Kunskapsöversikt Intelligenta Sensorsystem

Transkript

1 Projekt/Project Sidnr/Page no Kunskapsöversikt Intelligenta Sensorsystem 1 (14) Uppdragsnummer/Project no Kund/Customer E53184 MSB Forskningsområde/Research area Sensorer och signaturanpassning/sensors and Low Observables Handläggare/Our reference Hans Frennberg FOI Memo 3074 Kunskapsöversikt Intelligenta Sensorsystem Författare: Hans Frennberg (red), Staffan Rudner, Jörgen Ahlberg, Lars Ulander, Ove Steinvall, Per Jonsson, Henric Östmark, Ingmar Renhorn Sändlista/Distribution: MSB (Svante Ödman)

2 (14) 1. Förord Denna kunskapsöversikt avser området Intelligenta sensorsystem för säkerhets- och krisberedskapsområdet behandlar följande delområden: 1. Detektionstekniker för farliga ämnen 2. Detektionssystem för dolda objekt 3. Lokala övervakningssystem 4. Portabla sensorsystem 5. Fjärrspaning och fjärranalyssystem 2. Introduktion När samhället ställer upp mål som att vi skall ha ett gott skydd för individer och den kritiska infrastrukturen, att vi snabbt skall ha ett välgrundat beslutsunderlag för krisinsatser eller att vi skall kunna hantera räddningsinsatser eller pandemier effektivt så är ofta nyckeln till kostnadseffektiva lösningar ny sensorteknik. I denna kunskapsöversikt har vi valt att fokusera på intelligenta sensorsystem där målet är att kunna gå från personaltunga och relativt långsamma eller oprecisa system till automatiska system med stor förmåga att hitta det vi söker. I dagsläget är de viktigaste delområdena där ny kunskap och teknik krävs: 1. Snabba och portabla/distribuerade detektorer för farliga ämnen som giftiga kemikalier, bakterier eller virus 2. Kostnadseffektiva sensorsystem som kan upptäcka hot i form av dolda människor, vapen, explosivämnen mm 3. Automatiska övervakningssystem för kritisk infrastruktur som fungerar dygnet runt i alla väder 4. Portabla sensor- och positioneringssystem för krishantering och räddningsinsatser efter olyckor, naturkatastrofer eller attentat 5. Fjärranalyssystem med förmåga att i realtid detektera t ex stormskador (skog, infrastruktur) skogsbränder, översvämningar och föroreningar liksom säkerhetsrelaterade hot kring hav och gränser Alla områdena ovan inkluderar hela kedjan från de enskilda detektorerna och sensorerna via sensornät, sensordatafusion och identifiering av onormala händelser till alarmfunktioner och kopplingen till operatörer och beslutsfattare. I tabeller nedan ges kopplingen mellan den förmåga som den nya tekniken kan ge och MSB s områdesindelning (civilt försvar, skydd mot olyckor och krisberedskap) samt de tre aspekterna perspektiv, tid och skydd.

3 (14) Delområde och aspekter Civilt försvar Skydd mot olyckor Krisberedskap Perspektiv Individ, grupp, samhälle Individ, grupp Individ, grupp, samhälle Tid Före under, efter Under, efter Före, under, efter Skydd Liv, kritisk infrastruktur Liv Liv, infrastruktur, miljö Perspektiv Individ, grupp Individ, grupp Tid Före, under Före, under Skydd Liv, kritisk infrastruktur Liv, kritisk infrastruktur Perspektiv Samhälle Samhälle Tid Före, under Före, under Skydd kritisk infrastruktur kritisk infrastruktur Perspektiv Individ, samhälle Individ, samhälle Individ, samhälle Tid Under, efter Under, efter Under, efter Skydd Liv, miljö, kritisk infrastruktur Liv, miljö, egendom Liv, miljö, kritisk infrastruktur Perspektiv Individ, samhälle Individ, samhälle Individ, samhälle Tid Före, under, efter Under, efter Under, efter Skydd Liv, kritisk infrastruktur Liv, miljö, egendom Liv, miljö, kritisk infrastruktur 3. Övergripande omvärldsanalys Sensorer spelar en nyckelroll i praktiskt taget alla tekniska system för ökad säkerhet och en bättre krisberedskapsförmåga. Vid sidan av de många nya tekniska förmågor och prestandakrav som måste uppfyllas för att möta kraven från användarna inom säkerhetsoch krisberedskapsområdet är det avgörande att vi också kan ta fram en teknik som är billig, fältmässig och möjlig att använda för icke-experter samt att den uppfyller de etiska krav som samhället och allmänheten kräver. Den industriella bedömningen av behovet av ny teknik och då inte minst sensorteknik centreras kring de behovsområden som illustreras i nedanstående bild från Bain Analysis (NRA Security, VINNOVA Report VR-2008:16)

