Multikoptereiden käytön rajoitteet ja ongelmat Mikael Linko

Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Tietotekniikan koulutusohjelma
Multikoptereiden k¨
ayt¨
on rajoitteet ja
ongelmat
Kandidaatinty¨
o
7. joulukuuta 2014
Mikael Linko
¨
KANDIDAATINTYON
¨
TIIVISTELMA
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Tietotekniikan koulutusohjelma
Tekij¨
a:
Ty¨
on nimi:
Mikael Linko
P¨
aiv¨
ays:
a¨
ar¨
a:
Sivum¨
7. joulukuuta 2014
P¨
a¨
aaine:
Koodi:
Mediatekniikka
IL3011
Multikoptereiden k¨ayt¨on rajoitteet ja ongelmat
27
Vastuuopettaja: Prof. Juho Rousu
Tyo
¨n ohjaaja(t): Prof. Jukka K. Nurminen (Tietotekniikan laitos)
Kandidaatinty¨oss¨a k¨asitell¨a¨an miehitt¨am¨att¨omiin ilma-aluksiin luettavien multikoptereiden k¨ayt¨on rajoitteita kuten lains¨a¨ad¨ant¨o¨a ja erilaisia m¨a¨ar¨ayksi¨a. Rajoitteiden lis¨aksi ty¨oss¨a kerrotaan multikoptereihin liittyvist¨a ongelmista joihin luetaan monia eri
riskitekij¨oit¨a. Rajoitteiden ja ongelmien kuvaamisen ohella tavoitteena on l¨oyt¨a¨a ratkaisuja s¨a¨ant¨ojen kehitt¨amiseen ja suunnitteluun. Ty¨o rajataan sis¨alt¨am¨a¨an harrasteja ammattik¨ayt¨oss¨a k¨aytett¨av¨at multikopterit, mutta pois rajataan sotilask¨aytt¨oiset
ilma-alukset.
Aineistona kandidaatinty¨oss¨a k¨aytet¨aa¨n erityisesti tieteellisi¨a julkaisuja, viranomaisten
luomia s¨a¨ad¨oksi¨a ja lakiasiakirjoja. Hy¨odyllist¨a tietoa multikoptereiden k¨ayt¨on ongelmista ja siit¨a, miten s¨a¨ant¨oj¨a tulisi kehitt¨a¨a saadaan my¨os itse suoritetusta nelikopterin
k¨ayt¨ann¨on kokeilusta.
Tutkitun aineiston perusteella ilmeni, ett¨a multikoptereiden jatkuva kehitys, k¨ayt¨on
aiheuttamat vaaratilanteet ja markkinoiden kasvu aiheuttavat paineita s¨a¨ant¨ojen kehitt¨amiseen. Maailmalla s¨a¨ann¨ot ovat yleisesti vasta kehitteill¨a ja osalla maista s¨a¨ann¨ot
ovat kehittyneemm¨at kuin toisilla. Suomessa s¨a¨ant¨ojen havaittiin olevan l¨ahes olemattomat. Hyvien uusien s¨a¨ant¨ojen kehitt¨amiseen esitet¨a¨an muun muassa muiden maiden
s¨a¨ann¨oist¨a mallia ottamista, multikoptereiden rekister¨ointi¨a tietyiss¨a tapauksissa ja
erilaisten sidosryhmien asiantuntemuksen kuuntelemista.
Suoritetussa k¨ayt¨ann¨on kokeilussa havaittiin puutteita nelikopterin varaj¨arjestelm¨ass¨a ja lentotiedoissa. Riskitekij¨at on syyt¨a huomioida vaaratilanteiden ehk¨aisemisess¨a.
Ratkaisuna ongelmiin ehdotetaan esimerkiksi kunnollisen varaj¨arjestelm¨an vaatimista,
erilaisia turvallisuus-standardeja sek¨a varasuunnitelman m¨a¨aritt¨amist¨a ennen lenn¨att¨amist¨a.
Avainsanat:
Kieli:
UAV, multikopteri, nelikopteri, quadcopter, lennokki, rajoitteet,
ongelmat, lait, s¨a¨ann¨ot, haasteet
Suomi
2
Sis¨
alto
¨
1 Johdanto
4
2 Multikopterit
5
2.1
Yleistietoa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2
Yleistyminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.3
Ohjaus ja lentoa rajoittavat tekij¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.4
Riskit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3 Rajoitteet
10
3.1
UAV-aluksien rajoittaminen maailmalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.2
Suomen lains¨aa¨d¨ant¨o koskien UAV-aluksia . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.3
Haasteita ja s¨aa¨nt¨ojen kehitt¨aminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.4
S¨aa¨nt¨ojen suunnittelu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
4 K¨
ayt¨
anno
¨n kokeilu ja ongelmat
18
4.1
Parrot AR.Drone 2.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
4.2
Lent¨aminen ja aiheutuneet ongelmatilanteet . . . . . . . . . . . . . . . .
19
4.3
Johtop¨aa¨t¨oksi¨a kokeiluun liittyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
4.4
Kokeiluun vaikuttavat rajoitteet ja s¨aa¨nt¨ojen kehitt¨aminen . . . . . . . .
22
5 Yhteenveto
23
L¨
ahteet
25
3
1
Johdanto
T¨am¨a kandidaatinty¨o k¨asittelee multikoptereiden k¨ayt¨on rajoitteita ja ongelmia. Ty¨oss¨a
otetaan selv¨a¨a multikoptereita koskevasta lains¨a¨ad¨ann¨ost¨a ja m¨a¨ar¨ayksist¨a sek¨a kerrotaan, miten s¨a¨ant¨oj¨a tulisi kehitt¨a¨a tulevaisuudessa. Multikoptereiden k¨ayt¨on ongelmien
ja tarvittavien s¨a¨ant¨ojen selvitt¨amiseksi ty¨oss¨a suoritetaan AR.Drone 2.0 nelikopterin
k¨ayt¨ann¨on kokeilu. Ty¨oss¨a selvitet¨a¨an lis¨aksi multikopterien toimintaperiaatteet yleisesti, sill¨a niiden ymm¨art¨aminen auttaa ongelmien m¨a¨aritt¨amisess¨a ja ymm¨art¨amisess¨a.
Tutkittava aihe on ajankohtainen, sill¨a pienet kauko-ohjattavat miehitt¨am¨att¨om¨at ilmaalukset yleistyv¨at nopeasti paranevan saatavuuden, kasvavan kiinnostuksen ja alenevan
hinnan vuoksi. Suomessa kauko-ohjattavia multikoptereita on jo tuhansia [1].
Aihetta on syyt¨a tutkia, koska multikopterien ongelmista ja rajoitteista ei ole tehty aiemmin monta eri tutkimusta ja kopterien m¨a¨ar¨an kasvaessa voi synty¨a ongelmia viranomaisten kanssa. Multikoptereille voimassa olevat rajoitukset ja lains¨a¨ad¨ant¨o sek¨a turvallisuusm¨a¨ar¨aykset ovat osittain puutteellisia tai niit¨a ei ole viel¨a ehditty m¨a¨aritell¨a [2].
Kuluttajille voi olla siten ep¨aselv¨a¨a, mit¨a kauko-ohjattavalla ilma-aluksella oikeasti saa
tehd¨a. Esimerkiksi Yhdysvalloissa ilmailuviranomaiset ovat luoneet vapaa-ajan lentelylle
selke¨at turvallisuusohjeet, jollaisia ei l¨oydy Suomesta [3]. Tutkielma antaa hy¨odyllist¨a tietoa siit¨a, mitk¨a ovat nykyiset multikoptereita koskevat s¨aa¨nn¨ot ja miten rajoitteita tulisi
suunnitella.
Johtop¨aa¨t¨oksi¨a ongelmista tehd¨a¨an saatavilla olevien l¨ahteiden sek¨a oman tutkimuksen
ja k¨ayt¨ann¨on kokeen perusteella. Kanditutkielman tavoitteena on auttaa kuluttajia, ammatinharjoittajia ja viranomaisia ymm¨art¨am¨a¨an paremmin multikopterien haasteet sek¨a
selvitt¨a¨a t¨am¨an hetken s¨a¨ant¨ojen tilanne, miten ja mit¨a ongelmia pit¨aisi ottaa huomioon
uusia rajoitteita luodessa. Ty¨o on rajattu sis¨alt¨am¨a¨an harraste- ja ammattik¨ayt¨oss¨a k¨aytett¨av¨at multikopterit. Samat s¨a¨ad¨okset kuitenkin koskevat usein my¨os muita miehitt¨am¨att¨omi¨a ilma-aluksia. Ty¨ost¨a rajataan pois sotilask¨aytt¨oiset ilma-alukset, koska pyrit¨a¨an tarkastelemaan asioita tavallisten kuluttajien ja ammattik¨aytt¨ajien n¨ak¨okulmista.
Aineistona k¨aytet¨a¨an artikkeleita, tieteellisi¨a julkaisuja, multikoptereiden teknisi¨a tietoja, viranomaisten luomia s¨a¨ad¨oksi¨a sek¨a k¨ayt¨ann¨on kokeilussa tehtyj¨a havaintoja. Aiheen
ajankohtaisuuden takia ty¨o saa lis¨aksi vaikutteita alan harrastajien ja viranomaisten sivustoilta. N¨ain pyrit¨a¨an saamaan tutkimukseen mahdollisimman uutta ja voimassaolevaa
tietoa s¨a¨ann¨oist¨a ja muista asioista.
4
2
2.1
Multikopterit
Yleistietoa
Multikopterilla tarkoitetaan miehitt¨am¨at¨ont¨a kopteria, jossa on enemm¨an kuin yksi roottori. Esimerkiksi nelj¨a-roottorista kopteria kutsutaan nelikopteriksi (engl. quadcopter tai
quadrotor) ja kuusi-roottorista hexakopteriksi. UAV (Unmanned Aerial Vehicle), drone
ja lennokki ovat nimityksi¨a, joita k¨aytet¨aa¨n my¨os multikopterista. Drone-nimitys on l¨aht¨oisin sotilask¨ayt¨ost¨a, koska dronet alunperin kehitettiin aseiden kantamista varten [4].
UAV-termi¨a k¨aytet¨a¨an yleisesti kaikista miehitt¨am¨att¨omist¨a ilma-aluksista. Nykyisen ilmailulain 7.11.2014/864 mukaan lennokilla tarkoitetaan ”laitetta, jonka mukana ei ole
ohjaajaa ja jota k¨aytet¨a¨an harraste- tai urheilutarkoitukseen” [5].
Kuva 1: Parrot AR.Drone 2.0 nelikopteri.
Nelikopteri on suosituin multikopteri. Se koostuu kahdesta parista vastakkain py¨orivi¨a
roottoreita. Roottorit sijaitsevat ilma-aluksen kulmissa. Nelj¨an roottorin samanaikaista
kontrollointia varten nelikoptereissa on kehittyneet mikroprosessorit, sensorit ja vakausj¨arjestelm¨at. [6] Vakausj¨arjestelm¨a¨a tarvitaan pit¨am¨a¨an nelikopteri vakaana ilmassa ja
minimoimaan ulkoisia vaikutuksia kuten tuulta ja turbulenssia. Nelikoptereissa virtal¨ahteen¨a toimii ladattava akku. Kauko-ohjaaminen ja kommunikointi nelikopteriin voidaan
toteuttaa mm. WLAN-yhteyden avulla, kuten esimerkiksi kuvan 1 AR.Drone 2.0 nelikopterin ohjaus on toteutettu [7]. Lis¨aksi nelikoptereissa on usein kiinte¨a kamera tai
mahdollisuus omalle ulkoiselle kameralle videokuvausta varten. Videokuvauksen ohella
nelikoptereilla voi olla muitakin ominaisuuksia, kuten esimerkiksi tavaroiden kantokyky
ja GPS. Luvussa 4 tutustutaan tarkemmin AR.Drone 2.0 nelikopteriin ja tehd¨a¨an k¨ayt¨ann¨on kokeilu.
