SIID - I&D Empresarial - Operações em Copromoção

CISGUARD

NOME DO PROJETO

CISGUARD - Guardião de Infraestruturas Críticas

Synopsis Planet - Advance Engineering, Lda [SP]
Swatter Company, Lda. [SC]
Beyond Vision - Sistemas Móveis Autónomos de Realidade Aumentada, Lda [BV]
Instituto de Telecomunicações [IT]
Ministério da Defesa Nacional - Marinha (Centro de Investigação Naval) [CINAV]
Estado Maior do Exército (Centro de Investigação e Inovação da Academia Militar) [CINAMIL]

Ficha de Operação

A crescente popularização dos UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), impulsionada pela facilidade de acesso e construção amadora transformou o que antes era um hobby em uma ameaça potencial para infraestruturas críticas. O projeto CISGUARD tem como objetivo desenvolver um sistema C-UAS (Counter-Unmanned Aerial System) para uso civil, de baixo custo, modular, portátil e altamente eficaz, que cumpra o atual enquadramento normativo nacional e europeu. De acordo com a Organização Internacional de Aviação Civil o número de UAS (Unmanned Aerial Systems) produzidos irá aumentar de 2 milhões de unidades em 2021 para 6.5 milhões em 20303. Isto trouxe consigo um novo desafio: a vulnerabilidade de instalações essenciais, pois um UAV pode sobrevoar barreiras físicas e criar disrupções significativas, como, por exemplo, intrusões não autorizadas em prisões, aeroportos e centrais de geração de energia, centrais de tratamento de águas, infraestruturas militares, entre outros. A consciencialização para este problema foi mais recentemente agudizada pela crescente instabilidade geopolítica e pela guerra da Ucrânia, que tornou bem visível a vitalidade destas infraestruturas para o normal funcionamento das sociedades modernas.

C-UAS EXISTENTES

Empresa	Produto	País	Referência
Lookheed Martin	Morfius	EUA	Ref.
General Dynamics	Dedrone	EUA	Ref.
MSI-Defence Systems	Terrahawk Paladin	UK	Ref.
Thales Group	EagleShield	França	Ref.
Rafael Advanced Defense Systems	Drone Dome	Israel	Ref.
INDRA	Crow	Espanha	Ref.
Leonardo	FalconShield	Itália	Ref.
Rheinmetall AG	Drone Defence Toolbox	Alemanha	Ref.

Esta análise revela uma gama diversificada de soluções para deteção de ameaças, classificação de alvos, rastreamento e mitigação de ameaças (contramedidas). Dentro da deteção e fase de rastreamento, a maioria dos fabricantes apresenta uma combinação de tecnologias de radar e tecnologias de sensores de imagem passivos. Por outro lado, poucos incorporam sensores acústicos, ou pelo menos, a sua presença nas especificações não está claramente indicada. Sistemas óticos ativos como o LiDAR, usado em outros aplicações (e.g. robótica autónoma ou topografia), normalmente não são incluídas nas tecnologias CUAS, apesar de sua capacidade de fornecer rapidamente alcance, azimute e elevação do alvo.

A procura por soluções C-UAS sob medida para o setor civil está a crescer rapidamente. Essas soluções devem ser mais acessíveis, fáceis de usar e operar, além de atender às necessidades específicas de cada tipo de infraestrutura crítica. Além das barreiras técnicas e financeiras, outros fatores impulsionam a necessidade de desenvolvimento de novos sistemas C-UAS civis, exemplo:

Enquadramento Legal: A legislação sobre o uso de UAVs e sistemas C-UAS ainda é incipiente em muitos países, o que cria incertezas e dificulta a implementação de soluções eficazes.
Riscos de Interferência: A possibilidade de interferência eletromagnética em sistemas adjacentes, como comunicações e navegação, exige soluções C-UAS cuidadosamente projetadas para minimizar esses riscos.
Questões Éticas: O uso de tecnologias C-UAS levanta questões éticas sobre privacidade, vigilância e uso da força, que precisam ser abordadas de forma transparente e responsável.

