E-UGS2000

เครื่องตรวจจับการบุกรุกชนิดทุ่นฝังดิน

Military 600x393

การใช้ UGS (unattended ground sensor) เพื่อส่งข้อมูลเตือนภัยทางทหาร

ท่านทราบหรือไม่ว่าในพื้นที่หลายแห่งใกล้เขตทหารหรือในสนามรบได้มีการนำเครื่องตรวจจับบางชนิดเข้ามาใช้เพื่อเตือนภัยให้ทราบว่ามีผู้บุกรุกพยามยามเข้ามาในพื้นที่หวงห้าม อุปกรณ์ชนิดนี้มีลักษณะคล้ายทุ่นระเบิดขนาดเล็กที่มีแบตเตอรี่ในตัวสามารถปฏิบัติหน้าที่ได้นานหลายเดือนโดยและไม่ต้องต่อสายสัญญาณใดๆเข้ามาให้เกะกะเพราะมีเสาอากาศและเครื่องส่งวิทยุภายในตัวเองเพื่อสื่อสารไปยังเครื่องรับที่อยู่ห่างไกลได้นับสิบไมล์ อุปกรณ์ชนิดนี้ได้ความคิดพื้นฐานมาจากเครื่องตรวจจับการสั่นสะเทือนของพื้นดินหรือแผ่นดินไหวที่เรียกว่า seismic sensor โดยพัฒนาให้มีขนาดเล็กลงและมีการตั้ง algorithm ให้รู้จักการสั้นสะเทือนในรูปแบบของการเดินของคน สัตว์ และรถยนต์ หากการสั่นสะเทือนเข้ากันได้กับรูปแบบที่กล่าวมาจึงจะส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับ และที่เครื่องรับก็จะใช้โน้ตบุ๊คและจอมอนิเตอร์ในการตรวจสอบว่าสัญญาณบุกรุกนั้นเข้ามาในทิศทางใดโดยใช้แผนที่รอบๆศูนย์ควบคุมและจุดต่างๆที่มีการฝังทุ่นตรวจจับนี้ไว้เพื่อเป็นเครื่องบอกระยะว่าผู้บุกรุกอยู่ห่างไปเท่าใด จากนั้นก็จะเป็นหน้าที่ของการตรวจสอบโดยการส่งโดรนหรือเฮลิคอปเตอร์ติดกล้องวงจรปิดเพื่อนำภาพกลับมายังศูนย์ควบคุม และท้ายสุดก็เป็นหน้าที่ของกำลังคนที่จะเข้าไปสกัดและตอบโต้หากมีการยืนยันโดยภาพว่าเกิดการบุกรุกเกิดขึ้นจริง

Nighthawk 600x338

Nighthawk บินตรวจสอบหลังจาก UGS ชี้เป้าให้

ปัจจุบันผู้ผลิตสินค้าประเภทนี้หันมาทำตลาดประเภท consumer ด้วยเพราะมีช่องทางขายให้กับลูกค้าประเภทมีที่ดินกว้างใหญ่และกลัวว่าจะมีผู้บุกรุกเข้ามาในที่ดินของตน หรือรอยต่อพรมแดนที่มักมีผู้อพยพลักลอบเข้าเมืองกันเป็นประจำเป็นต้น คาดว่าอุปกรณ์ชนิดนี้ได้ถูกนำมาใช้กันแพร่หลายในต่างประเทศทั้งส่วนของภาครัฐและเอกชนแต่ข้อมูลยังไม่แพร่หลายนักเพราะสินค้าค่อนข้างเป็นตลาดเฉพาะกลุ่ม (niche marker) ซึ่งรู้จักกันในวงแคบแต่เราจะศึกษาหาความรู้เก็บไว้เป็นข้อมูลเพื่อแนะนำเป็นทางเลือกให้กับลูกค้า หรือเอาไว้พัฒนาสินค้าขึ้นมาใช้เองก็สุดแต่ความต้องการ

 