2.2
Yleistyminen
Viimeisen vuosikymmenen aikana multikopterit ja muut miehitt¨am¨att¨om¨at lennokit ovat
v¨ahitellen yleistyneet ja kehittyneet huomattavasti. Tuotantokustannukset ovat samal5
la laskeneet, ja markkinoiden koko houkuttelee lis¨aa¨ investointeja multikoptereihin. [4]
Lennokkien yleistyess¨a ja m¨a¨ar¨an kasvaessa my¨os riskit kasvavat.
Kuva 2: Parrotin AR.Drone:n myyntim¨aa¨r¨at.
Suomessa ei muutama vuosi sitten ollut viel¨a saatavilla kovin monta erilaista kaukoohjattavaa kopteria. Nyky¨a¨an vaihtoehtoja on kuitenkin lukuisia monessa eri hintaluokassa ja kauko-ohjattavia ilma-aluksia l¨oytyy melkein kaikkien hyvin varustettujen kodinelektroniikkakauppojen hyllyilt¨a. Halvimmat kameralla varustetut kauko-ohjattavat
multikopterit maksavat alle sata euroa ja kalleimmat tuhansia euroja. Kauko-ohjattavat
ovat siten l¨ahes kaikkien saatavilla. Isoimmat alan yritykset myyv¨at vuosittain yhteens¨a
satoja tuhansia kauko-ohjattavia multikoptereita. Esimerkiksi Eurooppalainen yritys Parrot myi vuonna 2013 yli 180 tuhatta kappaletta AR.Drone 2.0 nelikoptereita (kuva 2.) [8].
Myyntim¨a¨ar¨a oli sit¨a edelt¨av¨an¨a vuonna hieman suurempi, mutta vuoden 2014 aikana
myyntim¨a¨ar¨an ennustetaan taas kasvavan. Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien kaupallisten
markkinoiden ennustetaan kasvavan huomattavasti seuraavan kymmenen vuoden aikana ja vuonna 2025 UAV-aluksien kokonaismyynti m¨a¨ar¨aksi ennustetaan yli miljoonaa
kappaletta. Markkinoiden kasvua hidastaa UAV-aluksia koskeva s¨a¨antely ja uusien rajoitteiden luominen. Kuvan 3 kuvaajassa ennustetaankin, ett¨a kiihdytt¨am¨all¨a s¨a¨antely¨a
(high scenario) markkinat voivat kasvaa vuoteen 2025 menness¨a jopa yli kahden miljardin
dollarin. [9]
Multikoptereiden ja lennokkien tekniikan kehittyess¨a keksit¨aa¨n my¨os kokoajan uusia k¨aytt¨otarkoituksia. Viranomaisia voi mietitytt¨a¨a, mit¨a tapahtuu kun ilmassa lent¨a¨a samanaikaisesti satoja erilaisia kauko-ohjattavia aluksia. Esimerkiksi nelikopterin pudotessa v¨akijoukkoon voi synty¨a fyysist¨a vahinkoa, koska aluksella on massaa ja propellit saattavat
py¨ori¨a huomattavalla vauhdilla. Lis¨a¨a riskitekij¨oit¨a luetellaan taulukossa 1. Koptereilla lent¨amist¨a kannattaa rajoittaa ja haasteisiin varautua ennen kuin lent¨avi¨a aluksia on
kaikkialla. Suomessa miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien s¨a¨ann¨ot ovat viel¨a suhteellisen minimaalisia, mist¨a lis¨a¨a kolmannessa luvussa.
Yhdysvalloissa multikoptereita on ollut saatavilla kauemmin kuin Suomessa, ja niiden
yleistyminen on johtanut rajoitteisiin ja lakien s¨a¨at¨amiseen joissakin osavaltioissa [10].
Yhdysvaltojen ilmailuviranomainen Federal Aviation Administration (FAA) mm. esitt¨aa¨
ohjeet harrastek¨aytt¨oiselle lent¨amiselle [3]. Suomessa miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien
6
Kuva 3: Kuvaajia UAV-markkinoiden kasvusta. [9]
k¨aytt¨o¨a ei ole t¨ah¨an asti viel¨a kovin rajoitettu eik¨a aiemmassa ilmailulaissa huomioida
UAV-aluksia riitt¨av¨asti. Pitk¨a¨an saatavilla on ollut vain Trafin laatima m¨a¨ar¨aysluonnos
lentoty¨oh¨on liittyen [11]. T¨am¨an kandidaatinty¨on tekovaiheen aikana uusi m¨a¨ar¨aysluonnos ja uusi ilmailulaki ovat juuri valmistumassa, mist¨a lis¨a¨a kolmannessa luvussa.
2.3
Ohjaus ja lentoa rajoittavat tekij¨
at
Multikoptereiden propellien moottoreiden kierrosnopeuksien muuttamista k¨aytet¨aa¨n hyv¨aksi aluksen suunnanmuutoksiin ja ohjaukseen [6]. Aluksia on mahdollista ohjata erillisten kauko-ohjaimien avulla tai ohjaus voi tapahtua autonomisesti. Yhteys multikopterin
ja kauko-ohjaimen v¨alill¨a voidaan toteuttaa esimerkiksi 2.4 Ghz duplex yhteyden avulla perustuen analogiseen PPM (Pulse-position modulation) signaaliin [12]. Esimerkiksi
suosittu kuvauskopteri Phantom 2 k¨aytt¨a¨a kyseist¨a yhteytt¨a [13]. Toinen yleinen ohjaamismenetelm¨a tapahtuu WLAN-yhteyden avulla. Muun muassa AR.Drone nelikopteria
ohjataan erillisen puhelimeen asennettavan applikaation ja WLANin avulla [14].
Autonomisella ohjauksella tarkoitetaan sit¨a, ett¨a alus kykenee lent¨am¨a¨an itsen¨aisesti.
Multikopteri voi esimerkiksi lent¨a¨a GPS-paikannusta k¨aytt¨aen haluttuun sijaintiin ilman
kauko-ohjainta. Autonominen miehitt¨am¨at¨on ilma-alus voi k¨aytt¨a¨a apunaan erilaisia sensoreita ja hy¨odynt¨a¨a kuvia prosessoivaa ¨alykameraa [15]. Itsen¨aisess¨a ohjauksessa on paljon haasteita. Esteit¨a pit¨aa¨ pysty¨a v¨aist¨am¨aa¨n ja akunkesto pit¨aa¨ huomioida reitti¨a suunniteltaessa.
Maksimiet¨aisyydet multikoptereiden kauko-ohjaamisessa vaihtelevat muutamista kymmenist¨a metreist¨a kilometreihin, koska signaalin voimakkuuteen vaikuttaa monia eri teki-
7
j¨oit¨a. Signaalin l¨ahettimen tehokkuus ja vastaanottimen herkkyys sek¨a kopterin ja ohjaimen v¨aliss¨a olevat esteet kuten rakennukset ovat esimerkkej¨a n¨aist¨a tekij¨oist¨a [15].
On t¨arke¨aa¨ huomioida signaalin vahvuus lenn¨atett¨aess¨a kopteria ja varautua yhteyden
katkeamiseen esimerkiksi ohjelmoimalla multikopteri laskeutumaan turvallisesti alas yhteyden katkettua. Esimerkiksi aikaisemmin mainittu Phantom 2 kuvauskopteri voidaan
ohjelmoida palaamaan takaisin aloituspaikkaan, kun yhteys katkeaa [13].
Tehokas kontrollointi miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen ja ohjaajan v¨alill¨a on t¨arke¨a¨a. ”Understanding the drone epidemic” (2014) julkaisussa kerrotaan muun muassa seuraavia
asioita tehokkaan kontrolloinin saavuttamisesta: Ohjaajalla pit¨a¨a olla saatavilla riitt¨av¨asti laadukasta tietoa riitt¨av¨an ajoissa, jotta p¨a¨at¨okset ehdit¨a¨an tehd¨a ennen vaaratilanteita. Tietoliikenteen pit¨a¨a olla riitt¨av¨an hyv¨a ja pilotilla tarpeeksi ohjeita saatavilla,
jotta lento onnistuu ilman ongelmia. Viestint¨aohjeiden on oltava my¨os riitt¨av¨at ja aluksen
tulee k¨aytt¨ayty¨a lent¨aj¨an komentojen mukaan. [4]
Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien lentoon vaikuttaa monia eri tekij¨oit¨a: k¨aytett¨aviss¨a olevan moottorin teho, kuorman m¨a¨ar¨a, kallistuskulmat, toimintamatka, lentoaika, virtal¨ahde, s¨ahk¨ontarve ja k¨aytt¨otarkoitus. [4]. Lis¨aksi ymp¨arist¨on s¨a¨a vaikuttaa miehitt¨am¨att¨omien lennokkien toimintaan. Esimerkiksi tuulinen ilma vaatii moottoreilta enemm¨an tehoa kuin tyyni ilma. T¨all¨oin s¨ahk¨omoottori kuluttaa enemm¨an virtaa ja akun kesto sek¨a
lentoaika lyhenev¨at. Lentoaika multikoptereissa vaihtelee useimmiten viidest¨atoista minuutista puoleen tuntiin [4].
2.4
Riskit
Multikoptereiden ja UAV-aluksien k¨aytt¨o aiheuttaa monenlaisia riskej¨a ja alukset kykenev¨at aiheuttamaan vakavaa tuhoa ja haittaa. Esimerkiksi multikopterin t¨orm¨a¨aminen
ihmiseen voi aiheuttaa vakavaa fyysist¨a vahinkoa. Alusten k¨aytt¨o kuvaustarkoituksissa
saattaa aiheuttaa ongelmia ihmisten yksityisyyteen liittyen [18]. Nykyiset oikeudelliset
j¨arjestelm¨at eiv¨at esimerkiksi v¨altt¨am¨att¨a kiell¨a paparazzien ja vakoilijoiden suorittamia
toimia miehitt¨am¨att¨omill¨a ilma-aluksilla [19]. Riskien havainnollistamiseksi taulukkoon 1
on ker¨atty t¨arkeit¨a riskitekij¨oit¨a, jotka on syyt¨a tiedostaa UAV-alusta lenn¨atett¨aess¨a ja
s¨a¨ant¨oj¨a luodessa.
Multikoptereiden ja lennokkien kasvava yht¨aaikainen lukum¨a¨ar¨a ilmatilassa lis¨a¨a riskien
ja ongelmatilanteiden m¨a¨ar¨a¨a. Ongelmatilanne voi synty¨a muun muassa multikoptereiden
t¨orm¨atess¨a toisiinsa. Kaikkialla lent¨av¨at multikopterit saattavat lis¨aksi h¨airit¨a ihmisten
keskittymist¨a ja aiheuttaa esimerkiksi liikenneonnettomuuksia, kun autoilijoiden huomio
kiinnittyy muualle liikenteess¨a.
Yksi t¨arke¨a huomioitava riskinaiheuttava tekij¨a on terrorismi, koska multikoptereita ja
muita miehitt¨am¨att¨omi¨a ilma-aluksia voidaan helposti k¨aytt¨a¨a pienten esineiden kuljet8
Riskitekij¨
a
X
Tarkempi kuvaus
Propellit
X
Liikkuvat nopeasti ja voivat aiheuttaa osuessaan vakavampaa vahinkoa kuin aluksen massa itsess¨aa¨n.
Lasti
Alus voi vahingossa tai tahallisesti tiputtaa lastinsa ihmisen p¨
a¨
alle.
Interferenssi
S¨
ahk¨
omagneettinen s¨ateily voi vaikuttaa muihin laitteisiin haittaavalla tavalla, ja muut alukset saattavat vaikuttaa aluksen toimintaan sek¨a signaalia voidaan tahallisesti h¨airit¨a.
Yhteyden kantama
X
Aluksen lenn¨att¨aminen liian pitk¨alle voi aiheutta yhteyden katkeamisen ja vaaratilanteen.
T¨orm¨ays
X
Alus voi t¨orm¨at¨a vahingossa tai tahallisesti ihmiseen tai muuhun
kohteeseen.
Kontrolli
X
Aluksen kontrollin menett¨aminen tai vaarallinen v¨aist¨oliike voi aiheuttaa vaaran. Alus voi my¨os h¨airit¨a muiden lentoreittej¨a.
Kaappaus
Multikopteri voidaan mahdollisesti kaapata siten, ett¨a joku muu
voi ohjata sit¨a.
