Miehittämättömän ilmailun automaation tilannekuva

Dronetoiminnan automaatio etenee kokeilujen kautta

Ilmailu on pitkään ollut edelläkävijä liikennevälineen automatisoinnin suhteen. Lentokoneissa kokeiltiin jo vuonna 1912 ensimmäisiä autopilotteja, jotka pystyivät pitämään lentokoneen suoralla kurssilla. Ensimmäinen täysin automatisoitu laskeutuminen tehtiin 1960-luvun puolivälissä, jolloin mukana oli kuitenkin vielä pilotti valvomassa tilannetta. Nykyään joillakin lentopaikoilla tai kiitoteillä on mahdollista suorittaa ohjaajien valvonnassa niin sanottu automaattilaskeutuminen, mikäli kiitotie, lentokone ja ohjaajat sekä sää- ja kiitotieolosuhteet sen mahdollistavat. Tutkimuksessa ja kehityksessä on pitkällä myös itsenäinen rullaaminen ja lentoonlähtö (esim ATTOL-järjestelmä [Airbus]).

Tällä hetkellä voimakkaan kehityksen keskellä on miehittämätön ilmailu eli dronetoiminta, jossa kauko-ohjaaja ohjaa laitetta muualta kuin ilma-aluksen kyydistä tai ohjaaja jopa puuttuu kokonaisuudesta kokonaan. Miehittämättömän ilmailun lainsäädännössä on erikseen määritetty automaattinen toiminta, jota ihminen kuitenkin tarkkailee, ja autonominen toiminta, missä järjestelmä hoitaa itse omat päätöksensä. Kehitys tapahtuu kokeilujen kautta, vaikuttamalla keskeisen sääntelyn kehitykseen unohtamatta infran ja viestintäyhteyksien tärkeää roolia.

Dronetoiminnassa kehitystä ja kokeiluja tehdään tällä hetkellä kahteen eri suuntaan. Toisessa kehityksen suunnassa siirrytään hyötykuorman kantamisesta sen kuljettamiseen ja luovuttamiseen. Samalla kuorman kokoa pyritään kasvattamaan ja laajentamaan ihmisten kuljetukseen. Toinen kehityksen suunta taas lisää laitteiden autonomiaa. Tällä hetkellä ollaan kohdassa, jossa laitteet voivat tehdä paljon asioita lentäjän tai kauko-ohjaajan puolesta, mutta ihmistä ei ole poistettu prosessitarkkailijan roolista.

Suomen keskeisenä tavoitteena on olla houkutteleva ympäristö dronekokeilujen ja -testien tekemiselle ja olla yksi edelläkävijämaista, joissa miehittämättömän ilmailun palveluita otetaan käyttöön teknisen kehityksen sallimassa tahdissa. Miehittämättömässä ilmailussa nähdään iso kaupallinen potentiaali.

Suomessa on käytettävissä sellaista vapaata ilmatilaa, jonka alla on maastoa, jossa ei ole ihmisiä. Kokeilut suuntautuvat aiemmin kerrotusti kahteen pääsuuntaan: hyötykuorman kuljettamiseen ja laitteiden autonomian lisäämiseen. Kummankin suunnan kokeiluille voidaan löytää alueita, joissa on mahdollista kokeilla, kehitysaskeleen koosta riippumatta, uusia ratkaisuja, ja joissa pystytään perustellusti hallitsemaan sekä ilmariskiä muiden ilmatilan käyttäjien suhteen että maariskiä maassa olevan rakennetun infran ja kokeiluihin osallistumattomien henkilöiden suhteen. Kokeiluissa on testattu mm. isoja ja pitkään lentäviä tarkkailudroneja, vilkasta lentokenttäympäristöä, maiden rajat ylittävää toimintaa sekä tavarakuljetuksia.

Kansainvälisesti Suomi pyrkii edistämään mahdollistavaa dronesääntelyä. Traficom vaikuttaa aktiivisesti siviili-ilmailun ja erityisesti miehittämätöntä ilmailua koskevan sääntelyn valmisteluun EU:ssa ja osallistuu miehittämätöntä ilmailua koskevien kansainvälisten standardien ja suosituksien kehittämiseen kansainvälisessä siviili-ilmailujärjestö ICAO:ssa.