4 (14) En stark drivkraft är dels nationella och internationella krav och regler på säkerheten kring t ex flygplatser, hamnar och kärnkraftverk men också de kraftigt ökande kostnaderna för säkerhetssystem som i stor utsträckning baseras på manuell bevakning. Som exempel kan nämnas att kostnaden för säkerheten kring de olympiska spelen i Aten uppskattas till mer än en miljard euro. Forskning inom intelligenta sensorsystem domineras av USA, EU och Japan. I USA bedrivs forskning bl a vid ett antal av DHS centra (CAMRA (biodetektion), PACER (sensornärverk, biosensorer), ALERT (explosivämnesdetektion), National Center for Border Security and Immigration (sensorer och sensorfusion för gränsbevakning, CIMES (Hamn- och havsövervakning), C2I (Sensordatabehandling)) medan den europeiska forskningen än så länge domineras av institut som TNO, FOI, Fraunhofer och VTT samt stora företag som Thales, Selex, EADS, Saab och Smith Heimann. I såväl USA som EU är dessutom ett stort antal universitet och små företag aktiva inom nya sensortyper. 4. Förändrad risk, hotbild och sårbarhet Sverige och svenskarna påverkas allt mer av den globala utvecklingen och vi påverkas därför också i ökande grad av de förändrade risker, hotbilder och den ökade sårbarhet som det medför. Som exempel på förändringar som påverkar behovet av intelligenta sensorsystem kan nämnas; - Klimatförändringen som medför högre medeltemperatur och förändrade vindoch nederbördsmönster vilket kan ge ökande risker för stormskador, erosion, översvämningar och stora skogsbränder. Det finns därför ett behov av fjärranalyssystem (på satelliter, flygplan eller obemannade flygplan) som kan ge en snabb information om hur läget utvecklas. - Ökande flyktingströmmar och brottslighet ställer nya krav på övervakning av gränser. Kontinuerlig övervakning av EU:s yttre gräns över hav har högsta prioritet och behov av att kunna upptäcka och följa små snabba båtar och flygplan på låg höjd kräver nya tekniska lösningar. Nya samverkande system på olika plattformar (satellit, flygplan, fartyg etc) med realtidsförmåga och 24/7- tillgänglighet behöver utvecklas för att lösa uppgiften. - Det snabbt ökande internationella resandet medför en snabb spridning av pandemier. Det finns därför ett behov av portabla eller distribuerade instrument som snabbt kan identifiera smittämnen. Sveriges åtagande internationellt medför också att svensk räddningspersonal bör ha tillgång till mobila sensor- och positioneringssystem som ger en aktuell lägesbild samt därutöver sensorer för att räddningspersonal skall kunna hantera problemen på plats (t ex att detektera människor i rasmassor, upptäcka farliga smittämnen eller farliga kemikalier mm).