Hinta
Halvat miehitt¨am¨att¨om¨at ilma-alukset k¨arsiv¨at huonoista komponenteista sek¨a matalista laitteistovaatimuksista.
S¨aa¨
X
Tuulisuus, vesisade, lumisade, ukkonen ja ilman l¨amp¨otila vaikuttavat multikoptereiden toimivuuteen.
Ohjaustapa
X
Ilman suoraa n¨ak¨oyhteytt¨a alukseen sit¨a voi olla hankala ohjata
ja hallita.
Koko
Pienet ns. ”micro-dronet” ovat normaaleja aluksia vaikeammin havaittavissa.
Kantokyky
Kuvaus
Lis¨
aa
a
¨ riskej¨a, koska aluksella voi olla mahdollista kantaa pieni¨
m¨
a¨
ari¨
a aseita tai r¨aj¨ahteit¨a.
X
Videokuvaus ja valokuvat saattavat aiheuttaa yksityisyyteen liittyvi¨
a ongelmia. Esimerkiksi paparazzit saattavat v¨a¨arink¨aytt¨
a¨
a ilmasta otettuja kuvia. [16]
Lentonopeus
X
Suuri nopeus aiheuttaa t¨orm¨ayksess¨a enemm¨an vahinkoa ja saattaa hankaloittaa aluksen kontrollointia.
Taulukko 1: Taulukon sis¨alt¨o on p¨a¨aosin poimittu Roger Clarken julkaisusta nimelt¨a ”The
regulation of civilian drones’ impacts on public safety” [17]. Taulukon riskitekij¨at, jotka
ovat erikseen merkitty X-kirjaimella on havaittu my¨os luvun 4 k¨ayt¨ann¨on kokeilussa.
9
tamiseen. Terroristit voisivat halutessaan kuljettaa nelikopterilla esimerkiksi r¨aj¨ahteit¨a
melko huomaamattomasti kohteeseen ja laukaista r¨aj¨ahteet pitk¨an matkan p¨a¨ast¨a.
Siit¨a huolimatta ett¨a riskej¨a on paljon, vain muutamia onnettomuuksia on raportoitu
koskien miehitt¨am¨att¨omi¨a ilma-aluksia. Tapaturmien m¨a¨ar¨an voidaan kuitenkin ennustaa kasvavan nopeasti tulevaisuudessa, joten lains¨a¨ad¨ann¨on ja rajoitteiden luominen on
selv¨asti perusteltua. [17]
3
3.1
Rajoitteet
UAV-aluksien rajoittaminen maailmalla
Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien rajoitteisiin vaikuttaa maiden oman lains¨a¨ad¨ann¨on lis¨aksi monia muita eri tahoja. Esimerkiksi Euroopan sis¨all¨a rajoitteisiin vaikuttaa EASA
(European Aviation Safety Agency), joka on Euroopan unionin lentoturvallisuusviranomainen. EASA:n teht¨aviin kuuluvat muun muassa EU:n j¨asenvaltioden turvallisuuden
hallinta ja ilmailutuotteiden sertifiointi. [20] Euroopan komission asetus No 216/2008 valtuuttaa EASA:n valvomaan miehitt¨am¨att¨omi¨a ja kauko-ohjattavia ilma-aluksia, kun niiden toimintamassa on v¨ahint¨a¨an 150 kg. Alle 150 kg:n lennokkeja puolestaan s¨a¨atelev¨at
yksitt¨aiset EU:n j¨asenvaltiot. [21]
EASA tukee Euroopan komissiota etenem¨a¨an ERSG:n (European RPAS (Remotely Piloted Aircraft Systems) Steering Group) luoman etenemissuunnitelman mukaan. Suunnitelma on laadittu seuraavaksi 15 vuodeksi ja se k¨asitt¨a¨a muun muassa seuraavia asioita: tutkimus ja kehitys, turvallisuuss¨a¨ann¨ot ja tekninen standardointi sek¨a vakuutusten,
yksityisyyden ja tietosuojan t¨aydent¨avi¨a toimenpiteit¨a. Euroopan lentoturvallisuusviranomainen tukee my¨os ICAO:n (International Civil Aviation Organization) tekem¨a¨a ty¨ot¨a
liittyen kauko-ohjattaviin ilma-aluksiin. Esimerkiksi vuonna 2014 ICAO:n valmisteluryhm¨a on kehitt¨anyt k¨asikirjaa kauko-ohjattaville ilma-alusj¨arjestelmille. EASA on j¨asenen¨a
JARUS-organisaatiossa (Joint Authorities for Rulemaking on Unmanned Systems), joka
parhaillaan kehitt¨a¨a monia asioita liittyen miehitt¨am¨att¨omiin ja kauko-ohjattaviin ilmaaluksiin, esimerkiksi lentokelpoisuuden turvallisuustavoitteita onnettomuuksien minimoimiseksi [21].
Yhdysvalloissa miehitt¨am¨att¨omille ilma-aluksille s¨a¨ant¨oj¨a m¨a¨aritt¨av¨at esimerkiksi osavaltioiden omat lait ja FAA (Federal Aviation Administration). Kaikissa osavaltioissa
s¨a¨ann¨ot eiv¨at ole viel¨a ajantasalla, joten lakiehdotuksia UV-aluksiin liittyen k¨asitell¨a¨an
jatkuvasti. Vuoden 2014 aikana ainakin 35 osavaltiota on k¨asitellyt lakiehdotuksia ja p¨a¨at¨oslauselmia liittyen UAV-aluksiin sek¨a kymmenen osavaltiota s¨a¨ati uusia lakeja [10].
FAA:n internet-sivuilta l¨oytyv¨at selke¨at ohjeet lennokkien harrastus ja vapaa-ajan len10
n¨att¨amiselle. Harrastus ja vapaa-ajan lenn¨att¨amisess¨a ei tarvitse erikseen FAA:n lupaa,
mutta turvallisuusohjeita on syyt¨a noudattaa. Muissa k¨aytt¨otarkoituksissa kuten ammattik¨ayt¨oss¨a tarvitaan FAA:n lupa. Ohjeissa kehotetaan v¨altt¨am¨aa¨n vaaran aiheuttamista
muille lentokoneille tai ihmisille ja maassa olevalle omaisuudelle. S¨a¨ann¨oiss¨a kerrotaan
asioita, mit¨a saa ja ei saa tehd¨a sek¨a lentotoiminnan rajoitukset. Lennokin lenn¨att¨aminen lennokkikerhossa ja omaksi iloksi on sallittua. Turvallista lent¨amist¨a kehotetaan harjoittelemaan ja lentokent¨alle tai lennonjohtoon pit¨a¨a ottaa yhteytt¨a lenn¨atett¨aess¨a alle 5
mailin p¨a¨ass¨a lentokent¨alt¨a. Ohjeiden mukaan seuraavia asioita ei saa tehd¨a: lenn¨att¨a¨a
l¨ahell¨a miehitetty¨a ilma-alusta, lenn¨att¨a¨a kauko-ohjaajan n¨ak¨oyhteyden ulkopuolella ja
lenn¨att¨a¨a toimintamassaltaan yli 55 lbs (noin 25 kg) painavaa lennokkia ellei lennokkeihin keskittynyt j¨arjest¨o ole lennokkia sertifioinut. Ei my¨osk¨a¨an saa lenn¨att¨a¨a lennokkij¨arjest¨on turvallisuuss¨a¨ant¨ojen vastaisesti eik¨a lenn¨att¨amisest¨a saa pyyt¨a¨a maksua ja lenn¨att¨aminen on muutenkin kielletty¨a kaupallisissa tarkoituksissa. [3] K¨aytt¨otarkoituksien
havainnollistamiseksi FAA on luonut muutamia esimerkkej¨a, jotka esitet¨a¨an taulukossa 2.
On t¨arke¨a¨a ymm¨art¨a¨a, mit¨a tarkoittaa kaupallinen sek¨a harrastus ja vapaa-ajan k¨aytt¨o,
koska s¨a¨ann¨ot m¨a¨aritell¨a¨an usein k¨aytt¨otarkoituksen mukaan.
Iso-Britanniassa miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien s¨aa¨nn¨oist¨a vastaa valtion ilmailuviranomainen CAA (Civil Aviation Authority). CAA:lta l¨oytyy kattava CAP 722-julkaisu miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien rajoituksista ja turvallisuusohjeet lennokeille [22] [23]. Lis¨aksi CAA:n internet-sivuilla kerrotaan paljon lis¨a¨a tietoa s¨a¨ann¨oist¨a [24]. S¨a¨ann¨ot jaetaan lentoonl¨aht¨omassan perusteella eri painoluokkiin: 0-7 kg, 7-20 kg, 20-150 kg ja yli
150 kg. Yleisesti kevyit¨a ilma-aluksia koskee v¨ahemm¨an s¨a¨ant¨oj¨a kuin painavia aluksia.
Ilma-aluksen rekister¨oinnin ja lisensoinnin tarve m¨a¨ar¨aytyy painon, k¨aytt¨otarkoituksen
ja riskitekij¨oiden mukaan. Riskitekij¨oihin vaikuttaa esimerkiksi ilma-aluksen j¨arjestelm¨an
kyky havaita ja v¨altt¨a¨a riskej¨a. Esimerkiksi alle 7 kg:n miehitt¨am¨at¨ont¨a ilma-alusta harrastek¨ayt¨oss¨a ei tarvitse rekister¨oid¨a eik¨a CAA:lta tarvitse erillist¨a lupaa, jos alusta ei
lenn¨atet¨a kaupallisessa tarkoituksessa tai l¨ahell¨a ihmisi¨a tai muiden omaisuutta. [22]
3.2
Suomen lains¨
a¨
ad¨
ant¨
o koskien UAV-aluksia
Suomessa harraste- ja ammattik¨aytt¨oisille multikoptereille tai muille miehitt¨am¨att¨omille
ilma-aluksille voimassaolevia s¨aa¨nt¨oj¨a on v¨ah¨an, mik¨a voi johtua siit¨a, ett¨a viranomaisten on ollut vaikea pysy¨a mukana UAV-aluksien nopeassa yleistymisess¨a harrastus ja
ammattik¨ayt¨oss¨a. T¨am¨an kandidaatinty¨on tekovaiheessa astui voimaan uusi ilmailulaki
7.11.2014/864. Lain 9 pyk¨al¨an mukaan Liikenteen turvallisuusvirasto Trafilla on oikeus
m¨a¨ar¨ayksiin miehitt¨am¨att¨ommien ilma-aluksien turvallisuus- tai ymp¨arist¨ovaikutuksien
osalta huomioiden EASA:n (European Aviation Safety Agency) asetukset. Lis¨aksi m¨a¨ar¨ayst¨a laadittaessa on kuultava ilmailualan valtakunnallisia harrastej¨arjest¨oj¨a. Samassa
11
Harrastus tai vapaa-ajan k¨aytt¨o
Kaupallinen k¨aytt¨o
Lennokin lenn¨att¨aminen paikallisessa
lennokkikerhossa.
Rahan vastaanottaminen palkkioksi
taitolent¨amisest¨a
Valokuvien ottaminen lennokilla omaa
k¨aytt¨o¨a varten.
Kiinteist¨ov¨alitt¨aj¨a k¨aytt¨a¨a lennokkia
kuvaamiseen ja yritt¨a¨a myyd¨a kuvien
avulla.
Lennokin k¨aytt¨aminen laatikon siirt¨amiseen ilman mit¨aa¨n korvauksia
Pakettien kuljettaminen maksua vastaan.
Viljelmien vedentarpeen selvitt¨aminen
ilmasta k¨asin kasvattaessa omaan k¨aytt¨o¨on
Viljelmien vedentarpeen selvitt¨aminen
kaupallisessa k¨ayt¨oss¨a.