PROPOSTA DO CISGUARD

O projeto CISGUARD propõe-se a superar estes desafios enumerados anteriormente através do desenvolvimento de um sistema C-UAS civil, de baixo custo, modular, portátil e altamente eficaz, que leve em conta o cumprimento do atual enquadramento normativo nacional e europeu na proteção de Infraestruturas Críticas. Por forma a avaliar a qualidade do presente projeto, é apresentado abaixo algumas das principais características.

Redução preço de venda e custos de manutenção

Atualmente sistemas semelhantes ao CISGUARD são avaliados para venda com custos superiores a 1 milhão de euros e taxas de manutenção anuais em torno de 75% do valor de compra. O CISGUARD pretende reduzir o preço de venda e custo de manutenção em 50% e 80% respetivamente. (importância relativa: 20%)

Produção nacional, cadeia de produto europeu

Atualmente não são produzidos em Portugal este tipo de tecnologias e os sistemas existentes a nível europeu dependem fortemente de cadeias de fornecimento Asiáticos e Americanos, fazendo com que os seus sistemas não sejam adaptáveis á legislação europeia. O objetivo do CISGUARD é que 75% dos componentes seja exclusivamente proveniente do mercado europeu, tornando-o um produto europeu e regulamentado exclusivamente com as suas políticas. (importância relativa: 10%)

Desenvolvimento de um telémetro com Sensor de quatro quadrantes e tecnologia microchip laser

Não existente no mercado atual. O objetivo é incorporar na parte emissora do telémetro a tecnologia microchip laser que irá permitir o rastreamento de UAVs. Este telémetro encontra-se na fase final de desenvolvimento na Synopsis Planet. (importância relativa: 20%)

Inovação em algoritmos de deteção, rastreamento e identificação

Existente no mercado, mas necessita de melhoria. Tendo em conta as condições operacionais do CISGUARD, o objetivo é gerar um novo sistema apto a proceder à deteção, identificação e rastreamento dentro das condições exigidas pela recolha e tipo de informação dos diversos subsistemas CISGUARD. (importância relativa: 15%)

Integração de um sistema de monitorização espectral de wake-up estratégico com um radar FMCW

Existente atualmente, mas é necessário melhoria. Ao integrar um sistema estratégico de monitorização espectral de wake-up com um radar FMCW de 360º para realizar uma pré-deteção, rastreamento e identificação de UAVs, esta combinação de tecnologias permitirá fornecer ao sistema ótico informação preliminar que possa ser usada para um rastreamento eficiente e uma resposta rápida a ameaças. (importância relativa: 20%)

Desenvolvimento de contramedidas contra UAVs baseado em transmissão de energia sem fios

Também existente atualmente, mas requer melhorias. O objetivo do CISGUARD é integrar técnicas de Non-Kinetic RF e de energia dirigida para o desenvolvimento de um sistema de contramedidas contra UAVs. Criação de métodos eficazes de spoofing do sinal GPS e soluções de sobrecarga eletromagnética que utilizam sinais de RF de alta potência para desativar UAVs. (importância relativa: 15%)

SOLUÇÃO

A CISGUARD para que sejam atingidos estes objetivos foi delineada uma estratégia assente em quatro pilares que conduzirão ao sucesso deste projeto.

O Primeiro Pilar é a inovação e diferenciação tecnológica da solução apresentada. O sistema CISGUARD será composto pela combinação de 4 subsistemas:

Subsistema de deteção
Subsistema de rastreamento preciso e deteção
Subsistema de contramedidas
Estação de monotorização

Este sistema apresenta uma combinação de diversas inovações e diferenciais tecnológicos que o destacam em relação aos sistemas comerciais atuais e que lhe permite oferecer uma resposta rápida, precisa e escalável a ameaças de UAVs e com potencial para posicionar Portugal na vanguarda da inovação em tecnologias de segurança.

Sistema de deteção avançado

A combinação de radar e câmaras visíveis a longas distâncias (até 5km) permite uma deteção mais eficaz, eliminando falsos positivos e aumentando a precisão.