5 (14) - En alltmer globaliserad ekonomi gör att alltmer råvaror transporteras vilket medför ökande risker för olyckor eller attentat med allvarliga konsekvenser i våra stadskärnor. Det finns därför ett behov av nya övervakningssystem i stationsområdena samt sensorer som hjälper insatsledningen efter en händelse t ex genom att ge en möjlighet att i realtid följa hur ett gasmoln rör sig och vilka halter av farliga ämnen som det innehåller. - En alltmer centraliserad energi- och vattenförsörjning gör samhället såbart för olyckor och attentat. Det finns därför ett behov av förbättrade övervakningssystem för allt ifrån kraftverk och transformatorstationer till fjärrvärmeanläggningar och vattenförsörjningssystem. - Sveriges ökande internationella engagemang förändrar hotbilden för terrorism i Sverige. Detta gör att vi måste förbättra områdesbevakning och inpasseringskontroll vid kritisk infrastruktur och kanske också ta fram portabla säkerhetssystem för stora evenemang. - De öppna gränserna leder till en ökad internationell grov brottslighet. Detta gör att övervakningen vid t ex hamnar eller måste förbättras liksom möjligheten att snabbt identifiera explosivämnen mm. - Kollektiva transportsystem för både gods och människor ökar i betydelse vilket medför en ökad såbarhet för individer och samhälle vid olyckor eller attentat. För att minska riskerna måste förbättrade sensorsystem för övervakning och personskanning utvecklas som både löser uppgiften samtidigt som de inte påverkar flödet av människor eller gods negativt. Flera av områdena ovan saknar idag praktiskt taget helt nödvändiga tekniska hjälpmedel för att kunna bilda en relevant lägesbild på lokal eller övergripande nivå. För alla områdena gäller att ökande kostnader för manuell bevakning gör nya tekniska lösningar som automatiserar så mycket som möjligt av bevakning och kontroll synnerligen angelägna.

6 (14) 5. Forskning nationellt, i EU, USA och Norden samt framstående forskningsorganisationer 5.1. Detektionstekniker för farliga ämnen Det finns idag oftast metoder att detektera de flesta farliga ämnen (giftiga kemikalier och droger, bakterier och virus, radioaktiva substanser och explosivämnen) men det sker oftast i särskilda laboratorier och kan ta avsevärd tid. Det finns därför ett stort behov av snabba och portabla eller distribuerade detektorer sådana ämnen. De måste dessutom ha betydligt lägre falsklarmssannolikhet än dagens detektorer. En särskild utmaning är att kunna detektera farliga ämnen på avstånd. Mycket av den utrustning som finns idag är utvecklad för militärt bruk och måste anpassas för att kunna användas för i civila tillämpningar. Forskningen inom området innefattar en stor mängd nya detektionsmetoder och tekniker (allt från gassensorer och kemiska sensorer till laserbaserade spektroskopiska system). Forskningen inom detta område i Sverige är stark vid flera universitet (t ex LiU och Lunds Universitet) samt vid FOI och ett antal mindre företag. Viss forskning avseende t ex LIDAR-system för att detektera luftföroreningar är relativt mogen medan forskningen avseende snabb detektion av farliga substanser i övrigt är i sin linda. Pågående säkerhetsforskning inkluderar optisk identifiering av virus, detektion av farliga ämnen i luft och vatten, samt detektion av explosivämnen, radiologiska substanser och CB-agens med olika lasertekniker. Forskningen inom övriga EU inklusive Norden inom dessa områden domineras av dels stora institut ofta med anknytning till försvarsområdet som Fraunhofer i Tyskland, Dstl och QinetiQ i Storbritannien, ONERA m fl i Frankrike, TNO i Nederländerna. Huvudfokus för forskningen är billiga punktsensorer samt fjärranalysmetoder för att snabb täcka större volymer med reducerad falsklarmsnivå. Studerade tekniker för fjärranalys involverar främst laserteknik som utnyttjar Raman, fluorescens, LIBS (laserinduced breakdown spectroscopy) samt IR-absorption. I USA görs stora satsningar av betydelse för området av bl a DHS. I fokus står bl a ny teknik av det slag som citeras ovan men även en viss inriktning mot nätbaserade övervakande system med inslag av rörlighet och autonomitet Detektionssystem för dolda objekt För många av de nya sensorbehov som ställs av säkerhets- och krisberedskapsområdet gäller att det man vill detektera är dolt. Det kan t ex gälla - Människor som finns under vatten eller inne i en skog, en byggnad, en tunnel eller ett fordon - Vapen eller explosivämnen som göms under kläderna - Farliga ämnen i brev, paket, flaskor och tuber eller bagage - Explosivämnen under marken eller i väskor mm - Människor och fordon som döljs av t ex brand- eller snörök - Ansikten som döljs bakom maskering