Taulukko 2: FAA:n esimerkkej¨a siit¨a, mitk¨a asiat luokitellaan ja ei luokitella harraste tai
vapaa-ajan lenn¨att¨amiseksi. [25]
9 pyk¨al¨ass¨a kerrotaan my¨os, ett¨a ”Miehitt¨am¨at¨on ilma-alus saa poiketa lentos¨a¨ann¨oist¨a muulta ilmailulta kielletyll¨a tai miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen lenn¨att¨amist¨a varten
erotetulla alueella, jos poikkeava menettely on suunniteltu ja toteutetaan siten, ettei lentoturvallisuutta vaaranneta.” Voimaan tulleessa uudessa ilmailulaissa on muitakin kohtia,
joissa miehitt¨am¨att¨om¨at ilma-alukset huomioidaan. Esimerkiksi pyk¨al¨ass¨a 70 kerrotaan,
ett¨a lentoty¨oss¨a toimintamassaltaan alle 150 kg miehitt¨am¨at¨ont¨a ilma-alusta ei tarvitse
rekister¨oid¨a. [5]
Etel¨a-Suomen sanomien artikkelissa kerrottiin toukokuussa 2014 Liikenteen turvallisuusvirasto Trafin valmistelevan s¨a¨ant¨oj¨a, koska voimassa ei ole viel¨a erityist¨a lains¨a¨ad¨ant¨o¨a
ja virallisia turvallisuusm¨a¨ar¨ayksi¨a [2]. Trafilla on ollut julkisesti saatavilla 18.2.2014 l¨ahtien OPS M1-23 m¨a¨ar¨aysluonnos, mik¨a k¨asittelee miehitt¨am¨att¨omien ilma-alusten k¨aytt¨amist¨a lentoty¨oh¨on [11]. Trafin erityiasiajantuntija Tero Kuusiluoman mukaan ammatti
ja harrastek¨aytt¨oisten lennokkien s¨a¨ant¨oj¨a ei taloudellisista syist¨a ole mahdollista laatia
samanaikaisesti, joten harrastajille tarkempia s¨a¨ant¨oj¨a joudutaan viel¨a odottamaan [2].
Suomen ilmailuliitolta l¨oytyy lennokkiturvallisuusohjeet [26]. Niit¨a on kuitenkin hankala
soveltaa multikoptereihin, koska niiden toimintaperiaatteet eroavat ohjeen lennokeista.
Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien rajoitteiden huonon saatavuuden takia Trafilta kysyttiin erikseen s¨ahk¨opostilla voimassaolevia s¨a¨ant¨oj¨a ammatti- ja harrastusk¨ayt¨oss¨a. S¨ahk¨opostiin vastasi Trafin erirtyisasiantuntija Jorma Kivinen. Vastauksena saatiin ep¨avirallinen ohje miehitt¨am¨att¨omille ilma-aluksille sek¨a 24.9.2014 p¨aivitetty uudempi versio
OPS M1-23 m¨a¨ar¨aysluonnoksesta, jonka tiedot saattavat kuitenkin viel¨a muuttua ennen
virallista versiota.
Virallisia s¨aa¨nt¨oj¨a harrestek¨aytt¨oisille ilma-aluksille ei saatu Trafin l¨ahett¨am¨ass¨a vas12
tauksessa, mik¨a johtuu luultavasti siit¨a, ett¨a virallisia s¨aa¨nt¨oj¨a harrastek¨aytt¨oo¨n ei ole
viel¨a ehditty laatimaan. V¨aitett¨a tukee my¨os aikaisemmin mainittu Etel¨a-Suomen sanomien artikkeli [2]. S¨ahk¨opostilla kysyttiin viel¨a erikseen, eroavatko harrastek¨ayt¨on s¨aa¨nn¨ot ty¨ok¨ayt¨on s¨a¨ann¨oist¨a ja pit¨a¨ak¨o harrastek¨aytt¨oisell¨a nelikopterilla noudattaa esimerkiksi OPS M1-23 m¨aa¨r¨aysluonnoksen s¨aa¨nt¨oa¨ 500 metrin maksimiet¨aisyydest¨a. Vastauksena sanottiin, ett¨a m¨a¨ar¨aysluonnoksen ja ilmeisesti ilmailulain m¨a¨aritelmien perusteella voidaan ajatella, ett¨a k¨aytt¨otarkoitus m¨a¨aritt¨a¨a onko laite miehitt¨am¨at¨on ilma-alus
tai lennokki. Nykyisess¨a ilmailulaissa 7.11.2014/864 lennokki m¨a¨aritell¨a¨an k¨aytett¨av¨aksi
harraste- ja urheilutarkoituksessa [5]. Kivim¨aki toteaakin, ett¨a jos nelikopteria k¨aytett¨aisiin lentoty¨oh¨on, niin se katsottaisiin mahdollisesti miehitt¨am¨att¨om¨aksi ilma-alukseksi eik¨a lennokiksi, joten nelikopteria koskisivat s¨a¨adett¨av¨at rajoitukset ja vaatimukset. Mik¨ali
samaa nelikopteria k¨aytett¨aisiin harrastek¨ayt¨oss¨a, esimerkiksi ”omien tiluksien kuvaukseen” tai ”hupilenn¨attelyyn” laite katsottaisiin lennokiksi eik¨a s¨a¨adettyj¨a rajoituksia ja
vaatimuksia sovellettaisi siihen. Nelikopteri saisi siis lent¨a¨a m¨a¨ar¨ayksiss¨a m¨a¨aritelt¨av¨an
ns. ”kuplan” ulkopuolella. Kivinen huomauttaa kuitenkin, ett¨a kaikkeen edell¨a mainittuun
on syyt¨a suhtautua varauksella. [27]
Ep¨avirallisessa ohjeessa kerrotaan, ettei Trafilta tarvita lupaa, jos: aluksen massa on enint¨a¨an n. 20kg, lentokorkeus on alle 150 metri¨a ja maksimi et¨aisyys kauko-ohjaajasta on 500
metri¨a. Lis¨aksi k¨ayt¨on pit¨aa¨ olla n¨ak¨oyhteyteen perustuvaa ja miehitt¨am¨att¨om¨an ilmaaluksen tulee olla koko ajan ohjattavissa. Mik¨ali haluttaisiin toimia annettujen rajojen
ulkopuolella, tulisi Liikenteen turvallisuusvirastolta anoa lupaa. Lent¨aminen on sallittua
vain suotuisissa s¨a¨aoloissa ja riitt¨av¨an l¨ahell¨a kauko-ohjaajaa, ett¨a vaikuttava ilmaliikenne
voidaan havaita ja kyet¨a¨an arvioimaan v¨aist¨amistarve luontevasti suoran n¨ak¨oyhteyden
perusteella ilman apuv¨alineit¨a. Miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen on v¨aistett¨av¨a kaikkia
muita ilma-aluksia ja lenn¨att¨aminen ei ole sallittua asutuskeskusten tihe¨asti asuttujen
osien yl¨apuolella. Valvotussa ilmatilassa lent¨amisest¨a on sovittava erikseen lennonjohtoelimen kanssa ja AFIS-vy¨ohykkeell¨a (Aerodrome Flight Information Service) lent¨amist¨a koskee erityisi¨a s¨a¨ant¨oj¨a. Esimerkiksi puheyhteys on saatava lennonjohtoelimen kanssa. [27]
Trafin OPS M1-23 (24.9.2014) m¨a¨ar¨aysluonnos koskee lentoty¨ot¨a ja seuraavaksi k¨asitell¨aa¨n luonnoksen keskeisi¨a asioita koskien miehitt¨am¨att¨omi¨a ilma-aluksia. Luonnos sis¨alt¨a¨a samankaltaisia asioita kuin edell¨a mainittu ep¨avirallinen ohje. Esimerkiksi k¨ayt¨on
tulee olla n¨ak¨oyhteyteen perustuvaa ja lentoonl¨aht¨omassa saa olla enint¨a¨an 25 kg, maksimiet¨aisyys 500 metri¨a ja maksimikorkeus alle 150 metri¨a. Kauko-ohjaajan tulee olla
p¨atev¨a ohjaamaan alusta ja v¨ahint¨a¨an 18-vuotias. Ep¨avirallisen ohjeen tavoin miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen on v¨aistett¨av¨a kaikkia muita ilma-aluksia. Miehitt¨am¨att¨om¨ass¨a
ilma-aluksessa pit¨a¨a olla vikaj¨arjestelm¨a ohjauksen ja valvontaan tarvittavien yhteyksien katkeamisen tai vikaantumisen sek¨a ohjaamisen estymisen varalta. Lenn¨att¨aminen
13
asutuskeskuksen tihe¨astiasuttujen osien tai ulkosalle kokoontuneen v¨akijoukon yl¨apuolella kiellet¨a¨an. Lis¨aksi lentoradan ollessa alle 70 metrin et¨aisyydell¨a asutuskeskuksesta tai
v¨akijoukosta miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen lentoonl¨aht¨omassa saa olla enint¨aa¨n 5 kg.
Jos lentoonl¨aht¨omassa on yli 5 kg niin et¨aisyytt¨a on oltava v¨ahint¨a¨an 150 metri¨a. Lenn¨att¨aminen on kielletty¨a y¨oll¨a ja alueilla jossa muukin ilmailuliikenne on kielletty. Esimerkiksi poliisi ja rajavartiolaitos voivat kuiteinkin poiketa n¨aist¨a rajoituksista. Edell¨a
mainittuihin ja muihin m¨a¨ar¨aysluonnoksen rajoitteisiin Trafi voi hakemuksesta my¨ont¨a¨a
poikkeuksia. Turvallisuus ei kuitenkaan saa heikenty¨a ja hakiessa on esitett¨av¨a selvitys,
miten riitt¨av¨a turvallisuus voidaan saavuttaa. [28]
3.3
Haasteita ja s¨
a¨
anto
aminen
¨jen kehitt¨
Multikoptereiden ja muiden miehitt¨am¨att¨omien aluksien k¨aytt¨amist¨a rajoittavat eri maissa monet eri tahot kuten esimerkiksi edell¨a mainitut EASA, ICAO, FAA (Yhdysvalloissa), Trafi (Suomessa) ja maiden oma lains¨a¨ad¨ant¨o. S¨a¨ann¨ot ovat usein maakohtaisia ja
koostuvat monen eri tahon m¨aa¨rityksist¨a. T¨am¨an takia voi olla vaikeaa pysy¨a ajantasalla
kaikista voimassaolevista rajoitteista. Lis¨aksi rajoitteet vaihtelevat k¨aytt¨otarkoituksesta
riippuen. Jatkuva tekniikan kehitys ja uudet k¨aytt¨otarkoitukset hankaloittavat rajoitteiden luomisprosessia. S¨a¨ant¨ojen pit¨aisi olla ajantasalla, mutta byrokratian m¨a¨ar¨a ja
kustannukset tekev¨at s¨a¨ant¨ojen p¨aivityksest¨a hankalaa. Esimerkiksi Trafin OPS M1-23
m¨a¨ar¨aysluonnoksen voimaantuloa on pit¨anyt odottaa monta kuukautta luvattua pidemp¨a¨an [2].
S¨aa¨nt¨ojen noudattamisen kannalta on t¨arke¨a¨a, ett¨a s¨a¨ant¨ojen nykyinen tilanne on esitetty selke¨asti ja ett¨a s¨a¨ann¨ot ovat helposti saatavilla. T¨all¨a hetkell¨a Suomessa miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien voimassaolevista s¨a¨ann¨oist¨a ei l¨oydy juuri mink¨a¨anlaista tietoa.
Mallia olisi hyv¨a ottaa esimerkiksi Yhdysvaltojen ilmailuviranomaisen FAA:n helposti
saatavilla olevista k¨ayt¨ann¨on esimerkeist¨a siit¨a, mit¨a harrastek¨aytt¨oisill¨a lennokeilla on
sallittua tehd¨a [3]. On my¨os t¨arke¨aa¨, ett¨a on julkisesti saatavilla kattava miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien k¨aytt¨o¨on liittyv¨a opas. Mallia oppaaseen voi ottaa muun muassa UK:n
ilmailuviranomaisen kattavasta oppaasta miehitt¨am¨att¨omi¨a ilma-aluksia varten [22].