U-space ympäristö mahdollistaa dronejen automatisoidun liikenteen ohjauksen

Dronejen tiiviimpää yhteensovittamista, autonomisia lentoja sekä miehitetyn ja droneilmailun haasteita ratkomaan on määritetty yhteiseurooppalaista lainsäädäntöä. Miehittämättömän ilmailun kehityskulussa on tunnistettu tärkeäksi se, että infra tukee liikennevälinettä. Tämä kuuluu lainsäädäntökokonaisuuteen, johon viitataan yleensä sanalla U-space. U-space lainsäädäntö on jo julkaistu, ja se tulee sovellettavaksi ensi vuoden tammikuussa. U-space-sääntelyllä pyritään dynaamiseen ja joustavaan ilmatilan käyttöön, jossa miehittämätön ja miehitetty ilmailu voidaan sovittaa yhteen turvallisesti. U-space ympäristö mahdollistaa dronejen automatisoidun liikenteen ohjauksen ja vähentää erilaisten anturien tarvetta droneissa. Ilma-aluksissa on laitteen toiminnan kannalta ja fysiikan lakien mukaisesti hyvät syyt välttää turhan painon kantamista mukana. Jokainen lisätty anturi lisää painoa, jota pitää nostaa ja ylläpitää nostettuna maan vetovoimaa vastaan.

U-space ympäristössä on mahdollista ohjata miehittämättömän ilmailun liikennettä automatisoidusti huomioiden kaikkien toimijoiden tarpeet. Iso muutos näiden ilmatilojen osalta on saada kaikki ilma-alukset, sekä miehitetyt että miehittämättömät, näkymään digitaalisesti siten, että miehittämättömän ilmailun palveluntarjoajat pystyvät pitämään miehittämättömän ilmailun poissa miehitetyn tieltä. Miehittämätön alus väistää näin aina miehitettyä alusta. Jälkimmäisen ei tarvitse huolehtia ilmatilassa viuhuvista droneista, kun näkyy itsekin digitaalisessa ympäristössä.

Miehittämättömän ilmailun viestintäyhteydet

Kuten on käynyt ilmi, liikennevälineen toimiessa pääosan ajasta itsenäisesti, tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että se olisi riippumaton muista toimijoista. Usein välttämättömänä ja kriittisenä osana yhtälöä ovat liikennevälineen yhteydet muun muassa infrastruktuuriin, toisiin liikennevälineisiin, ohjausasemiin ja liikenteenjärjestelyfunktioihin. Tämä tietysti aiheuttaa omat reunaehtonsa ja tarpeet viestintäyhteyksille ja niiden käytettävyydelle.

Ilmailu on perinteisesti tukeutunut vain ilmailun käyttöön varattuihin taajuuksiin. Kauko-ohjattujen lennokkien ja ilma-alusten ohjausyhteyksiin ja datansiirtoon voidaan käyttää sekä radioluvasta vapaita että radioluvanvaraisia radiolaitteita, sellaisilla taajuuksilla, joita jaetaan muiden käyttäjien kanssa.

Erityisesti näköyhteyden ulottumattomiin lennätettäessä (BVLOS, beyond visual line-of-sight), matkaviestinverkot voisivat tulevaisuudessa tarjota toimivan skaalautuvan viestintäyhteyden. Matkaviestinverkkoa ei kuitenkaan ole suunniteltu käytettävän ilmasta käsin. Lisäksi verkkopalvelun toteuttaminen, saatavuus ja laatu ovat ilmanäkökulmasta varsin erilaisia kuin maan pinnalta katseltuna ja ilma-alusten nopeudet saattavat olla aika suuria. Laajamittainen matkaviestinverkkojen käyttö ilma-aluksissa vaatii vielä kehittämistyötä. Siksi päätelaitteen käyttö ilmassa on luvasta vapaata tänä päivänä vain viranomais- ja huoltovarmuuskriittiseen toimintaan. Muut voivat hakea Traficomilta radiolupaa. Kehittämistyössä tarvitaan aktiivista yhteistyötä liikenteen ja viestinnän asiantuntijoiden välillä.

Kehityssuuntia

Monia mielenkiintoisia kysymyksiä on edessä: Tulevatko ihmisiä kuljettavat dronet joskus osaksi joukkoliikennejärjestelmää? Mitä tapahtuu kauko-ohjaajan, lentäjän tai lennonjohtajan roolille automaation edetessä? Kehittyvätkö matkaviestinverkot vastaamaan automaattisen ja autonomisen liikennejärjestelmän tarpeisiin kaikissa liikemuodoissa vai tullaanko ilmailua varten tukeutumaan johonkin omaan ratkaisuun?