin silicon transistors. Sci. Adv. № 3, e1602557. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1602557.
Тытюк С., Копаев В. Существующее состояние и проблемные вопросы организации воздушной радиационной, химической и биологической разведки в Вооруженных Силах Российской Федерации. Армейский сборник. 2019. № 3. С. 57-63.
Бакин Э. Н., Копаев В. И., Кудряшов А. С. Проблемные вопросы и перспективы развития системы воздушной радиационной, химической и биологической разведки местности и воздушного пространства. Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 2. С. 7-16.
Лапиньш В. Д. Применение БПЛА в условиях чрезвычайных ситуаций. Гражданская защита. 2009. № 1. С. 44-47.
Shmatov Y., Martyniuk I., Stadnichuk O., Nikonets I., Homyak К., Larionov V. and Matveiev G. Action of NBC reconnaissance units during search for small sites of radioactive contamination. Військово-технічний збірник. Львів: НАСВ. 2020. № 22. С. 74-81. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.22.2020.74-81
Popa M. O. and Griffin M. (2012), T. I-SCAD standoff chemical agent detector overview. Proc. SPIE 8358. Chemical, Biological, Radiological, Nuclear, and Explosives (CBRNE) Sensing XIII, 83581W (4 May 2012); DOI: https://doi.org/10.1117/12.914700
Ditillo J.T., Gross R.L., Althouse M. L.G., Lagna W.M., Loerop W.R., Deluca P., Quinn T.G. and Grim L.B. (1995), Lightweight standoff chemical agent detector. Proc. SPIE 2366, Optical Instrumentation for Gas Emissions Monitoring and Atmospheric Measurements, (10 February). SPIE Vol. 2366. P.165-173. DOI: https://doi.org/10.1117/12.205556
Second Sight MS. Standoff Real Time Gas Detector. URL: https://www.bertin-instruments.com/product/gas-detection/secondsight-ms-camera. (accessed: 15.12.2020).
Majder-Łopatka M., Rogula-Kozłowska W. and Wąsik W. (2018), The application of stand-off infrared detection to identify air pollutants. E3S Web of Conferences EKO-DOK 2018, DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184400104