Trafin OPS M1-23 m¨a¨ar¨aysluonnoksen s¨a¨ant¨oj¨a lentoty¨oss¨a on vaikea valvoa k¨ayt¨ann¨oss¨a,
ja osaa s¨a¨ann¨oist¨a voi olla hankala noudattaa. Esimerkiksi ilma-aluksen korkeutta maanpinnasta ja et¨aisyytt¨a ohjaajasta on hankala arvioida silm¨am¨a¨ar¨aisesti, mik¨a todettiin
kandidaatinty¨on ohella suoritetussa k¨ayt¨ann¨on kokeilussa. T¨am¨an takia korkeus ja et¨aisyysmittarin olisi hyv¨a olla pakollinen varuste kauko-ohjattavissa ilma-aluksissa. S¨a¨ant¨ojen valvomisen vaikeudella tarkoitetaan sit¨a, ett¨a on haasteellista valvoa ilmassa lent¨avi¨a
ilma-aluksia ilman erityisi¨a apuv¨alineit¨a. Jos s¨a¨ant¨oj¨a haluttaisiin valvoa tehokkaasti tarvittaisiin uusia investointeja valvomisen tehostamiseksi ja v¨alineit¨a, jotka helpottaisivat
14
miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien tarkkailua. S¨aa¨nt¨ojen valvomista hankaloittaa erityisesti se, ett¨a nykyiset multikopterit kykenev¨at vaivattomasti lent¨am¨a¨an rajoituksien yli. Esimerkiksi jo alle tuhannella eurolla saa kaupasta nelikopterin, joka kykenee lent¨am¨aa¨n yli
rajoitteiden. Lis¨aksi rikoksen tekij¨an kiinni saaminen voi olla hankalaa, koska UAV-alusta
on mahdollista ohjata pitk¨an matkan p¨aa¨st¨a.
Liikenteen turvallisuusviraston esitt¨amiin painovaatimuksiin OPS M1-23 m¨a¨ar¨aysluonnoksessa liittyy haasteita ja asioita joita olisi syyt¨a kehitt¨a¨a. S¨a¨ann¨oiss¨a esitetty¨a painovaatimusta on esimerkiksi hankala valvoa k¨ayt¨ann¨oss¨a, koska alukset ovat eri kokoisia
ja niiden paino m¨a¨ar¨aytyy k¨aytetyist¨a materiaaleista. Kyseisen m¨a¨ar¨aysluonnoksen 25
kg:n lentoonl¨aht¨omassa on suhteellisen paljon, kun painoa verrataan esimerkiksi kuvausk¨aytt¨oisiin multikoptereihin, jotka usein painavat maksimissaan muutamia kiloja. Muun
muassa suosittu DJI Phantom 2 kuvauskopteri painaa vain 1 kg ja sit¨a on mahdollista
k¨aytt¨a¨a ty¨ok¨ayt¨oss¨a [13]. Kilon painava multikopteri aiheuttaa pudotessaan huomattavasti v¨ahemm¨an vahinkoa verrattuna noin 25 kertaa painavampaan alukseen, mik¨a sallitaan m¨aa¨r¨aysluonnoksessa. T¨am¨an takia s¨aa¨nt¨ojen kehitt¨amisess¨a on hyv¨a kiinnitt¨aa¨ huomiota eri painoluokkiin ja asettaa s¨a¨ann¨ot niille sopiviksi. Esimerkiksi Iso-Britanniassa
UAV-aluksien rajoitteet on jaettu useampaan eri painoluokkaan [22].
Trafin m¨a¨ar¨aysluonnoksen ik¨arajavaatimus on kyseenalainen, koska alaik¨ainen voi halutessaan ostaa multikopterin ja olla yht¨a taitava lent¨am¨a¨an sill¨a kun t¨aysi-ik¨ainen eik¨a multikopterin lenn¨att¨amiseen vaadita ajokorttia kuten esimerkiksi autolla ajamiseen.
T¨all¨oin olisi oikeudenmukaista antaa alaik¨aiselle lupa lenn¨att¨a¨a multikopteria t¨oiss¨a jos
siihen on tarve. Nuoret saattavat esimerkiksi laittaa nelikopterilla kuvattuja videoitaan
youtubeen ja ansaita rahaa mainostuloilla. Trafin m¨a¨ar¨aysluonnoksen mukaan kyseinen
toiminta olisi laitonta. Kappaleessa 4.4 kerrotaan lis¨a¨a asioita m¨a¨ar¨aysluonnoksen s¨a¨ant¨ojen kehitt¨amiseen liittyen perustuen k¨ayt¨ann¨on kokeiluun.
Yhteyden katkeamiseen olisi hyv¨a varautua automaation avulla ja my¨os ilma-aluksilta
vaaditut turvallisuusperiaatteet auttaisivat vahinkojen minimoimisessa [4]. Yhteyden katkeamisessa automaatio voi perustua esimerkiksi multikopterin paluuseen l¨aht¨opaikkaan.
On hyv¨a kuitenkin huomioida, ett¨a autopilotti ei ole aina turvallinen. Harrastajalent¨aj¨an
drone t¨orm¨asi muun muassa Sydneyn sataman sillan pilareihin matkalla l¨aht¨opaikaansa lokakuussa 2013 puutteellisen tilannetietoisuuden vuoksi [4]. Vaaditulla turvallisuusperiaatteella voidaan tarkoittaa esimerkiksi laskuvarjoa, joka vaadittaisiin hidastamaan
multikopterin putoamista ongelmatilanteessa.
Yksi ratkaisu parempien s¨aa¨nt¨ojen luomiseen on s¨aa¨nt¨ojen luominen eri k¨aytt¨otarkoituksen mukaan. Ratkaisun avulla s¨a¨ann¨ot saataisiin paremmin yhteensopiviksi eri k¨aytt¨otarkoituksille. Esimerkiksi kuvausk¨aytt¨oisille multikoptereille olisi hyv¨a luoda erikseen
omat s¨a¨ann¨ot, koska niiden lukum¨a¨ar¨a kasvaa kovaa vauhtia ja alaa vaivaa ep¨atietoisuus
voimassa olevista s¨a¨ann¨oist¨a. Kuvaustarkoitukseen luotavissa s¨a¨ann¨oiss¨a olisi teknisten
15
rajoitteiden lis¨aksi hyv¨a kiinnitt¨aa¨ huomiota yksityisyyteen liittyviin kysymyksiin, ett¨a
ei j¨a¨a ep¨aselv¨aksi, mit¨a on laillista kuvata.
Varteenotettava ratkaisu miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien turvallisuuden lis¨a¨amiseksi ja
vaaratilanteiden v¨ahent¨amiseksi on UAV-aluksien rekister¨ointi. Iso-Britanniassa on esimerkiksi k¨ayt¨oss¨a rekister¨ointij¨arjestelm¨a, joka kattaa ammattik¨aytt¨oiset ilma-alukset ja
osan harrastek¨aytt¨oisist¨a ilma-aluksista riippuen massasta ja k¨aytt¨otarkoituksen riskitekij¨oist¨a [22]. Rekister¨ointi helpottaa viranomaisia tiedostamaan, kuinka paljon UAValuksia on k¨ayt¨oss¨a ja mihin tarkoituksiin niit¨a k¨aytet¨a¨an. Rekisterist¨a olisi hy¨oty¨a lis¨aksi lainvastaisen toiminnan ehk¨aisemisess¨a. UAV-aluksen erillinen rekister¨ointi nostaisi
kynnyst¨a hankkia UAV-alus, kun rekister¨oinnin yhteydess¨a kysytt¨aisiin aluksen tekniset
ominaisuudet ja k¨aytt¨otarkoitus. Samalla viranomaiset saisivat tietoonsa my¨os aluksen
haltijan henkil¨otiedot, mik¨a helpoittaisi lenn¨att¨aj¨an kiinnij¨a¨amist¨a, mik¨ali alusta k¨aytett¨aisiin lainvastaisessa toiminnassa. Toisaalta huono puoli rekister¨oinniss¨a on se, ett¨a se
vaatii viranomaisilta lis¨a¨a resursseja ja paljon ty¨ot¨a.
3.4
S¨
a¨
ant¨
ojen suunnittelu
Kontrolloimaton suunnittelu saattaa aiheuttaa potentiaalisesti eritt¨ain vakavaa vahinkoa.
Erilaiset asiat etuk¨ateen huomioimalla pystyt¨a¨an pienent¨am¨a¨an tulevaa harmia. Seuraavaksi k¨ayd¨a¨an l¨api tieteellisen julkaisun ”What drones inherit from their ancestors” olennaisia ehdotuksia ja asioita, joihin miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien suunnittelussa olisi
syyt¨a kiinnitt¨a¨a huomiota. Miehitt¨am¨att¨omille ilma-aluksille pit¨aisi antaa mahdollisuus
vain j¨arjestelm¨allisiin p¨a¨at¨oksiin, mitk¨a ovat ymm¨arrett¨aviss¨a. Kyseisest¨a julkaisusta poimittu havainollistava esimerkki asiaan liittyen: ”jos joku tekee kalliiksi k¨ayv¨an virheen,
on parempi, ett¨a virheen tekee ep¨ap¨atev¨a ihminen kuin arvoituksellinen ep¨ap¨atev¨a kone.”
Aluksien ominaisuudet pit¨a¨a suunnitella siten, ett¨a ihmisell¨a pysyy koko ajan mahdollisuus aluksen kontrollointiin ja ominaisuuksilla on oltava varaj¨arjestelm¨a. Varaj¨arjestelm¨a
auttaa ennaltaehk¨aisem¨aa¨n onnettomuuksia. Aluksia suunnitellessa on t¨arke¨aa¨ huomioida
my¨os se, ett¨a ihminen pysyy oikeudellisesti vastuussa miehitt¨am¨att¨om¨an aluksen seurauksista. T¨ah¨an liittyen on t¨arke¨aa¨, ett¨a ihminen ymm¨art¨aa¨ ilma-aluksien rajoitukset. [29]
Ilmailulakien osalta s¨a¨ant¨ojen luominen on pitk¨a prosessi, ja lakeja uusitaan harvoin. Esimerkiksi vuoden 2009 ilmailulain 22.12.2009/1194 j¨alkeen seuraava uusi ilmailulaki astui
voimaan vasta 7.11.2014/864 [30] [5]. Kun lakeja uusitaan niin harvoin on t¨arke¨a¨a, ett¨a
s¨a¨ann¨ot laaditaan kerralla huolella ja katsotaan valmiiksi hieman tulevaisuuteen. T¨all¨a
tavalla pystyt¨a¨an ehk¨aisem¨a¨an tulevia ongelmia ja helpottamaan lain vaikutuksessa olevien sidosryhmien toimintaa. Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien harrastajien ja ammattik¨aytt¨ajien keskuudessa vaivaa ep¨atietoisuus siit¨a, mitk¨a ovat voimassa olevat s¨a¨ann¨ot
ja mit¨a uusia s¨a¨ant¨oj¨a kehitet¨a¨an tulevaisuudessa. Ep¨atietoisuus k¨ay ilmi muun muas16
Kuva 4: Kriteerej¨a, joita voidaan k¨aytt¨a¨a s¨a¨antelyj¨arjestelm¨a¨a arvioitaessa. Ajatuskartta
on luotu ”The regulation of civilian drones’ impacts on public safety”-julkaisussa esiintyv¨an taulukon pohjalta. [17]
sa suomalaisten alan harrastajien internet forumeissa, joissa pohditaan voimassaolevia
lakeja [31].
Nykyisen tilanteen ja haittojen minimoimisen takia s¨a¨antelyn tehokkuutta olisi hyv¨a arvioida [17]. Kuvaan 4 on koottu ajatuskarttaan erilaisia arvioitiperusteita, joiden huomioiminen auttaa parempien s¨a¨ant¨ojen luomisessa. Kriteerit j¨asennell¨a¨an kolmeen p¨a¨akohtaan: prosessi, tuote ja seuraus. Prosessilla tarkoitetaan s¨a¨ant¨ojen luomisen eri vaiheita. Esimerkiksi prosessin sis¨alt¨am¨a ”sidosryhmien osallistuminen kehitykseen ja arviointiin” on t¨arke¨a¨a huomioida s¨a¨ant¨ojen luomisen eri vaiheissa, koska sidosryhmilt¨a
saa s¨a¨ant¨ojen laatimisen kannalta tarpeellista asiantuntemusta. Ajatuskartan sis¨alt¨am¨all¨a ”tuote”-p¨a¨akohdalla tarkoitetaan syntyvien s¨a¨ant¨ojen arvioimista. Se sis¨alt¨a¨a muun
muassa alakohdan artikulaatio, mik¨a tutkii sit¨a ovatko vaatimukset t¨asm¨allisi¨a. Viimeisimm¨ass¨a p¨a¨akohdassa tarkastellaan s¨a¨ant¨ojen seurauksia. Arvioidaan valvotaanko luotuja s¨a¨ant¨oj¨a, onko lainvalvojilla riitt¨av¨at resurssit s¨a¨ant¨ojen valvontaan ja vastaavatko
s¨a¨ann¨ot tavoitteita. Esimerkiksi Trafin alkaessa luoda s¨a¨ant¨oj¨a harrastek¨aytt¨oisille ilmaaluksille sen olisi hyv¨a kiinnitt¨a¨a huomiota kuvan 4 ajatuskartan sis¨alt¨amiin asioihin,
koska niiden ymm¨art¨aminen auttaa parempien s¨a¨ant¨ojen luomisessa.