GROUND SENSORS

Plane 600x365

UGS บางรุ่นสามารถทิ้งลงมาจากเครื่องบินได้

Unattended Ground Sensors หรือ UGS เป็นชื่อเรียกอย่างเป็นทางการของตัวตรวจจับประเภทนี้เพราะมีการออกแบบมามากมายหลายรูปแบบ UGS บางรุ่นใช้ฝังดินทั้งตัว บางรุ่นฝังแต่ตัวแต่มีหัวโผล่ไว้ด้านบน บางรุ่นก็แค่วางไว้บนพื้น เฉยๆ และบางรุ่นออกแบบให้ซ่อนไว้ในก้อนหินปลอมเป็นต้น แต่ทั้งหมดนี้ก็ทำหน้าที่คล้ายกันคือวิเคราะห์ความสั่นสะเทือนที่เข้ากันได้กับการเคลื่อนไหวของคนและยานพาหนะแล้วส่งข้อมูลไปที่เครื่องรับ

เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจในตัวสินค้าในที่นี้จะขอยกตัวอย่าง UGS ประเภทฝังดินยี่ห้อหนึ่งมาเป็นกรณีศึกษา อุปกรณ์ที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้มีชื่อว่า E-UGS 2000 ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตรวจจับที่สามารถต่อเติมได้ในอนาคต (Expandable Unattended Ground Sensors) โดยสินค้านี้ได้ขยายความไว้ว่า “เป็นอุปกรณ์ตรวจจับความสั่นสะเทือนอยู่ในระดับงานทางทหารเพื่อการตรวจจับการบุกรุกระยะไกล สามารถใช้ตามรอยต่อชายแดนประเทศและในงานปกป้องทรัพย์สินของภาครัฐและเอกชน”

E-UGS2000

E-UGS ชนิดฝังดินรุ่นล่าสุดที่นำมาใช้จริงในงานราชการ

เมื่อนำมาใช้งาน E-UGS 2000 สามารถอัพเกรดให้ทำงานได้ยาวนานถึง 4ปีโดยใช้แบตเตอรี่ต่อพ่วงจากภายนอกและสามารถให้ส่งสัญญาณเตือนภัยมายังอุปกรณ์โทรศัพท์เคลื่อนที่เมื่อติดตั้ง app ของสินค้าตลอดจนสั่งให้กล้องวงจรปิดทำงานร่วมกันได้ด้วย E-UGS 2000 มีขนาดใกล้เคียงกับถ้วยกาแฟและใช้งานได้นาน 6เดือนจากแบตเตอรี่ภายในตัว ไม่ต้องใช้เครือข่ายการต่อพ่วงสัญญาณให้ยุ่งยากเพราะอุปกรณ์นี้จะส่งสัญญาณด้วยคลื่นวิทยุ สามารถนำมาฝังไว้ในดินเพื่อซ่อนจากสายตามนุษย์และสามารถตรวจจับการก้าวเดินของคนและการเคลื่อนไหวของยานพาหนะ อุปกรณ์นี้จะส่งสัญญาณบุกรุกไปยังศูนย์ควบคุมที่ห่างไกลนับสิบไมล์ และที่น่าสนใจคือท่านสามารถนำอุปกรณ์นี้มาใส่เพิ่มในระบบได้เรื่อยๆโดยไม่ต้องยุ่งยากกับการต่อเชื่อมกับอุปกรณ์ตรวจจับเดิมที่ติดตั้งไว้แล้ว

UGS4 600x398

เครื่องรับสัญญาณ UGS พร้อม PC และซ๊อฟแวร์

คุณสมบัติของอุปกรณ์ UGS

1 เป็นสินค้าที่มีราคาไม่แพงสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วและควบคุมได้จากระยะไกล เพิ่มความปลอดภัยให้กับพื้นที่โดยรอบโดยไม่ต้องลงทุนในระบบเครือข่ายและการส่งไฟเพื่อจ่ายให้อุปกรณ์ตรวจจับ

2 สามารถสั่งให้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆได้เช่นเมื่อตรวจพบการบุกรุกจะสั่งงานให้ UAV (Unmanned Arial Vehicle) หรือเครื่องบินไร้คนบังคับภายใน (คล้ายกับโดรน) บินขึ้นไปยังจุดที่ตรวจพบการบุกรุกแล้วส่งภาพจากเครื่องบินนี้เป็นวิดิโอแบบ real-time มายังศูนย์ควบคุม และหากจะใช้อุปกรณ์นี้แบบร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆก็ทำได้โดยใช้คอมพิวเตอร์โน๊ตบุคต่อพ่วงกับกับชุดรับสัญญาณและใช้แผนที่ในการระบุตำแหน่งที่เกิดการบุกรุกซึ่งการใช้งานลักษณะนี้เรียกว่า standalone