Rastreamento Fino com Múltiplos Sensores

O sistema de rastreamento a laser, combinado com câmaras de zoom, infravermelho e um telémetro, oferece uma monitorização altamente precisa e detalhada do UAV. A montagem num pan tilt permite o acompanhamento do alvo em diversas direções, garantindo a eficácia mesmo em manobras complexas, controladas dinamicamente pela integração inovadora de um sensor de quatro quadrantes a funcionar em loop fechado.

Capacidade de Deteção e Rastreamento de Enxames

A integração de múltiplas câmaras operando no espectro visível e infravermelho, permite uma monitorização abrangente e detalhada do ambiente.

Contramedidas Versáteis

O sistema de contramedidas oferece duas opções: interferência de radiofrequência (RF) para bloquear os sinais de comando e controle (Jamming), e um sistema de energia direcionada por micro-ondas para danificar a eletrónica do UAV em casos em que o Jamming não é eficaz.

Integração e Eficiência

A montagem do sistema de energia direcionada no mesmo pan tilt do sistema de rastreamento fino, juntamente com o alinhamento com o telémetro, garante a eficiência energética e minimiza o impacto e interferência eletromagnética em sistemas adjacentes.

O segundo pilar diz respeito à formação de um consórcio multidisciplinar compreendido por:

PMEs altamente tecnológicas como a Synopsis Planet, a Swatter Company e a Beyond-Vision trazem expertise em sensores, IA para deteção de objetos, sistemas de contramedidas e tecnologias UAV para o desenvolvimento do sistema CISGUARD. A SINUTA S.A., com experiência no desenvolvimento de Microeletrónica, Engenharia de sistemas, Engenharia de produto e sua elevada capacidade industrial instalada, garante a redução do risco de desenvolvimento, o acesso futuro a meios de industrialização e a subsequente valorização económica do produto.

ENESII Públicas como é o caso do Centro de Investigação da Marinha e do Centro de Investigação, Desenvolvimento e Inovação da Academia Militar. Que conferem ao consórcio o acesso a infraestruturas adequadas para a realização de testes como é o caso do Campo Militar de Santa Margarida e da Zona Livre Tecnológica Infante D. Henrique, a possibilidade de participação em exercícios de teste como é o caso do REPMUS (Robotic Experimentation and Prototyping using Maritime Uncrewed Systems). Para além disso, estas instituições de cariz militar dotam o consórcio de um conhecimento único a nível nacional na operação de sistemas C-UAS.

ENESII Privadas como é o caso do Instituto de Telecomunicações, que garante o acesso a um pool de Experts de renome internacional e Know-How comprovado no desenvolvimento de tecnologias wireless RF, neste caso de radares e transmissão de energia por impulsos eletromagnéticos.

O Terceiro Pilar

está relacionado com a estratégia adotada pelo consórcio para ultrapassar as limitações legais que restringem a utilização destes sistemas. Para isso este projeto prevê um levantamento exaustivo durante toda a duração do projeto da legislação e sistema normativo Português e Europeu. Esta tarefa permitirá balizar os requisitos de desenvolvimento por forma a que a tecnologia possa ir de encontro ao enquadramento legal de utilização C-UAS. Para além disso o consórcio irá integrar na estrutura organizacional do projeto um concelho consultivo constituído por representantes das autoridades nacionais (Autoridade Aeronáutica Nacional, Autoridade Nacional de Emergência e Proteção Civil e a Autoridade Marítima Nacional e alguns dos principais operadores nacionais de Infraestruturas Críticas: GALP, REN).

O quarto pilar

contribuinte para o sucesso deste projeto é uma estratégia de valorização económica do CISGUARD assente no baixo custo do sistema, diversificação de fontes de receita e potenciação das capacidades tecnológicas das empresas do consórcio.