17
4
4.1
K¨
ayt¨
anno
¨n kokeilu ja ongelmat
Parrot AR.Drone 2.0
Kandity¨ot¨a varten tehtiin k¨ayt¨ann¨on kokeilu koululta lainaksi saadulla AR.Drone 2.0
nelikopterilla. Nelikopteri on hintaluokaltaan muutaman sadan euron arvoinen ja se on
varustettu videokameralla. Kauko-ohjaimena kokeilussa k¨aytet¨a¨an iPhone 5S puhelinta
ja ohjaamiseen App Storesta ladattavaa AR.FreeFlight-applikaatiota. Akkuna k¨aytet¨aa¨n
1000 mAh litiumakkua, jonka lentoajaksi valmistaja lupaa k¨aytt¨oohjeissa noin 12 minuuttia. AR.Dronelle saatavilla olevista kuorista k¨aytet¨a¨an ”outdoor hull”-kuorta, joka
on tarkoitettu ulkona lent¨amiseen. AR.Dronen lent¨aminen suoritettiin Otaniemess¨a Alvarin aukiolla, miss¨a on paljon nurmikkoa ja tyhj¨a¨a tilaa. Ennen nelikopterin lenn¨att¨amist¨a Parrotin nettisivuilta l¨oytyv¨at AR.Dronen k¨aytt¨oohjeet luettiin huolella ja katsottiin
opetusvideoita.
Kuva 5: Parrot AR.FreeFlight-applikaation ohjausn¨akym¨a. [7]
AR.FreeFlight-applikaatio esitet¨a¨an kuvassa 5. Applikaatio kertoo lentotietoja kuten
aluksen nopeuden, korkeuden, signaalin voimakkuuden ja akun varauksen m¨a¨ar¨an. Applikaation alareunassa olevasta n¨app¨aimest¨a voidaan k¨aynnist¨a¨a alus tai laskeutua. H¨at¨atilanteita varten on emergency n¨app¨ain, jota painamalla moottorit sammuvat ja AR.Drone
putoaa alas. Kameran k¨aytt¨o onnistuu applikaation oikean yl¨areunan painikkeista. Videon ja kuvien tallennus on mahdollista muistikortille tai puhelimeen.
18
4.2
Lent¨
aminen ja aiheutuneet ongelmatilanteet
Ensimm¨aisill¨a lent¨amiskerroilla harjoiteltiin applikaation k¨aytt¨o¨a ja aluksen ohjaamista.
K¨aytt¨oohjeiden lukemisen j¨alkeen applikaation k¨aytt¨o ei ollut vaikeaa ja lenn¨att¨amisen
oppiminen onnistui lyhyess¨a ajassa. Lenn¨att¨amisess¨a ilmeni kuitenkin toistuvasti ongelmia WLAN-yhteydess¨a. Virheilmoituksia yhteyden katkeamisesta tuli ajoittain ja yhteyden voimakkuusmittaria oli vaikea seurata. V¨alill¨a mittari n¨aytti yhteyden olevan hyv¨a,
mutta yhteys saattoi siit¨a huolimatta katketa tai komennot johtivat toimintoihin pienell¨a
viiveell¨a. My¨os kameran kuva p¨atki v¨alill¨a ja p¨aivittyi n¨ayt¨olle j¨aljess¨a, mink¨a takia ohjaus
oli p¨a¨aasiassa mahdollista vain suoraan n¨ak¨oyhteyteen perustuen. Yhteyden katketessa
nelikopteri pysyi ilmassa paikoillaan tai jatkoi eteenp¨ain. Lent¨amisen yhteydess¨a havaittiin lis¨aksi vaaratilanteen aiheuttava ongelma puhelimen WLAN-yhteyden automaattisen
haun kanssa. Kerran yhteys katkesi kesken lennon, kun puhelin vaihtoi itsest¨a¨an WLANyhteyden Aalto-yliopiston kirjaston verkkoon, josta aiheutui vaaratilanne. Ongelma pystyttiin ratkaisemaan poistamalla WLAN-verkon automaattinen yhteyden luominen pois
k¨ayt¨ost¨a. Monista ongelmista huolimatta lent¨aminen l¨ahiet¨aisyyksill¨a muutaman kymmenen metrin p¨a¨ass¨a onnistui moitteettomasti ilman ongelmia. Akun kestosta tehtiin
muutamia huomiota. Lentoaika vastasi l¨ahelle ohjekirjassa kerrottua 12 minuutin aikaa.
Akun varauksen ollessa alhainen ei lentoon nousu ollut mahdollista.
K¨ayt¨ann¨on kokeilun yhteydess¨a testattiin my¨os AR.Drone 2.0:n rajoja. Kokeiltiin, miten
korkealla lent¨aminen onnistuu ja kuinka pitk¨alle on mahdollista lent¨a¨a ennen kuin yhteys
katkeaa. Applikaatiosta s¨a¨adettiin nelikopterin maksimikorkeudeksi 50 metri¨a. Lentokorkeuden ollessa noin 40 metri¨a vertikaalisesti ja vaakasuoran et¨aisyyden noin 100-120 m
menetettiin yht¨akki¨a yhteys alukseen. T¨all¨oin nelikopteri jatkoi hitaasti matkaansa tuulen mukana kauemmaksi puiden taakse. Samaan aikaan juostiin l¨ahemm¨aksi nelikopteria
ja yritettiin muodostaa yhteys uudelleen. Kun yhteys lopulta saatiin takaisin, kopteri
katosi n¨ak¨okent¨ast¨a puiden taakse eik¨a suora n¨ak¨oyhteys nelikopteriin s¨ailynyt. T¨all¨oin
nelikopteria ohjattiin varatoimenpiteen¨a laskeutumaan hitaasti alasp¨ain. Lopulta nelikopteri j¨ai puuhun kiinni ja s¨ailyi vaurioimattomana vaaratilanteesta huolimatta. Vahinkoa
ei aiheutunut kenellek¨a¨an, mutta vaaratilanne olisi voinut aiheutua, jos nelikopteri olisi lent¨anyt tuulen mukana autotielle. Kyseist¨a tilannetta havainnollistetaan kuvassa 6.
Kuvasta kannattaa huomioida seuraavat nelikopterin yhteyteen ja kontrolliin vaikuttavat
tekij¨at: nelikopterin ja kauko-ohjaimen v¨aliss¨a olevat puut heikent¨av¨at signaalin voimakkuutta, ja voimakas tuuli vie nelikopteria pois p¨ain ohjaajasta. Lis¨aksi puut ja niiden
oksat est¨av¨at suoran n¨ak¨oyhteyden nelikopteriin, mik¨a tekee ohjaamista haasteellista.
Kuvasta kannattaa my¨os huomioida se, ett¨a suora et¨aisyys nelikopteriin on pidempi kuin
horisontaalinen et¨aisyys.
Vaakasuoraa maksimiet¨aisyytt¨a testattaessa nelikopterilla lennettiin noin muutaman metrin korkeuteen ja katsottiin kuinka pitk¨alle lent¨aminen onnistuu, ennen kuin yhteys kat19
Kuva 6: Havainnollistava kuva nelikopterin et¨aisyydest¨a kauko-ohjaimeen.
keaa. Lent¨aminen onnistui noin 130 metrin p¨a¨ah¨an kunnes yhteys katkesi. T¨all¨oin sattui
toinen vaaratilanne ja nelikopteri t¨orm¨asi puunoksaan ja tippui maahan hetki sen j¨alkeen kun yhteys katkesi. T¨all¨a kertaa AR.Dronen yksi propelli vaurioitui. Korkealla ja
pitk¨all¨a lennett¨aess¨a oli yhteysongelmien lis¨aksi toinen ohjauksen kannalta merkitt¨av¨a
ongelma. Et¨aisyyden kasvaessa nelikopteriin ohjaus hankaloitui, koska oli vaikeaa erottaa, mihin suuntaan nelikopterin etupuoli osoitti. Maksimiet¨aisyytt¨a testattaessa tehtiin
my¨os huomio siit¨a, ett¨a todellisen et¨aisyyden arvioiminen nelikopteriin on hankalaa, koska applikaatiossa ei ollut erillist¨a et¨aisyysmittaria. Silm¨am¨a¨ar¨aisesti arvioitu et¨aisyys oli
usein todellista et¨aisyytt¨a huomattavasti pienempi. Todellisen et¨aisyyden mittaamisessa
k¨aytettiin apuna Google Mapsin et¨aisyyden mittausty¨okalua ja kartalta l¨oytyvi¨a maamerkkej¨a.
Testit dokumentoitiin nelikopterin omalla videokameralla ja tallentamalla videot erilliselle
muistikortille. AR.Drone 2.0:n kuvausominaisuudessa ei haivattu ongelmia ja tietokoneella videot toimivat moitteettomasti. Video tallentui muistikortille my¨os tapauksissa, joissa
yhteys menetettiin nelikopteriin.
4.3
Johtop¨
a¨
at¨
oksi¨
a kokeiluun liittyen
AR.Drone 2.0 nelikopterilla suoritettu k¨ayt¨ann¨on kokeilu antaa hy¨odyllist¨a tietoa multikoptereille olennaisista haasteista ja ongelmista. Lis¨aksi k¨ayt¨ann¨on kokeilussa havaittuja
asioita voidaan k¨aytt¨a¨a apuna uusien rajoitteiden ja s¨a¨ant¨ojen luomisessa. Kokeilua voidaan siten pit¨a¨a hy¨odyllisen¨a kandidaatinty¨on kannalta. On syyt¨a huomioida, ett¨a testattu nelikopteri kuuluu noin 300 euron hintaluokkaan eik¨a se ole teknisilt¨a ominaisuuksiltaan nelikoptereiden parhaimmasta ja turvallisemmasta p¨a¨ast¨a. Suoritetuissa testeiss¨a
huomattiin k¨ayt¨ann¨oss¨a my¨os kappaleessa 2.3 kerrottuja ohjausta ja lentoa rajoittavia
20
tekij¨oit¨a.
Nelikopteria testatessa ilmeni, ett¨a lenn¨att¨amist¨a kannattaa harjoitella etuk¨ateen ja harjoittelu on hyv¨a suorittaa autiolla paikalla, miss¨a ei ole mitenk¨a¨an mahdollista aiheuttaa
vahinkoa ulkopuolisille ihmisille tai muiden ihmisten omaisuudelle. Aluksi kannattaa harjoitella l¨ahiet¨aisyyksiss¨a enint¨a¨an muutamien kymmenien metrien p¨a¨ass¨a lenn¨att¨aj¨ast¨a,
koska pienikin virheliike tai yhteyden menetys voi aiheuttaa vaaratilanteen. Vasta ohjaamisen kunnolla opittua ja nelikopterin rajat ymm¨arretty¨a ei ole en¨a¨a yht¨a riskialtista
lenn¨att¨a¨a esimerkiksi 30 metrin p¨a¨ass¨a rakennuksista tai v¨akijoukosta. Et¨aisyys v¨akijoukkoon tai rakennuksiin t¨aytyy kuitenkin sovittaa siten, ett¨a vaaratilanteita ei voi aiheutua.