3 อุปกรณ์มีความสูง 2 ¼” ความกว้าง 2 ½” และเสาอากาศที่ยาว 2 ¾” กับน้ำหนักตัวประมาณ 11 ounces สามารถทนต่ออุณหภูมิได้ตั้งแต่ –25F ถึง 158F ทนน้ำทนฝุ่นได้ดี สามารถสื่อสารกับโทรศัพท์มือถือที่ใช้ระบบ android ได้

4 สามารถวิเคราะห์ได้ว่าการบุกรุกเกิดจากการเดินของมนุษย์และยานพาหนะ

 

ผลงานที่อ้างอิงเท่าที่สามารถนำมาเปิดเผยได้

E-UGS รุ่นแรกๆ ได้ขายไปยังหน่วยงานทหารของประเทศอเมริกาเป็นจำนวนกว่า 40,000ตัว โดยได้ออกแบบให้ทำงานร่วมกับกล้องที่ติดบน Night Hawk UAV โดยการชี้เป้าจาก E-UGS ซึ่งสามารถปฏิบัติการได้ทั้งกลางวันและกลางคืน สำหรับ E-UGS 2000 ซึ่งเป็นรุ่นล่าสุดได้มีการนำไปติดตั้งไว้ตามพรมแดนที่ติดกับประเทศแมกซิโกและรอบๆคลังเก็บสินค้าทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา

 

กรณีศึกษาของสินค้ารุ่นนี้

Story1 480x270

เส้นทางลักลอบเข้าเมื่องของผู้อพยพ

เป็นการนำอุปกรณ์ตรวจจับดังกล่าวเพื่อใช้ตรวจจับการบุกรุกจากผู้อพยพเข้าประเทศโดยผิดกฎหมายซึ่งผ่านเข้ามายังที่ดินของประชาชนและทำความเสียหายให้กับทรัพย์สินของเจ้าของที่ดิน ซึ่งเจ้าของที่เป็นคนอเมริกันดินมีฟาร์มอยู่ติดชายแดนประเทศแมกซิโกและมีปัญหากับผู้ลักลอบเข้าประเทศอเมริกาซึ่งมักใช้เส้นทางผ่านที่ดินของเขาในการผ่านเข้ามาแทบทุกคืน สิ่งที่เขาทำได้ก็เพียงโทรแจ้งเหตุไปยังสายตรวจที่ทำหน้าที่ลาดตระเวนตามพรมแดนซึ่งอยู่ทางชนบทบริเวณทางใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย

 

ทุ่น UGS รุ่นเก่าที่ใช้ในกองทัพ

สองปีหลังจากนั้นเขาเริ่มนำเครื่องตรวจจับแบบฝังดินซึ่งเคยใช้ในทางทหารเข้ามาใช้ในไร่ของเขาผลปรากฏว่ามันทำหน้าที่ได้ดีมากแม้ว่ามันจะเป็นอุปกรณ์เก่าที่เคยใช้ในกองทัพมาแล้วแต่มันทำให้เขารู้ว่าผู้บุกรุกผ่านที่ดินของเขาไม่ได้น้อยลงไปกว่าเดิมเลย ข้อจำกัดของมันมีเพียงระยะการส่งสัญญาณของตัวตรวจจับที่น้อยไปและความไวในการตรวจจับที่ยังมีไม่มากจึงทำให้การติดตั้งซึ่งทำโดยการฝังจะต้องห่างจากเส้นทางที่มีผู้เดินผ่านเพียงไม่กี่ฟุต จากข้อจำกัดดังกล่าวทำให้การฝังเครื่องตรวจจับจึงต้องอยู่ในรัศมีไม่ไกลจากเครื่องรับมากนักทำให้มันไม่ไกลพอที่จะแจ้งเตือนล่วงหน้าได้นานพอที่เจ้าหน้าที่จะสามารถเข้าจับกุมผู้บุกรุกได้ทันหลังจากที่เขาได้โทรแจ้งเหตุ

 