7 (14) Forskningen inom dessa områden innefattar såväl ny detektor- och sensorteknik som kan se igenom hinder (t ex röntgen, mikrovåg, THz, ultraljud och laser), metoder för att skapa bilder ofta genom att fusionera flera sensorer samt sätt att klassificera eller identifiera hot t ex genom olika spektrala sensorer. Sensorforskningen i Sverige inom dessa områden är stark vid FOI, universitet som Chalmers och LiU samt Saab och ett antal mindre företag. Forskningsområdet är fortfarande relativt nytt i Sverige och befinner sig fortfarande vid låga TRL-nivåer 1. Dock har Dopplerradar- och laserradarteknologi utvecklad vid FOI kommersialiserats i olika företag (en bärbar se genom väggen sensor och flygburen laserskanning för terräng och djupsondering). Huvudfokus i dagens säkerhetsforskning är olika THzsystem främst för avståndsupptäckt av gömda vapen och explosivämnen samt inom ansiktsigenkänning bakom maskering. Lasersystem med viss förmåga att se genom snöoch brandrök för detektion av människor och objekt inne i bilar och hus samt i tät vegetation studeras också på FOI. Forskningen inom övriga EU inklusive norden inom dessa områden domineras av dels stora institut ofta med anknytning till försvarsområdet som Fraunhofer i Tyskland, DSTL och QinetiQ i Storbritannien, ONERA i Frankrike, TNO i Nederländerna samt VTT i Finland. Även FFI i Norge har initierat verksamhet. Även industrin satsar betydande belopp t ex Thales i Frankrike och Smiths Detection, Cambridge Consultants, samt ThruVision Systems i Storbritannien. Huvudfokus för forskningen är dels en anpassning av tidigare militärs systemkoncept inom t ex akustik-, laser- och radarområdet till den nya kravbilden vad gäller prestanda och inte minst pris som kan tas relativt snabbt tillmarknaden. Därutöver satsas på mer grundläggande forskning inom ny komponentteknik och systemutformning för bl a THz-området samt nya systemkoncept och signalbehandlingsalgoritmer för att hantera de mycket komplexa vågutbredningsförhållandena i t ex byggnader. Även inom bildbehandling och multisensorfusion görs avsevärda forskningsinsatser för att ge operatörerna rätt information. I USA görs stora satsningar av betydelse för området av bl a DHS. I fokus står bl a ny teknik för att genom väggar kunna se rum och dörrar i ett hus och att kunna lokalisera människor inne i huset. Man gör också en mycket stor satsning på elektronik- och systemforskning för olika THz-applikationer. Vid sidan av statliga laboratorier och ett flertal stora industriföretag finns också forskning vid DHS centra som ALERT och CIMES. Alternativa teknikspår finns också, t ex syftar ett flertal projekt i USA till att se igenom vegetation och brandrök Lokala övervakningssystem Övervakningen av flygplatser, hamnar och annan kritisk infrastruktur sköts idag i stor utsträckning genom en kombination av kameror och ett stort antal vakter. Detta system är varken säkert (det är svårt att upprätthålla koncentrationen framför TV-bilder där lite händer, och när det är dåligt väder ser man inte allt) eller kostnadseffektivt. Det finns därför ett stort intresse av att ersätta dagens enkla kameranätverk med mer kvalificerade intelligenta system som också fungerar dygnet runt i alla väder. Forskningen inom 1 TRL, Technology Readiness Level, är ett mått på teknikmognad som används av bl a amerikanska myndigheter och ESA

