โดรน (Drone)
ตอนที่ 2 การควบคุมและสั่งการโดรน
บทนำ
ปัจจุบันภัยคุกคามรูปแบบต่าง ๆ (Non-Traditional Threats) อาทิ การก่อการร้ายสากล อาชญากรรมข้ามชาติ การก่อความไม่สงบในพื้นที่ต่าง ๆ มีแนวโน้มทวีความรุนแรงและเกิดสถานการณ์สูงกว่าภัยคุกคามแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีด้านอากาศยานไร้คนขับ หรือ “UAV” จึงถูกนำมาใช้ในภารกิจด้านความมั่นคงทางการทหาร เพื่อเพิ่มกำลังการจู่โจมเป้าหมายพร้อมด้วยการควบคุมอาวุธนำวิถี ซึ่งถือว่าเป็นการปฏิวัติยุทธศาสตร์การรบด้วยเทคโนโลยีไซเบอร์แทนกองกำลังภาคพื้นดิน ทำให้กองกำลังสามารถค้นหาที่ซ่อนตัวของศัตรูและปฏิบัติการโจมตีได้ทันทีและหนึ่งในปัจจัยสำคัญของความสำเร็จ คือ “ระบบควบคุมการบินภาคพื้นดิน” พร้อมด้วยอุปกรณ์สนับสนุนอื่น ๆ อาทิ กล้องถ่ายทอดสดบันทึกภาพการบิน อีกทั้งมีเลเซอร์ในการกวาดหาเป้าหมายที่สามารถระบุพิกัด จากนั้นระบบขีปนาวุธนำวิถีก็จะพุ่งตรงไปยังเป้าหมาย โดยศูนย์ควบคุมการบินจะทำหน้าที่สังเกตการณ์ เฝ้าระวัง และสั่งการจากภาคพื้นดิน กระบวนการควบคุมโดรนจะใช้วิธีเลือกตำแหน่งที่ต้องการผ่านคอมพิวเตอร์ประมวลผลภาพหรือวีดิโอ ที่ถูกบันทึกได้จะถูกส่งสัญญาณไปยังศูนย์ควบคุมฯ และผู้บังคับบัญชาในสนามรบทันทีรวมทั้งสามารถประเมินความเสี่ยงที่อาจจะเกิดขึ้นและสร้างความเชื่อมั่นให้แก่กำลังพลในการปฏิบัติภารกิจ
อย่างไรก็ตาม เบื้องหลังของเทคโนโลยีอากาศยานไร้คนขับแบบติดอาวุธมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาแล้วกว่า 100 ปี ซึ่งปัจจุบันการพัฒนาโดรนจำเป็นต้องบูรณาการปฏิบัติภารกิจร่วมกับอากาศยานปกติ กองทัพอากาศ ดาวเทียม และอากาศยานไร้คนขับจากหน่วยงานภาครัฐหรือเอกชน บทความตอนที่ 2 นี้ มีเนื้อหาอธิบายรายละเอียดต่าง ๆ ของโดรน ทั้งประเภท ส่วนประกอบ อุปกรณ์ และหลักการทำงานของโดรนโดยภาพรวม อีกทั้ง นำเสนอแนวโน้มของเทคโนโลยีของโดรนในอนาคต
ประเภทของโดรน
โดรนถูกออกแบบและพัฒนามาเพื่อกิจกรรมประเภทใดประเภทหนึ่งซึ่งสามารถแบ่งประเภทตามรูปแบบการใช้งานได้ดังนี้
PC-1: Vertical take-off and landing (VTOL)
with the Armed Forces of Ukraine
โดรนปีกหมุนหลายใบพัด
(Multi-Rotor Drone)
ทำงานตั้งแต่ 3, 4, 6 และ 8 ใบพัดหลัก เคลื่อนที่ขึ้น-ลง
ในแนวดิ่ง เป็นโดรนที่พบเห็นบ่อยมากที่สุด เคลื่อนตัวได้รวดเร็วและคล่องแคล่ว ไม่จำเป็นต้องใช้ลานบิน แต่มีข้อเสีย คือ ขีดความเร็วของการบินน้อยกว่าโดรนประเภท
อื่น ๆ
SkyGuardian UAS (unmanned aerial system)
UK Royal Air Force’s Protector program.