วิธีแก้ไข

Story2 480x270

E-UGS รุ่นใหม่ที่นำมาใช้แทนรุ่นเก่า

เขานำเครื่องตรวจจับ E-UGS มาใช้แทนเครื่องตรวจจับเดิมและพบว่ามันมีความไวสูงในการตรวจจับจึงทำให้วางอุปกรณ์เหล่านี้ในระยะห่างกันได้มากโดยการใช้งานฝังดินจะฝังเป็นคู่ๆในบริเวณใกล้เคียงกันเพื่อให้เครื่องตรวจสอบสัญญาณสามารถดูลักษณะของค่าที่ได้ว่ามีความสัมพันธ์กันในระดับใดหากอยู่ในข่ายที่ใกล้เคียงกับความเคลื่อนไหวของมนุษย์ก็จะยืนยันการเตือนภัยและดำเนินการในขั้นต่อไป ข้อดีของมันคือทำให้เขารู้ทิศทางการเดินของผู้บุกรุกว่าจะไปในทิศทางใด และที่เขาประทับใจคือระบบใหม่ที่เขาได้ติดตั้งนี้อยู่ห่างจากบ้านเขาไปถึง 34ไมล์จึงมีเวลาพอที่เจ้าหน้าที่จะเข้าทำการจับกุมผู้บุกรุกเหล่านี้ หากท่านต้องการอ่านข้อความต้นฉบับสามารถติดตามได้จากบทความต่อจากนี้

“We live on the US/Mexico border here in California and have for years had to deal with the ongoing masses of illegal border crossers passing through our property and causing thousands of dollars worth of damage to fencing, irrigation systems, water supplies for the ranch and in general depositing tons of garbage along the way.

Traffic was so heavy that many of the ‘immigrant highways’ are still unsightly scars left through the brush that have still not regrown. It’s fairly unsettling to have people walking through your yard at all hours of the night and not being able to do much other than making a call to the Border Patrol. Immigrant highway in rural Southern California

After a couple of years of this we began using military surplus ground sensors to help alert us to intrusions and were shocked to find the nightly alarms to be as high as they were. The old military equipment worked surprisingly well at first, but was limited by the range of the RF, and the sensitivity of the sensors themselves. We literally had to place the sensors within a few feet of the expected path for them to make a viable detection.

With the range and sensitivity issues, our limitation was that we couldn’t move the sensors far enough away to gain enough lead time for the Border Patrol to maximize apprehensions.

Solution

Installation and strategic application of E-UGS to detect and classify movement with minimal false alarms

Since then, we’ve replaced the military surplus equipment with the E-UGS system and are extremely pleased with it. For us it’s a huge leap forward. At first we were concerned with the high seismic sensitivity of the units. We’re basically in the wild with abundant wildlife and what we’d learned about false alarm rates from animal activity worried us about a high false hit rate. We also knew that we’d missed intruders with the old system due to the relative insensitivity of the sensors.

E-UGS require no power or networking and can be emplaced in seconds.

From a strategic standpoint, we decided that placing a pair of the E-UGS some distance apart, but equidistant from the anticipated point of intrusion, would allow much better covert opportunity for concealment as well as acting as a ‘verification’ of a legitimate target. All one needs to do is look at the time log of the detection. If the alarm times are coincidental (one after the other) then you’ve got a target of concern and a verified target to either report or investigate.

Emplaced E-UGS sensor before concealment.

Other initial concerns with the E-UGS were regarding the frequencies available for use. Our concern was the UHF signals would present problems getting from the sensor to the receiver reliably in rugged terrain. We have an extremely rough landscape presenting huge issues with RF reception.

Trespassers have learned the routes over the border well enough to know where they can be seen with thermal imagers and radar, and stay in the cuts and ravines to avoid detection.

The only option to monitor traffic in this case is a ground sensor. The E-UGS work extremely well in difficult terrain, and can in fact get signal out of significant ‘holes’ provided antenna placement is thought out. Also, we’ve discovered that the antenna can be remotely placed and RF linked to the monitoring station quite successfully. We’ve done this and the system performance is stunning. We were able to get 100% signal strength from a point 35 miles away. This is far beyond our needs for sensor placement range, but does illustrate just how far one could go with a system.

After concealment only antenna is visible to trained eye.

Story3 480x270

สภาพแวดล้อมหลังติดตั้ง E-UGS เสร็จแล้ว

All in all we’re very pleased with the E-UGS system as a first line intrusion detection system. We’re absolutely confident that when alarms do occur we’ve just been informed of an intrusion. Sensor placement also tells us where the traffic is moving, and where it is going. We can then know where to direct responding parties to intercept the trespassers. This is a great system for anyone needing large area remote surveillance.”