8 (14) området inkluderar ny teknik för allt ifrån de enskilda detektorerna och sensorerna (akustiska, seismiska, optiska (EO/IR, laser fibersensorer), radar) via sensornät, sensordatafusion och identifiering av onormala händelser till alarmfunktioner och kopplingen till operatörer och beslutsfattare Detektion av onormalt beteende, dvs system som automatiskt analyserar sensordata (typiskt videoövervakningsdata) och pekar ut för operatören var och när något avvikande händer, är ett forskningsområde som växt kraftigt de senaste åren. Grundproblemet är att med ett stort antal övervakningssensorer klarar inte mänskliga operatörer av sortera ut den lilla del av data som faktiskt innehåller något intressant (olika former av hot), dels för att mängden data är så stor, och dels för att människor inte har uthålligheten som krävs. Forskning på området bedrivs både tillämpat (med säkerhetsinriktning) och som grundforskning för att ta fram de algoritmer och metoder (bildbehandling, sensordataanalys mm) som krävs. Det senare syftar ofta till andra tillämpningar, såsom exempelvis robotik eller smarta hem. Sensorforskningen i Sverige inom dessa områden är stark vid FOI samt vid Linköpings universitet och Högskolan i Skövde samt ett flertal företag. Forskningsområdet har stort industriintresse och är under stark utveckling i Sverige. Huvudfokus i dagens säkerhetsrelevanta forskning är nya radarsystem med uthållig allvädersförmåga, sensornät, multisensorsystem för detektion och klassificering av potentiella hot, optikspaning utnyttjande laser, sensordatafusion samt detektion av onormalt beteende. Forskningen inom övriga EU inklusive norden inom dessa områden domineras av dels stora institut ofta med anknytning till försvarsområdet som Fraunhofer i Tyskland, DSTL och QinetiQ i Storbritannien, ONERA i Frankrike, TNO i Nederländerna samt VTT i Finland. Huvudfokus för forskningen är bl a aktiv/passiv avbildning utnyttjande 3D, hyperspektral och polarimetrisk teknik samt nya detektorarrayer som kan samutnyttja flera av ovanstående fenomen med en känslighet ned till enskilda fotoner. Nya möjligheter att se i mörker och dåligt väder med bevarande av hög upplösning for identifiering framträder här. I USA görs stora satsningar av betydelse för området av bl a DHS. I fokus står bl a nya matematiska metoder för styrning av sensornät och analys av data, metoder för automatisk bedömning av indikatorer för fientligt beteende, avancerade övervakningssystem och utveckling av ny teknik för skydd av kritisk infrastruktur. Inom det optiska området kan bl a nämnas system för superupplösning, turbulenskompenserande tekniker, 3D avbildande system samt aktiva och passiva hyperspektrala system. På systemnivå framträder ledorden Integrate and Automate där ett stort antal sensorsystem av olika slag skall samverka med en operatör som skall besluta om förebyggande insatser.

9 (14) 5.4. Portabla sensorsystem Forskningen inom bildbehandling/datorseende och robotik/autonomi har på senare år konvergerat och ger nya förmågor. Portabla eller mobila plattformar kan i allt större grad autonomt samla in och tolka sensordata, och även reagera och/eller omplanera sitt uppdrag. Under senare år har även olika typer av avancerade kikare med integration av en mängd sensorer/tekniker som okyld IR, TV, laser för avståndsmätning, belysning, optikspaning och utpekning, GPS, digital kompass utvecklats. I Sverige hittar man kompetens inom områdena vid, t ex FOI, Linköpings universitet och KTH, men den stora satsningen finns i USA där fjärrstyrda och även autonoma sensorbärare utnyttjas allt mer. Autonoma plattformar kommer därför i allt större grad användas för att gå in i farliga eller svårframkomliga områden (t ex vid en kemikalieolycka eller efter en jordbävning) 5.5. Fjärrspaning och fjärranalyssystem Säkerhet och krisberedskap är förhållandevis nya och outvecklade tillämpningsområden av fjärranalys. Ett undantag är dock att många nationer har flygburna sensorsystem som används av kustbevakning och tull för övervakning av kustnära fartygstrafik och miljöhot. Radar är den primära sensorn med stor räckvidd och allvädersförmåga kompletterat med kamerasystem med identifieringsförmåga. En viktig utvecklingstrend inom fjärranalys är vad som i USA benämns Layered sensing där olika sensorsystem, plattformar, infrastrukturer och sätt att exploatera data samverkar på ett optimalt sätt för att leverera en omvärldsuppfattning som tillåter snabb insats på rätt plats, i rätt tid och med de rätta resurserna. I detta sammanhang kan nämnas att hela Sverige kommer att laserkarteras och dessa data kommer att bli tillgängliga för säkerhetstillämpningar. En av de stora drivkrafterna för att samla in dessa högupplösta data är problem kring bl a vattenavrinning. Under senare år har säkerhetsrelaterad forskning börjat bedrivas i Sverige med tillämpning på havsövervakning samt upptäckt och kartering av stormskador på skog. Ett exempel internationellt samarbete med svenskt deltagande (FOI och Chalmers) är satelliten BIOMASS som utvecklas för global kartläggning av skogens biomassa och dess förändringar, framförallt i områden med tropisk regnskog där illegal skogsavverkning är ett stort problem som driver på klimatförändringen. Forskningen inom fjärranalys bedrivs i Sverige huvudsakligen på UoH (Chalmers/GU, KTH/SU, LTH/LU, SLU, UU) och andra statliga myndigheter (SMHI, Metria/LMV, FOI). Ett antal (mindre) företag (t.ex. FORAN) är också involverade i olika fjärranalysprojekt. Fjärranalysforskningen i Europa domineras av de stora rymdinstituten i Tyskland (DLR) och Frankrike (CNES) samt av ett stort antal universitetsgrupper. Systemleverantörer i Europa är stora europeiska industrier, t.ex. Astrium, EADS, och Alenia-Alcatel. I USA domineras forskningen av NASA och ett stort antal universitetsgrupper. Stora systemleverantörer är t.ex. Lookheed Martin och Boeing.