โดรนปีกติดลำตัว
(Fixed-Wing Drone)
มีลักษณะการทำงานคล้ายกับเครื่องบิน ทำให้ต้องอาศัยพื้นที่โล่งกว้างในการขึ้นและลงจอด เหมาะกับการใช้งานเพื่อสำรวจ ลาดตระเวนในพื้นที่กว้างใหญ่ บินด้วยความเร็วสูง ทนต่อแรงลม จึงนิยมนำมาใช้ทางการทหาร เนื่องจากสามารถบรรทุกของหนัก อย่างเช่นอาวุธยุทโธปกรณ์ได้ในระยะไกลและใช้พลังงานน้อย
BQM-177A, US Navy’s next-generation
Sub-Sonic Aerial Target (SSAT).
โดรนเป้าฝึกยิงอาวุธ
(Target and Decoy Drone)
ใช้เป็นเป้าฝึกให้กับกำลังพลหน่วยต่อสู้อากาศยาน
และตรวจจับเป้าหมายที่อยู่เหนือผิวน้ำ ได้แก่ เรือขนาดเล็ก เรือขนาดใหญ่ อากาศยาน และอาวุธปล่อยนำวิถี โดยเฉพาะการบินโคจรเลียดผิวน้ำ (Sea skimming) เป็นเทคนิคของอาวุธปล่อยนำวิถีต่อต้านเรือผิวน้ำ เครื่องบินขับไล่ และเครื่องบินโจมตี เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกตรวจจับจาก Radar และ Infrared และลดความเป็นไปได้ที่จะถูกยิงตกระหว่างเข้าหาเป้าหมาย
DJI Mavic 2 Zoom
โดรนสำหรับถ่ายภาพ
(Photography Drone)
ติดตั้งกล้อง HD ความละเอียดสูง สามารถถ่ายภาพ/
ถ่ายวิดีโอจากระยะไกลได้อย่างคมชัด บางรุ่นอาจมี Gimbal แกนกันสั่นเพื่อให้ได้ภาพที่นิ่งมากขึ้นด้วย
ตัวรีโมทมีปุ่มสำหรับควบคุมกล้องและสั่งงานถ่ายภาพได้ พร้อมจอแสดงภาพในกล้องแบบเรียลไทม์ หรืออาจใช้การเชื่อมต่อกับสมาร์ทโฟน/แท็บเล็ต ผ่าน Wi-Fi แทนก็ได้เช่นกัน
Slaughterbots ผลงานของ Future of Life Institute
(ที่ได้รับการสนับสนุนจาก Elon Musk และ Stephen Hawking)
โดรนขนาดเล็ก
(Trick Drone)
มีขนาดเล็กสำหรับใช้ฝึกบินและทำทริคง่าย ๆ เช่น ตีลังกา หมุนคว้างในอากาศ เป็นต้น ส่วนมากมีความกว้างไม่เกิน 5 เซนติเมตร น้ำหนักเบา เพียงไม่กี่กรัมเท่านั้น
บินง่าย เล่นง่าย เหมาะกับมือใหม่ใช้ฝึกบิน รวมถึงสามารถติดตั้งกล้องขนาดเล็กไว้ได้ แต่ไม่เหมาะจะใช้ในการถ่ายภาพโดยเฉพาะ นอกจากนี้
ยังสามารถติดตั้งเทคโนโลยี AI อย่างระบบจดจำใบหน้า (Face Recognition) มีเซนเซอร์หลบหลีกการโจมตีได้เอง (Tactical sensor) เพื่อใช้เป็นอาวุธสังหารได้อีกด้วย
Eachine Wizard TS215
โดรนสำหรับแข่ง
(Racing Drone)
ออกแบบให้ใช้เพื่อการแข่งขัน ถูกปรับแต่งให้สามารถเคลื่อนที่เปลี่ยนทิศทางได้อย่างรวดเร็ว ใช้สัญญาณควบคุมหลายคลื่นความถี่
เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อระหว่างโดรนกับตัวควบคุมจะไม่มีการรบกวนจากสัญญาณอื่น ๆ มีโครงสร้างที่เบาบาง และไม่ได้รับผลกระทบจากลม ปัจจุบันนิยมใช้ร่วมกับแว่น VR เพื่อการความคุมที่แม่นยำขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง
ส่วนประกอบของโดรน
การออกแบบและพัฒนา UAV ใช้หลักการของอากาศพลศาสตร์ (Aerodynamic) เพื่อให้สามารถลอยตัวได้อย่างสมดุลมากที่สุด รวมถึงการติดตั้งด้วยแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (Circuit Board) ชิ้นส่วนอิเล็กทรอกนิกส์หรือชิป (Chipset) และซอฟต์แวร์ ไว้ด้านในที่เป็นหัวใจหลักของอุปกรณ์ชนิดนี้สำหรับวัสดุที่ใช้ในการผลิตโดรนมักเป็นวัสดุเชิงประกอบ หรือวัสดุคอมโพสิต (Composite materials) เพื่อช่วยเรื่องของน้ำหนักที่เบาลงและคล่องตัวตลอดระยะการบิน ซึ่งส่วนประกอบหลักของโดรนมีดังนี้
1) อุปกรณ์ควบคุมการบิน
(Flight Controller)
ตัวควบคุมการบินเป็นหัวใจสำคัญของการทำงานของ UAV ทั้งหมด โดยจะมีหน้าที่ในการแปลงข้อมูลจากตัวรับสัญญาณ โมดูลจีพีเอส จอภาพ แบตเตอรี่ หน่วยตรวจวัดความเคลื่อนไหว และเซนเซอร์บนบอร์ดอื่น ๆ เพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์ผ่านทางอุปกรณ์แปลคำสั่ง (Electronic Speed Controller: ESC) เพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของโดรนและการใช้งานในรูปแบบของระบบควบคุมอัตโนมัติ (Autopilot) ด้วยเช่นกัน
2) อุปกรณ์รับ-ส่งสัญญาณ
(Signal Receive-Transmit)
การติดต่อสื่อสารระหว่าง UAV กับสถานีควบคุมภาคพื้นดินมี 3 ช่องทางหลัก ซึ่งความถี่จะต้องไม่ทับซ้อนกัน เพื่อป้องกันการรบกวนสัญญาณกันภายในของแต่ละระบบ ซึ่งสัญญาณควบคุมการบินเป็นสัญญาณที่ส่งมาจากอุปกรณ์บังคับ เช่น Joystick เป็นต้น
3) มอเตอร์และใบพัด
(Motor & Propeller)
มอเตอร์ทั้งหมดนั้นรับข้อมูลจากผู้ควบคุมการบินและตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในการควบคุมมอเตอร์โดรนเพื่อให้ทั้งบินอยู่กับที่และบินเคลื่อนที่ไป
4) อุปกรณ์ควบคุมความเสถียรสำหรับรักษาสมดุล
(Gyro stabilization)
เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้โดรนมีความสามารถบินได้นิ่มนวล มีเซนเซอร์ตรวจจับอัตราเร่งความเร็ว ลักษณะการทำงาน คือ ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงลักษณะการหมุนทรงตัว เอียงตัว บิดตัว ตลอดจนมีข้อมูลนำเส้นทาง และส่งต่อไปยังระบบควบคุมการบิน (Flight Control System) เพื่อประมวลผล
5) อุปกรณ์ FPV
(First Person View)
เป็นอุปกรณ์ช่วยให้ผู้ควบคุมโดรนสามารถเห็นมุมมองภาพเสมือนจริงจากกล้องถ่ายภาพและกล้องถ่ายทอดภาพเคลื่อนไหวที่ส่งลงมายังศูนย์ควบคุมภาคพื้นดิน ทั้งนี้ FPV ทำให้อากาศยานไร้คนขับบินสูงขึ้นไปเท่าที่จะสูงได้และไกลเท่าที่จะไกลได้ดีกว่ามองจากภาคพื้นดินทำให้การบินมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งกีดขวางต่าง ๆ