#	Designação da Atividade	Promotor
1	Gestão	SI
2	Disseminação do Projeto e Divulgação de Resultados	SI
3	Análise Técnico-Científica, Negócio e Industrialização	IT
4	Engenharia de Sistema e Cenários de Utilização	SP
5	Desenvolvimento do Subsistema de Deteção e Rastreamento - Radar	IT
6	Desenvolvimento do Subsistema de Deteção e Rastreamento - Ótico	SP
7	Desenvolvimento do Subsistema de Contra Medidas - Non-Kinetic RF e Direct Energy - WPT	IT
8	Desenvolvimento e Adequação de Algoritmos	SP
9	Integração de Subsistemas e Desenvolvimento da Estação de Monitorização e Controlo	SI
10	Demonstração de Sistema	SP

#	Título da Milestone	Mês	Estado
M1.1	Arranque do Projeto	0	Concluído
M1.2	Revisão Final e Encerramento do Projeto	36
M2.1	Definição da Arquitetura Geral do Sistema	7
M2.2	Validação do Desenho dos Sub-Sistemas	17
M2.3	Validação do Desenho do Sistema	24
M2.4	Validação de Testes do Sistema	29
M3.1	Demonstração do Sistema	35

#	Título do Entregável	Promotor	Nível de Divulgação
E1.1	Relatório de Gestão do Projeto	SI	Confidential
E1.2	Plano de Qualidade e Segurança	SI	Confidential
E1.3	Revisão do Plano de Qualidade e Segurança (E1.2)	SI	Confidential
E1.4	Plano de Gestão da Propriedade Intelectual	SI	Confidential
E1.5	Relatório de Qualidade e Segurança	SI	Confidential
E2.1	Website	SI	Public
E2.2	Plano de Comunicação e Divulgação	SI	Public
E2.3	Dossier de Disseminação do Projeto	SI	Public
E2.4	Compilação de Publicações Científicas do Projeto	IT	Public
E3.1	Relatório Estado da Arte	IT	Public
E3.2	Resumo da Legislação Aplicável e Respetivos Requisitos Legais	SI	Public
E3.3	Revisão do Resumo da Legislação Aplicável e Respetivos Requisitos Legais (E3.2)	SI	Public
E3.4	Plano de Negócios	SI	Confidential
E3.5	Plano de Industrialização	SI	Confidential
E4.1	Arquitetura Geral do Sistema	SP	Confidential
E4.2	Definição dos Cenários de Utilização	CINAMIL	Public
E4.3	Requisitos e Especificações do Sistema	IT	Confidential
E4.4	Revisão dos Requisitos e Especificações do Sistema (E4.3)	IT	Confidential
E4.5	Documento de Controlo de Interfaces	SI	Confidential
E4.6	Revisão do Documento de Controlo de Interfaces (E4.5)	SI	Confidential
E4.7	Revisão do Documento de Controlo de Interfaces (E4.6)	SI	Confidential
E4.8	Planos de Manufatura e Testes dos Sub-Sistemas	SI	Confidential
E5.1	Relatório Técnico do Desenho do Sub-Sistema de Deteção e Rastreamento Radar	IT	Confidential
E5.2	Relatório de Testes do Sub-Sistema de Deteção e Rastreamento Radar	IT	Confidential
E5.3	Protótipo do Sub-Sistema de Deteção e Rastreamento Radar	IT	Confidential
E6.1	Relatório Técnico do Desenho do Sistema de Deteção e Rastreamento Ótico	SP	Confidential
E6.2	Relatório de Testes do Sub-Sistema de Deteção e Rastreamento Ótico	SP	Confidential
E6.3	Protótipo do Sub-Sistema de Identificação e Rastreamento Ótico	SP	Confidential
E7.1	Relatório Técnico do Desenho do Sub-Sistema de Contramedidas	IT	Confidential
E7.2	Relatório de Testes do Sub-Sistema de Contramedidas	IT	Confidential
E7.3	Protótipo do Sub-Sistema de Contramedidas	IT	Confidential
E8.1	Descrição dos Algoritmos Desenvolvidos	SP	Confidential
E8.2	Resultados dos Testes dos Algoritmos	SP	Confidential
E9.1	Plano de Produção, Integração e Testes do Sistema	SI	Confidential
E9.2	Relatório de Testes Laboratoriais do Sistema	SP	Confidential
E10.1	Relatório Final de Testes do Sistema CISGUARD	SP	Confidential
E10.2	Relatório Final	SI	Confidential
E10.3	Lições Aprendidas e Desenvolvimentos Futuros	SI	Public
E10.4	Sistema CISGUARD	SI	Public