10 (14) 6. Kompetensförnyelse genom kunskapsuppbyggnad 6.1. Detektionsteknik för farliga ämnen Detektion av farliga ämnen är ett viktigt område för att förhindra smuggling, olyckor och terroristhandlingar. De är även viktiga för att mildra effekterna av händelser genom att snabbt och noggrant mäta och följa utsläpp. De är även viktiga i efterarbetet (t ex sanering och kriminal tekniskt analys). För samtliga farliga ämnen saknas sensorer som uppfyller samtliga behov av känslighet, snabbhet, identifikationsförmåga och kostnad. Generellt finns det även ett behov av avståndsdetektion som idag saknas. Därför finns det ett behov att utveckla nya sensorer och sensorsystem: - Forskning och utveckling av laserbaserade spektroskopiska metoder, t ex Raman, fluorescens, LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) samt IRabsorption för spårämnesdetektion både för punkt- och avståndsdetektion av farliga ämnen - Forskning om små och/eller billiga sensorer av typen biochip eller tryckt elektronik för detektion av farliga ämnen. - Forskning på nya detektionsprinciper för farliga ämnen, t ex interdisciplinära lösningar. - Forskning inom sensornätverk där ett stort antal sensorer samverkar för att skydda och övervaka viktiga samhällsfunktioner t ex transportsystemet och vattenförsörjningen, samt skydd av befolkningen. - Forskning och utveckling av ytövervakande sensorer och sensorsystem för farliga ämnen, t ex för illegala bombfabriker och narkotikafabriker Dessutom behövs gemensamma standarder för tester och utvärderingar av sensorer för farliga ämnen. EU och EDA har initierat ett sådant samarbete och det är viktigt att Sverige deltar och påverkar detta arbete så att våra behov möts Detektionssystem för dolda objekt Området är i behov av såväl grundläggande forskning som realiseringsstudier. Vid sidan av de forskningssatsningar som redan pågår finns det ytterligare behov enligt nedan. - För att kunna optimera system som skall upptäcka människor som finns inne i en byggnad (hel, brinnande eller raserad) krävs grundläggande studier kring hur mikrovågsstrålning utbreds, dämpas, reflekteras och sprids i komplexa strukturer. Denna kunskap måste sedan vara utgångspunkt för nya systemkoncept (t ex UWB-SAR- eller MIMO-radar eller multisensorsystem där också ultraljud och lasersensorer (som kan avbilda igenom fönster i byggnader) inkluderas) och realiseringsstudier. Nationell kompetens finns vid Lunds Universitet, FOI och LiU