AR.Drone 2.0:n testauksen aikana ilmeni paljon ongelmia kauko-ohjaimen ja nelikopterin v¨alisess¨a yhteydess¨a. Yleisesti voidaan todeta, ett¨a lenn¨att¨aminen onnistui hyvin
ilman ongelmia l¨ahiet¨aisyydell¨a suora n¨ak¨oyhteys s¨ailytt¨aen nelikopteriin ainakin noin
100 metrin et¨aisyyteen asti. Korkeuden ja et¨aisyyden kasvaessa kyseisest¨a et¨aisyydest¨a
todenn¨ak¨oisyys ongelmiin kasvoi huomattavasti. Yhteyden kantoalueen v¨aliin sijoittuvat
puut heikensiv¨at yhteytt¨a merkitt¨av¨asti ja ylim¨a¨ar¨ainen WLAN-verkko aiheutti kerran
vaaratilantenteen, joten nelikopteria lenn¨att¨aess¨a on huomioitava ulkoiset h¨airi¨otekij¨at.
Yhteenvetona edell¨a mainittuun on t¨arke¨a¨a, ett¨a nelikopteria ei lenn¨atet¨a vain sen ilmotettujen teknisten kykyjen mukaan.
S¨aa¨tilan tekij¨oist¨a erityisesti tuulella oli suuri vaikutus lenn¨atett¨aess¨a nelikopteria korkealla ilmassa ja yhteyden katketessa nelikopteri saattaa t¨orm¨at¨a tai lent¨aa¨ tuulen mukana, ennen kuin yhteys saadaan palautettua. Jos yhteytt¨a ei ehdit¨a saamaan takaisin
ennen kuin nelikopterin akku loppuu, putoaa alus maahan aiheuttaen mahdollisen vaaratilanteen.
Ohjausapplikaation n¨aytt¨am¨at tiedot nelikopterin korkeudesta ja yhteyden voimakkuudesta osoittautuivat t¨arkeiksi lenn¨att¨aess¨a ilma-alusta, koska silm¨am¨a¨ar¨aisesti korkeutta
oli hankala arvioida ja yhteyden heiketess¨a kopteri on syyt¨a ohjata l¨ahemm¨aksi ohjaajaa.
Yhteysmittarissa huomattiin kuitenkin muutamia puutteita. Yhteyden voimakkuutta ilmaisee applikaation yl¨apalkissa oleva pieni WIFI-kuva, mist¨a yhteyden voimakkuutta on
hankala havainnoida (kuva 5.). Paremman k¨asityksen yhteyden voimakkuudesta antaisi
esimerkiksi voimakkuuden ilmaiseminen prosenteilla. Toinen ongelma yhteyden voimakkuusmittarin kanssa oli se, ett¨a v¨alill¨a yhteys saattoi ¨akillisesti huonontua eik¨a j¨a¨anyt
tarpeeksi aikaa reagoida muutokseen. Applikaation n¨aytt¨am¨ast¨a videokuvasta ei koettu
olevan juurikaan hy¨oty¨a, koska kuva p¨atki h¨airitsev¨an paljon. Johtop¨a¨at¨oksen¨a nelikoptereiden tietoja n¨aytt¨avien mittareiden tarpeellisuudesta voidaan kuitenkin sanoa, ett¨a
niiden tarkkaileminen on t¨arke¨a¨a, sill¨a se voi ehk¨aist¨a vaaratilanteen syntymisen.
Kauko-ohjattavan ilma-aluksen varatoiminnon tarve korostui nelikopterilla tehdyss¨a kokeilussa. AR.FreeFlight-applikaatiosta l¨oytyy erilliset painikkeet laskeutumiselle ja h¨a-
21
t¨atilanteelle, mutta niit¨a ei pysty k¨aytt¨am¨aa¨n, jos yhteys nelikopteriin katkeaa. T¨all¨oin
olisi tarve jonkinlaiselle turvaj¨arjestelm¨alle. Nelikopteri voisi esimerkiksi yritt¨a¨a palata
takaisin p¨ain, ett¨a yhteys saadaan uudelleen muodostettua, tai vaihtoehtoisesti tehd¨a h¨at¨alaskeutumisen. Automaattisessa laskeutumisessa on kuitenkin paljon haasteita, koska
laskeutuminen pit¨aa¨ tapahtua siten, ett¨a ulkopuolisille ihmisille tai muiden omaisuudelle ei aiheudu vahinkoa ja laskeutumisalusta pit¨a¨a ottaa huomioon (esim. veteen ei pid¨a
laskeutua). Mahdollisten ongelmien v¨altt¨amiseksi yhteyden katketessa jo ennen lenn¨att¨amisen aloitamista olisi hyv¨a mietti¨a varasuunnitelma yhteyden katkeamiselle vahinkojen
v¨altt¨amiseksi.
AR.Drone 2.0:n valokuvaus toimi nelikopteria testattaessa sen verran hyvin, ett¨a alus
saattaisi kyet¨a kuvaamaan kiellettyj¨a paikkoja mihin ei ilman lent¨amist¨a olisi mahdollista p¨a¨ast¨a kuvaamaan. Nelikopterilla kuvatut videot tai kuvat saattaisivat siten aiheuttaa
ongelmia liittyen yksityisyyteen. Esimerkiksi arkaluontoisen materiaalin kuvaaminen toisen ikkunan kautta ei ole sallittua, mutta nelikopteri voi mahdollistaa sen.
Uhka testatun nelikopterin k¨aytt¨amiseen terrostitarkoituksessa on varsin pieni, koska
AR.Drone 2.0:n yhteyden maksimiet¨aisyys on lyhyt ja kantavuus pieni. K¨ayt¨ann¨oss¨a kyseisell¨a nelikopterilla voisi kuitenkin olla mahdollista esimerkiksi kuljettaa kevyt r¨aj¨ahde
onnistuneesti noin 100 metrin p¨a¨ah¨an.
4.4
Kokeiluun vaikuttavat rajoitteet ja s¨
a¨
ant¨
ojen kehitt¨
aminen
Kandidaatinty¨ot¨a varten suoritetusta nelikopterin lenn¨att¨amisest¨a ei saatu rahallista korvausta, joten testi voidaan k¨asitt¨a¨a harrastus tai vapaa-ajan lenn¨att¨amiseksi. Virallisia
s¨a¨ant¨oj¨a tai ohjeistusta kyseiseen lentotarkoitukseen ei kuitenkaan l¨oytynyt Suomesta,
joten lenn¨att¨amisess¨a pyrittiin k¨aytt¨am¨a¨an ns. ”maalaisj¨arke¨a” vaaratilanteiden ehk¨aisemiseksi. Tulevissa harrastusk¨ayt¨on s¨a¨ann¨oiss¨a koskien nelikoptereita on luultavasti kiinnitetty huomiota samankaltaisiin asioihin kuin Trafin OPS M1-23 (24.9.2014 p¨aivitetyss¨a)
m¨a¨ar¨aysluonnoksessa, joten seuraavaksi esitet¨a¨an muutamia huomioita liittyen kyseiseen
luonnokseen suoritettuun testaamiseen perustuen.
AR.Drone 2.0 ei kyennyt lent¨am¨a¨an m¨a¨ar¨aysluonnoksessa ehdotettuja maksimi korkeuden 150 m ja et¨aisyyden 500 m rajojen yl¨apuolella. Testien perusteella nelikopterin havainnoiminen ja ohjaus pelkk¨a¨an n¨ak¨oyhteyteen perustuen hankaloitui merkitt¨av¨asti jo
v¨ah¨an yli sadan metrin p¨aa¨ss¨a. Jos kuvitellaan, ett¨a kyseinen nelikopteri kykenisi lent¨am¨a¨an maksimirajoihin asti sen ohjaaminen pelk¨ast¨a¨an takaisin l¨aht¨opaikkaan saattaisi
olla haasteellista. Mik¨ali nelikopterissa on riitt¨av¨an hyv¨a kamera ja videon¨akym¨a toimii moitteettomasti, ohjaaminen maksimiet¨aisyyksill¨a on luultavasti paljon helpompaa.
Rajoitteissa olisi siten hyv¨a vaatia n¨ak¨oyhteyteen perustuvan ohjaamisen lis¨aksi videokuvaan perustuvaa ohjausta. Rajoitteiden noudattamisen kannalta t¨arke¨a¨a on my¨os vaatia
22
miehitt¨am¨att¨om¨an ilma-aluksen kauko-ohjaimen n¨aytt¨am¨aa¨n aluksen korkeus ja et¨aisyys,
koska muuten voidaan vahingossa lent¨a¨a rajojen ulkopuolelle. Kyseinen vaatimus koskisi kuitenkin vain niit¨a nelikoptereita, jotka eiv¨at kykene lent¨am¨aa¨n sallittujen rajojen
ulkopuolella. Lis¨aksi signaalin voimakkuusmittaria on t¨arke¨a¨a vaatia s¨a¨ann¨oiss¨a, jotta
yhteyden katkeamista yll¨att¨aen voidaan ehk¨aist¨a.
Varaj¨arjestelmien vaatiminen harraste- ja ty¨ok¨aytt¨oisiss¨a s¨a¨ann¨oiss¨a on kokeilun perusteella t¨arke¨a¨a, koska testeiss¨a sattuneet vaaratilanteet yhteyden katkeamisen j¨alkeen olisi
voitu est¨a¨a varaj¨arjestelmien avulla. Varaj¨arjestelm¨a voisi palauttaa yhteyden esimerkiksi
automaattisesti palaamalla takaisin kauko-ohjaimen suuntaan, jotta yhteys saadaan palautettua. Trafin m¨a¨ar¨aysluonnoksessa vaaditaankin varaj¨arjestelm¨a¨a miehitt¨am¨att¨omiin
ilma-aluksiin. Varaj¨arjestelmien vaatiminen ja muut vaaditut ominaisuudet pit¨aisi kuitenkin suhteuttaa multikoptereiden kykyjen mukaan, eik¨a kaikilta aluksilta pid¨a vaatia
yht¨a hyv¨a¨a tekniikkaa. Esimerkiksi jos nelikopteri kykenee lent¨am¨a¨an vain muutamien
kymmenien metrien et¨aisyydell¨a, ei varaj¨arjestelm¨a ole sille yht¨a t¨arke¨a ominaisuus kuin
muutaman sadan metrin et¨aisyyksill¨a lent¨avill¨a aluksilla.
Miehitt¨am¨att¨omien ilma-aluksien turvallisuutta voitaisiin tulevaisuudessa parantaa esimerkiksi sill¨a, ett¨a luotaisiin tietyt turvallisuusstandardit, joita miehitt¨am¨att¨omien ilmaaluksien pit¨aisi noudattaa, ett¨a niit¨a saa myyd¨a. T¨all¨oin my¨os valmistajat kiinnitt¨aisiv¨at
enemm¨an huomiota turvallisuuteen kehitt¨aess¨a¨an uusia aluksia ja valmistuksessa k¨aytett¨aisiin parempia komponentteja. Standardeissa voitaisiin vaatia esimerkiksi edell¨a mainittua varaj¨arjestelm¨a¨a ja riitt¨av¨an hyv¨a¨a signaalin voimakkuusmittaria, mik¨a v¨ahent¨a¨a
mahdollisten vaaratilanteiden m¨a¨ar¨a¨a.
5
Yhteenveto
T¨am¨a kandidaatintutkielma antaa k¨asityksen multikoptereita koskevien s¨aa¨nt¨ojen nykyisest¨a tilanteesta sek¨a erilaisista multikoptereihin liittyvist¨a ongelmista. Ty¨ot¨a voidaan
soveltaa my¨os muihin miehitt¨am¨att¨omiin ilma-aluksiin, koska niit¨a koskevat usein samat
s¨a¨ann¨ot. Tutkitun perusteella kyseisten aluksien s¨a¨ann¨ot ovat yleisesti ottaen vasta kehitteill¨a ymp¨ari maailmaa, mutta osassa maista s¨a¨ann¨ot ovat jo paremmalla mallilla. Yhdysvaltojen ilmailuviranomaisen FAA:n luomat s¨a¨ann¨ot ovat muun muassa kehittyneemm¨at
kuin Suomen ilmailuvirannomaisen Trafin luomat s¨a¨ann¨ot, jotka ovat l¨ahes olemattomat
t¨all¨a hetkell¨a. Multikoptereiden tekniikan jatkuva kehitys ja k¨ayt¨on aiheuttamat vaaratilanteet luovat paineita s¨a¨ant¨ojen kehitt¨amiseen, joten tulevaisuudessa on luvassa paljon
uusia s¨a¨ant¨oj¨a koskien n¨ait¨a aluksia. S¨a¨ant¨ojen luomisen t¨arkeys korostuu my¨os markkinoiden kehityksess¨a, sill¨a kiihdytt¨am¨all¨a s¨a¨ant¨ojen luomisprosessia voidaan kasvattaa
UAV-markkinoiden kokoa huomattavasti.