ระบบควบคุมและสั่งการโดรน
การพัฒนาอากาศยานไร้คนขับหรือ UAV ควรคำนึงถึงคุณลักษณะหลัก ได้แก่ ระยะเวลาบิน ความเร็ว รัศมีปฏิบัติการ ความสูง และน้ำหนักรวม โดยมีรายละเอียดฟังก์ชันการทำงานหลัก ดังนี้

กองทัพเรือสหรัฐฯปล่อยโดรนขึ้นบินจากฐานทัพภาคพื้น
ภาพประกอบ : อ้างอิงจาก https://www.theguardian.com/news/2019/dec/04/are-drone-swarms-the-future-of-aerial-warfare

นักบินควบคุม UAV ผ่านเครือข่ายสื่อสารจากสถานีภาคพื้น
ภาพประกอบ : อ้างอิงจาก https://geographicalimaginations.com/2017/05/30/the-final-arbiter/
ภาพรวมหลักการทำงานของโดรน
ภาพประกอบ : อ้างอิงจาก https://www.washingtonpost.com/wp-srv/special/national/drone-crashes/how-drones-work/
หลักการทำงานของโดรน
จากภาพโดรนถูกควบคุมและสั่งการจากสถานีภาคพื้นดิน (Ground control station) ซึ่งนักบินจะอาศัยระบบดาวเทียมในการติดตาม ตั้งแต่บินขึ้นจากผิวพื้นจนกว่าจะพ้นระดับสายตามองเห็น (Line of sight) โดยโดรนจะเชื่อมโยงข้อมูลโดยตรงผ่านระบบสื่อสาร (Satellite Antenna) เมื่อหลุดจากระดับสายตา สถานีควบคุมภาคพื้นดินจะเปลี่ยนระบบเชื่อมต่อเป็นระบบดาวเทียมสื่อสารเพื่อควบคุมการบินและโดรนยังใช้ระบบดาวเทียมนำทางเพื่อถ่ายทอดตำแหน่ง หากระบบการเชื่อมต่อขาดหายโดรนที่ถูกตั้งโปรแกรมไว้จะบินเป็นวงกลมโดยอัตโนมัติหรือบินกลับไปยังฐานจนกว่าจะเชื่อมต่อสัญญาณได้อีกครั้ง
เทคโนโลยีโดรนแห่งโลกอนาคต
การเพิ่มขึ้นของการใช้งานโดรนทางการทหารนั้น เนื่องจากความทนทานของวัสดุที่เหนือกว่าและต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำส่งผลให้มีอัตราการผลิตโดรนทางทหารที่เพิ่มขึ้น ซึ่งคาดว่าจะเป็นปัจจัยสำคัญที่ผลักดันการเติบโตของตลาดโดรนทางทหารในช่วงเวลาคาดการณ์ ดังนั้น ตลาดโดรนทางทหารจึงต้องเผชิญกับความท้าทายมากมาย เช่น การรวมเทคโนโลยี UAV กับ Boeing's Airpower Teaming System (ATS) อีกทั้งความก้าวหน้าของเทคโนโลยีดิจิทัลใหม่ ๆ อาทิ ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) การคำนวณจากระบบฐานข้อมูลออนไลน์ (Cloud Computing) อินเตอร์เน็ตในทุกสิ่ง (Internet of Things: IoTs) ในอุปกรณ์โดรน หรือ UAV นำไปสู่ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในหลายๆ ภาคส่วน ซึ่งคาดว่าการรวมตัวของปัญญาประดิษฐ์จะช่วยเพิ่มความสามารถของ UAV ให้มีความคิดเสมือนมนุษย์ในการดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ทั้งการยกตัว นำทาง รับ-ส่งข้อมูล วิเคราะห์ข้อมูล โดยไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์ ซึ่งปัจจุบันภูมิภาคอเมริกาเหนือคาดว่าจะเป็นผู้นำตลาดโดรนทางทหารในช่วงปี 2018 ถึงปี 2025 ตามด้วยภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก อย่างไรก็ตาม การขาดกำลังพลที่มีทักษะ ความรู้ ความเชี่ยวชาญ และได้รับการฝึกฝนมาเพื่อปฏิบัติการ UAV ในการใช้งานทางทหาร ถือเป็นความท้าทายที่สำคัญอย่างหนึ่งในตลาดโดรนทางทหาร