11 (14) - För att detektera gömda vapen eller explosivämnen på människor i komplexa miljöer som t ex entrén till en tunnelbanestation krävs ett system av olika sensorer (Video, THz och Laser). Stora forskningsinsatser krävs för att utveckla signalbehandling, bildanalys och sensordatafusion så att falsklarmsrisken minimeras samtidigt som etiska hänsyn tillvaratas. Nationell kompetens finns vid FOI, LiU och högskolan i Skövde. - Nya lasersensorer kommer med upplösning i mm området har potential att kunna se igenom visir och rånarluvor för att identifiera individerna bakom. FOI har nyligen demonstrerat potentialen med tidsgrindad laseravbildning för att se runt hörn genom att utnyttja reflexer i fönster och väggar. - När räddningspersonal behöver en situationsuppfattning om var människor och fordon som döljs av t ex brand- eller snörök befinner sig och vart de är på väg är flygburna lågfrekvensradarsystem ett intressant alternativ. I detta fall är tekniken relativt välutvecklad och det som behövs är konceptstudie och realistiska tester av tekniken. Likaså har lasersystem utnyttjats för att demonstrerats sådan kapacitet. Nationell kompetens finns vid FOI, LiU och Saab. - Ett stort antal olika tekniker behöver prövas och utvecklas för att kunna detektera gömda hemmagjorda sprängladdningar (Improvised Explosive Device IED). Laservibrometri kan här utnyttjas t ex för att kunna av nergrävda objekt. - Ett stort antal dielektriska och organiska material som t ex explosivämnen, droger, bakterier och virus har karakteristiska spektra i THz-området. På korta avstånd kan därför THz-system tänkas kunna identifiera dessa typer av substanser genom kläder eller förpackningsmaterial. För att värdera dessa möjligheter måste kunskapen om såväl spektrala egenskaper som lämpliga systemkoncept utvecklas. Om koncepten håller bör ytterligare forskning igångsättas kring systemrealisering för olika tillämpningar. Nationell kompetens finns vid Chalmers (THz-spektroskopi) och FOI (farliga ämnen) Lokala övervakningssystem Framtida övervakningssystem för till exempel kärnkraftverk eller flygplatser kommer att mötas av krav på högre kostnadseffektivitet i form av bland annat minimerade personalkostnader och minimerad inverkan på normal drift, samtidigt som kraven på detektion av potentiella hot och låga falsklarmsnivåer ökar. Vidare krävs ett stort mått av flexibilitet hos de tekniska system som används för att klara kontinuerlig anpassning till nya typer av hot och nya myndighetskrav. Det lokala övervakningssystemet måste därför anpassa teknologin till både lokala förhållanden och den aktuella uppgiften. Framtidens system måste också ge en mycket god områdestäckning och kunna fungera dygnet runt, under alla typer av väderförhållanden. För att uppnå önskvärd förmåga krävs en inriktning mot att förbättra de enskilda sensorsystemens förmåga att kunna detektera och klassificera objekt och händelseförlopp. Verksamhet för att förbättra det sammanlagda övervakningssystemets

12 (14) kapacitet att fusionera sensordata samt klassificera och presentera relevant översiktinformation för en operatör är också nödvändiga. Att driva utvecklingen mot helautomatiserade övervakningssystem bedöms inte vara önskvärt, vare sig ur ett ansvarsperspektiv eller ur ett medborgarperspektiv. Den teknik som utvecklas bör inriktas mot att stödja ansvariga operatörer och ge bättre möjligheter att fatta välinformerade beslut. Inom området finns alltså behov av grundläggande verksamhet på sensor- och signalbehandlings- samt sensordatafusionsnivå. För att kunna skapa framtida möjligheter att verkligen realisera integrerade system kommer även insatser på övergripande systemintegrationsnivå att krävas. Exempel på behovsområden är: - Teknik för högupplösande radarsystem med förmåga att klassificera objekt baserat på t ex Dopplersignaturanalys - Utveckling av lågfrekventa radarsystem med förmåga att detektera föremål genom t ex vegetation - Kombinerade aktiva/passiva EO sensorer som utnyttjas ett brett våglängdsområde och har hög känslighet. Detta ger nya möjligheter till upptäckt och identifiering speciell under lägre ljusförhållanden. - Utveckling av billig okyld teknik för IR-kameror. - Snabb 3D-avbildning för kartering såväl inom- som utomhus, samt för detektion, följning och igenkänning av olika objekt och individer Portabla sensorsystem Inom området portabla sensorsystem finns stora behov av fortsatt forskning och utveckling på kostnadseffektiva system som kan användas av såväl räddningspersonal som polis. Exempel på viktiga forskningsområden är. - Kompakta och energisnåla (multi)sensorsystem anpassade till såväl handburet bruk som mobila autonoma sensorbärare. Ingående sensorer kan t ex vara (IR, TV, laser, GPS, kompass, akustik, radar etc) - Tekniker för portabla och självkonfigurerande sensornätverk. - Nya signal- och bildbehandlingsmetoder för att analysera och förstå (multi)sensordata från rörliga sensornoder i skilda miljöer. - Metoder för att återkoppla sensordata till plattformsstyrning och optimering av uppdragsplanering för autonoma sensorplattformar. - Avancerad signal och bildbehandling samt datafusion för att effektiv presentation av en lägesbild för t ex en brandman.