23
Tutkielma antaa ehdotuksia rajoitteiden luomiseen multikoptereille ja ker¨aa¨ t¨arkeit¨a riskitekij¨oit¨a yhteen dokumenttiin, jotta kuluttajat, viranomaiset ja p¨a¨att¨aj¨at ymm¨art¨aisiv¨at
paremmin yleistyvien multikoptereiden merkityksen ja rajoitteiden t¨arkeyden. Erityisen
t¨arke¨aksi havaitut riskitekij¨at ovat muun muassa yhteyden menett¨aminen ja t¨orm¨a¨aminen, koska ne havaittiin my¨os itse tehdyn tutkimuksen yhteydess¨a. Miehitt¨am¨att¨omien
ilma-aluksien rekisterin luominen erilaisten painoluokkien, k¨aytt¨otarkoituksien ja riskitekij¨oiden perusteella todetaan olevan yksi hyv¨a tapa rajoittaa multikoptereita ja parantaa
turvallisuutta. Toinen peruste rajoitteiden luomiseen olisi esimerkiksi k¨aytt¨otarkoitukseen
perustuva rajoittaminen.
S¨aa¨nt¨ojen selvitt¨amisen yhteydess¨a ilmeni, ett¨a multikoptereiden s¨a¨ant¨ojen laatiminen
ei olekaan niin yksinkertaista, kun voisi kuvitella, koska s¨a¨ant¨ojen luomiseen vaikuttaa
monta eri tahoa. Esimerkiksi Eurooppassa yhden maan multikoptereita koskevaan s¨a¨ant¨ojen luomisprosessiin vaikuttaa EASA, ICAO ja maan oma lains¨a¨ad¨ant¨o sek¨a ilmailuviranomainen. P¨a¨aasiassa multikoptereita koskevat rajoitteet m¨a¨arittelee maiden oma
ilmailuviranomainen ja lains¨aa¨d¨ant¨o, mutta s¨aa¨nt¨oihin on hyv¨a ottaa mallia ja neuvoa
esimerkiksi ICAO:lta ja muiden maiden rajoitteista. S¨a¨ant¨ojen luomisessa on t¨arke¨a¨a ottaa huomioon my¨os eri sidosryhmi¨a kuten harrastajia ja ammattiharjoittajia, koska heilt¨a
saa s¨a¨ant¨ojen luomisen kannalta tarpeellista asiantuntemusta.
Tutkimuksen yhteydess¨a suoritettu AR.Drone 2.0:n k¨ayt¨ann¨on kokeilu antoi paljon hy¨odyllist¨a tietoa multikoptereiden k¨ayt¨on ongelmista ja siit¨a, miten s¨a¨ant¨oj¨a tulisi kehitt¨a¨a.
Yhten¨a t¨arke¨an¨a ongelmana havaittiin puutteet nelikopterin varaj¨arjestelm¨ass¨a ja hyv¨an varaj¨arjestelm¨an t¨arkeys ymm¨arrettiin k¨ayt¨ann¨oss¨a, kun nelikopteri t¨orm¨asi yhteyden katkeamisen j¨alkeen puuhun. Ratkaisuna ongelmaan esitet¨a¨an p¨atev¨an varaj¨arjestelm¨an vaatimista s¨a¨ann¨oiss¨a, joka esimerkiksi kykenee palauttamaan nelikopterin takaisin
yhteyden kantaman alueelle. Varaj¨arjestelmien vaatiminen pakottaisi multikoptereiden
valmistajia kehitt¨am¨a¨an entist¨a parempia turvaj¨arjestelmi¨a, mik¨a lis¨aisi multikoptereiden yleist¨a turvallisuutta. Erilaisten turvallisuusstandardien luomista multikoptereille pidet¨a¨an my¨os hyv¨an¨a ratkaisuna turvallisuuden parantamiseksi. Standardit sis¨alt¨aisiv¨at
vaatimuksia multikoptereiden turvallisuuden kannalta oleellisiin asioihin kuten varaj¨arjestelm¨a¨an.
Tutkimusta voidaan pit¨a¨a hy¨odyllisen¨a, koska vastaavaa ei ole ainakaan julkisesti saatavilla Suomessa. Ty¨o auttaa kuluttajia, ammatinharjoittajia ja viranomaisia ymm¨art¨am¨a¨an paremmin multikoptereiden haasteet ja s¨a¨ant¨ojen nykyisen tilanteen. Tutkimus
ottaa kantaa voimassaoleviin s¨a¨ant¨oihin ja esitt¨a¨a parannuksia rajoitteiden luomiseen.
Lis¨aksi ty¨oss¨a kerrotaan paljon riskitekij¨oit¨a, joiden tiedostaminen auttaa uusien s¨a¨ant¨ojen luomisessa. Kandidaatinty¨o antaa my¨os hyv¨an pohjan tulevaisuuden multikoptereiden k¨ayt¨on rajoitteiden ja ongelmien tutkimiselle, mihin on varmasti tarvetta tekniikan
kehittyess¨a ja yh¨a kasvavien UAV-markkinoiden takia.
24
L¨
ahteet
[1] Kettunen Niko. Helsinki linnun silmin – suomessa lent¨a¨a jo tuhansia kaukoohjattavia pikkukoptereita, 6 2014. Helsingin Sanomat. Saatavissa http://www.
hs.fi/tekniikka/a1402027863241. Viitattu 6.10.2014.
[2] Uusitalo
Kaisa,
5
2014.
Etel¨a-Suomen
Sanomat.
Saatavissa
http://www.ess.fi/uutiset/kotimaa/2014/05/16/
kamerakopteri-lentaa-lainsaadannon-edella---katso-kuvat-ja-video.
Viitattu 6.10.2014.
[3] Federal Aviation Administration. What can i do with my model aircraft?,
8 2014. Saatavissa http://www.faa.gov/uas/publications/model_aircraft_
operators/. Viitattu 1.12.2014.
[4] Roger Clarke. Understanding the drone epidemic. Computer Law and Security
Review, 30(3):230 – 246, 2014.
[5] L 7.11.2014/864. Ilmailulaki, 2014. Saatavissa http://www.finlex.fi/fi/laki/
kokoelma/2014/sk20140864.pdf. Viitattu 25.11.2014.
[6] G.M. Hoffmann, H. Huang, S.L. Waslander, and C.J. Tomlin. Quadrotor helicopter
flight dynamics and control: Theory and experiment. volume 2, pages 1670–1689,
2007. cited By (since 1996)8.
[7] Parrot SA. Parrot ar.drone 2.0, 2014. Saatavissa http://ardrone2.parrot.com/.
Viitattu 18.10.2014.
[8] Parrot.
Q2 2014 earnings: Investors presentation, 2014.
Saatavissa
http://www.parrotcorp.com/en/financialpublications/
q22014earningspresentationroadshow. Viitattu 18.10.2014.
[9] Lux Populi. More than 1 million drones will be sold in 2025. just how many more
is in the hands of regulators, 2014. Saatavissa http://blog.luxresearchinc.com/
blog/2014/11/. Viitattu 4.12.2014.
[10] Williams Rich.
2014 state unmanned aircraft systems (uas) legislation, 9 2014.
National Conference of State Legislatures. Saatavissa
http://www.ncsl.org/research/civil-and-criminal-justice/
2014-state-unmanned-aircraft-systems-uas-legislation.aspx.
Viitattu
18.10.2014.
[11] Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi.
Lausuntopyynt¨o ilmailum¨a¨ar¨ayksen ops
m1-23 muuttamisesta, 2014.
Saatavissa http://www.trafi.fi/tietoa_
25
trafista/ajankohtaista/2518/lausuntopyynto_ilmailumaarayksen_ops_
m1-23_muuttamisesta. Viitattu 18.10.2014.
[12] Jan Gebauer, P Koci, and P Sofer. Multicopter potentialities. In Carpathian Control
Conference (ICCC), 2012 13th International, pages 194–197. IEEE, 2012.
[13] DJI. Phantom 2 - specs, 2014. Saatavissa http://www.dji.com/product/
phantom-2/spec. Viitattu 20.10.2014.
[14] Pierre-Jean Bristeau, Fran¸cois Callou, David Vissi`ere, Nicolas Petit, et al. The navigation and control technology inside the ar. drone micro uav. In 18th IFAC world
congress, volume 18, pages 1477–1484, 2011.
[15] Axel B¨
urkle, Florian Segor, and Matthias Kollmann. Towards autonomous micro
uav swarms. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 61(1-4):339–353, 2011.
[16] Uri Volovelsky. Civilian uses of unmanned aerial vehicles and the threat to the right
to privacy – an israeli case study. Computer Law and Security Review, 30(3):306 –
320, 2014.
[17] Roger Clarke and Lyria Bennett Moses. The regulation of civilian drones’ impacts
on public safety. Computer Law and Security Review, 30(3):263 – 285, 2014.
[18] Richard L Wilson. Ethical issues with use of drone aircraft. In Ethics in Science,
Technology and Engineering, 2014 IEEE International Symposium on, pages 1–4.
IEEE, 2014.
[19] Ilse Griek, Andres van der Linden, and Terence Berkleef. Drones & human rights:
Emerging issues for investors. 2014.
[20] European Aviation Safety Agency. The agency, 2014. Saatavissa https://www.
easa.europa.eu/the-agency. Viitattu 1.12.2014.
[21] European Aviation Safety Agency. Unmanned aircraft systems (uas) and remotely
piloted aircraft systems (rpas), 2014. Saatavissa https://www.easa.europa.eu/
unmanned-aircraft-systems-uas-and-remotely-piloted-aircraft-systems-rpas.
Viitattu 1.12.2014.
[22] Civil Aviation Authority. Cap 722: Unmanned aircraft system operations in uk
airspace – guidance, 8 2012. ISBN: 978 0 11792 722 , Saatavissa http://www.caa.
co.uk/docs/33/CAP722.pdf. Viitattu 1.12.2014.
[23] Civil Aviation Authority.
Cap 658: Model aircraft: A guide to safe
flying, 8 2012. Saatavissa http://www.caa.co.uk/application.aspx?catid=33&
pagetype=65&appid=11&mode=detail&id=5631. Viitattu 2.12.2014.
26
[24] Civil Aviation Authority. Unmanned aircraft and aircraft systems, 2014. Saatavissa http://www.caa.co.uk/default.aspx?catid=1995&pagetype=90. Viitattu 2.12.2014.
[25] Federal Register Vol. 79 No. 122. 14 cfr part 91, interpretation of the special rule for
model aircraft (25.6.2014), 2014. Docket No. FAA–2014–0396.
[26] Suomen ilmailuliitto.
Yleiset lennokkiturvallisuusohjeet, 2011.
Saatavissa http://www.ilmailuliitto.fi/easydata/customers/ilmailuliitto/files/
lennokit/turvallisuusohjeet_2011_original.rtf. Viitattu 23.10.2014.
[27] Jorma Kivinen. Voimassa olevat uav rajoitukset, email. 28.10.2014 <[email protected]> (vastasi Trafille tehtyyn tiedusteluun rajoituksista).
[28] Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi.
24.9.2014), 2014. Viitattu 26.11.2014.
Ops m1-23 m¨aa¨r¨aysluonnos (p¨aivitetty
[29] Roger Clarke. What drones inherit from their ancestors. Computer Law and Security
Review, 30(3):247 – 262, 2014.
[30] L 22.12.2009/1194. Ilmailulaki, 2009. Saatavissa http://www.finlex.fi/fi/laki/
ajantasa/2009/20091194?search[type]=pika&search[pika]=Ilmailulaki. Viitattu 21.10.2014.
[31] Kopterit.net. Lains¨a¨ad¨ant¨o, 2014. Saatavissa http://www.kopterit.net/index.
php?board=152.0. Viitattu 7.12.2014.
27