จากรายงานของ Global Military Drone Market Research Report ค.ศ. 2020-2026 ซึ่งมีผลการสำรวจด้านเทคโนโลยีโดรนเมื่อปี ค.ศ. 2019 ที่ผ่านมานั้น พบว่า
-ร้อยละ 85 เป็นการใช้งานโดรนแบบควบคุมอัตโนมัติจากระยะไกล
-ร้อยละ 11 เป็นการใช้งานโดรนแบบควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติ และ
-ร้อยละ 4 เป็นการใช้งานโดรนแบบควบคุมอัตโนมัติ โดยใช้ระบบนำร่องผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ถูกติดตั้งไว้ในอากาศยาน

ผลการสำรวจส่วนแบ่งการตลาดของโดรน
จาก Global Military Drone Market Research Report ค.ศ. 2020-2026
ขณะนี้โลกกำลังอยู่ในช่วงของการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่เกิดจากการใช้โดรนและเซ็นเซอร์ที่กำลังเริ่มแพร่หลายไปทั่วโลก ซึ่งการใช้งานโดรนเป็นการสร้างข้อมูลจำนวนมหาศาล ทำให้จุดเปลี่ยนที่สำคัญไม่ได้อยู่ที่ฮาร์ดแวร์หรืออุปกรณ์อีกต่อไป แต่กลับเป็นข้อมูลที่โดรนและเซ็นเซอร์ต่าง ๆ สร้างและรวบรวมขึ้น
ซึ่งประเด็นสำคัญนับจากนี้คงจะเป็นเรื่องของวิธีการนำข้อมูลจำนวนมหาศาลทั้งหมดมาใช้เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด
บทสรุปส่งท้าย
โลกในวันนี้กลับเห็นความเปลี่ยนแปลงของสงครามในรูปแบบต่าง ๆ ที่เป็นผลจากพัฒนาการของระบบอาวุธใหม่และท้าทายอย่างมากถึงคุณค่าของระบบอาวุธแบบเก่าที่แม้จะยังมีคุณค่าในทางทหารแต่อาจไม่ได้มีมากเท่ากับในอดีต ดังจะเห็นได้ถึงการก่อตัวและเกิดขึ้นของสงครามแบบใหม่ที่มาพร้อมกับอาวุธชนิดใหม่ ๆ ด้วยแบบแผนของสงครามใหม่ที่เรียกว่า "สงครามโดรน" (Drone Warfare)
ซึ่งโดรนก็เหมือนกับคอมพิวเตอร์ที่บินได้ที่มาพร้อมกับระบบปฏิบัติการ ตัวควบคุมการบินและแผงวงจรหลักคอมพิวเตอร์ที่มีรหัสโปรแกรมที่สามารถถูกโจรกรรมข้อมูล และเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ในโดรนผ่านเครือข่ายไร้สายได้ ดังนั้น การจัดทำแนวทางปฏิบัติเพื่อปกป้องโดรนให้พ้นจากนักโจรกรรมข้อมูลจึงจำเป็นต้องพิจารณาเป็นอันดับแรก มิฉะนั้นโดรนอาจกลายมาเป็นยุทโธปกรณ์ที่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ใช้ได้

อ้างอิง
จัดทำโดย
ศูนย์ประสานงานสารนิเทศ ศูนย์ปฏิบัติการ กองทัพบก (ศปสท. ศปก. ทบ.)
2,426 total views