13 (14) 6.5. Fjärrspaning och fjärranalyssystem Ny forskning inom fjärranalys- och fjärrspaningssystem föreslås inom tre viktiga områden inom säkerhet och krisberedskap. Det första gäller forskning för att möta nya säkerhetsrelaterade hot över hav och det andra gäller forskning för att möta nya hot som uppstått i samband med den pågående klimatförändringen. - Det första området fokuserar på den förändrade hot- och kravbilden som EU:s gränser över hav utsätts för. Dagens fjärrspaningssystem kan inte tillgodose myndigheterna med tillräcklig information för att ge förvarning om annalkande hot. Det som framförallt behöver utvecklas är system som har förmåga till kontinuerlig övervakning (24/7-tillgänglighet) och som på större avstånd kan upptäcka och identifiera även små och snabba farkoster (båtar, flygplan). Radar är och kommer att vara den primära sensorn eftersom endast den kan ge 24/7- förmåga. Forskning kring nya radarsystem behövs för att möta den nya kravbilden och samtidigt minska pris per enhet till en nivå så att de blir allmänt tillgängliga på den civila marknaden för både sjöfart och myndigheter. - Det andra området är inriktat mot att öka beredskapen i samhället vid större naturkatastrofer, t.ex. skador orsakade av stormar, skogsbränder eller översvämningar. Tillämpningen kräver utveckling av system med nära realtidskapacitet och 24/7-tillgänglighet dvs oberoende av väder eller tidpunkt. Primär sensor måste återigen vara radar och plattformen kan vara satellit, flygplan eller i framtiden obemannad flygfarkost. Flygburna radarsystem är speciellt viktiga för att snabbt kunna sätta in en rätt insats vid en kris- eller katastrofsituation och distribuera information i nära realtid. Ett viktigt problem för forskningen att lösa i framtiden är samtidig hög upplösning och stor täckningskapacitet vilket kräver system med både gruppantenn och avsevärd högre datakapacitet. I flera tillämpningar är multisensorsystem som kombinerar radar och EO system nödvändiga för att kunna nå tillräckliga prestanda. - Det tredje området är inriktat mot att ge insatsledning och räddningspersonal en gemensam lägesuppfattning i kris med hjälp av högupplösta syntetiska 3Domgivningar där olika skeenden och insatser kan illustreras, bedömas och planeras på ett lättbegripligt sätt. En stor utmaning är då att utveckla snabba laser- och EO-karteringssystem som kan användas för att generera högupplösta omgivningsmodeller där sedan lägesbilden presenteras i realtid.

14 (14) 7. Rekommendationer Sensorer spelar en nyckelroll i praktiskt taget alla tekniska system för ökad säkerhet och en bättre krisberedskapsförmåga. Vid sidan av de många nya tekniska förmågor och prestandakrav som måste uppfyllas för att möta kraven från användarna inom säkerhetsoch krisberedskapsområdet är det avgörande att vi också kan ta fram en teknik som är billig, fältmässig och möjlig att använda för icke-experter samt att den uppfyller de etiska krav som samhället och allmänheten kräver. De exempel på forskningsbehov som givits ovan pekar på att forskningsinsatser krävs med såväl grundläggande som tillämpad inriktning. I det senare fallet bör direkt samverkan med näringslivet eftersträvas. Grundläggande sensorteknikforskning bedrivs med fördel på universitet eller institut, men då i nära kontakt med slutanvändare och näringsliv. För att säkerställa nyttiggörande på kort och lång sikt samt en långsiktig kompetensuppbyggnad bör finansiering av enskilda projekt kompletteras med långsiktigt miljöstöd till strategiskt utvalda forskningsgrupperingar som t ex CNDS i Uppsala och Security Link i Linköping. Projekt- och programutlysningar föreslås i högre utsträckning än i dag ges en tematisk inriktning för att möjliggöra en bättre styrning och ett bättre urval av forskningsinsatserna. För att säkerställa nyttiggörande av tekniska forskningsresultat föreslås att MSB i högre grad utnyttjar ramprogramformen där förmågeskapande teknisk forskning av grundläggande natur kompletteras med integrerande projekt av tillämpad natur i senare faser av programmet. Ett program skulle kunna vara ca sex år, där tillämpningsfasen bedrivs under de sista två till tre åren.