AIoT Sensors¶

• AIoT - Artificial Intelligence of Things
• Platforma AIoT - zintegrowany system sensorów wspomagany sztuczną inteligencją

Platforma AIoT¶

System czujników o podwójnym zastosowaniu Warstwowa architektura systemów sensorowych dla środowisk cywilnych i wojskowych

Architektura warstwowa:

1. Hardware - układy elektroniczne i pomiary in-situ
2. Medium - komunikacja i przesyłu danych
3. Storage - interfejs danych, składowanie i retencja
4. Ontology - klasyfikacja i analiza danych
5. Data Mesh - zdecentralizowana siatka danych
6. Intelligence - detekcja anomalii, modele predykcyjne
7. Visualization - Wyświetlanie i wizualizacja danych

Przepływ:

• Świat fizyczny (warstwa 1)
• Sensory (warstwa 1)
• Połączenie i transport danych (warstwa 2)
• Data Layer (warstwa 3)
• Semantic Layer (warstwa 4, 5)
• AI (warstwa 6)
• Decision Support (warstwa 6, 7)

Motywacja¶

Dlaczego AIoT Dual-Use?

• Wspólna baza technologiczna dla rynku cywilnego i obronnego
• Rosnąca autonomia systemów rozproszonych
• Miniaturyzacja sensorów i elektroniki
• Edge AI i przetwarzanie lokalne
• Potrzeba świadomości sytuacyjnej (situational awareness)
• Predictive maintenance i condition-based monitoring

Przykłady:

• Smart building vs. bunkier
• Smart factory vs. zakład wojskowy
• Monitoring pacjenta vs. monitoring żołnierza
• Dron logistyczny vs. dron rozpoznawczy

1. Warstwa Hardware¶

• Układy elektroniczne i pomiary in-situ
• W zależności od ciśnienia atmosfery konieczne są różne metody pomiarowe.
• Zawartość tlenu w atmosferze wpływa na palność i wybuchowość co wymusza wprowadzenie zabezpieczeń elektroniki, np. przed zwarciami i samoistnym zapłonem.

Obsługiwane rodzaje pomiarów:

• Gazowe: skład gazowy (azot, tlen, dwutlenek węgla), określanie ilościowe cząstek dwutlenku (CO2) i tlenku węgla (CO).
• Środowiskowe: natężenie światła, poziom UV, wykrywanie zalania wodą, temperatura, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność względna, wielkość opadów, kierunek powiewu wiatru, prędkość powiewu wiatru, jakość powietrza, promieniowanie.
• Ruchu: IMU, akcelerometry, żyroskopy, magnetometry, GNSS, wykrywanie ruchu.
• Akustyczne: poziom hałasu, mikrofony, hydrofony, geofony, czujniki ultradźwiękowe.
• Prądowe: napięcie, natężenie, moc, chwilowe zużycie prądu, całkowite zużycie prądu, załączanie i wyłączanie przepływu
• Biologiczne: ECG, SpO2, EEG, EMG, pasywny sensor witaminy D (w opracowaniu)
• Mikrobiologiczne: określania szczepów bakterii, identyfikacja kolonii pleśni.

Rodziny czujników:

• StratoSense,
• LabSense,
• TowerSense,
• HabSense,
• BioSense,
• PowerSense.

Legenda:

• Hipobaria - środowisko o zmniejszonym ciśnieniu, np. stratosfera, kosmos
• Normobaria - środowisko o normalnym ciśnieniu średnim: 1013.25 hPa
• Hiperbaria - środowisko o zwiększonym ciśnieniu, np. pod wodą
• Hiperoksja - środowisko o zawartości tlenu poniżej 20%, np. w stratosferze
• Normoksja - środowisko o zawartości tlenu około 21%
• Hiperoksja - środowisko o zawartości tlenu powyżej 21%, np. pod wodą

EnvSense¶

• Czujnik atmosfery normobarycznej i normoksycznej
• Stworzony na potrzeby projektu habitatu lądowego
• Pomiary: ciśnienie, temperatura, wilgotność względna, UV, CO2, CO, poziom hałasu, ruch, poziom natężenia światła
• Możliwość łączenia sensorów w "słupki" w celu pomiarów na różnych wysokościach,
np. 0 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm, 250 cm i interpolacji wyników.

Zastosowania cywilne:

• Nieruchomości: Wnętrza biurowców, biura, domy, mieszkania, hotele, apartamenty, systemy HVAC, smart home, smart cities
• Sprzedaż: Sklepy akwarystyczne, meblowe, elektroniczne
• Sztuka: Antykwariaty, muzea, galerie sztuki
• Edukacja: Szkoły, licea, przedszkola, żłobki, sale wykładowe na uniwersytetach
• Branża spożywcza: Restauracje, firmy produkujące żywność, spichlerze, hodowle zwierząt, sklepy spożywcze, supermarkety, hipermarkety
• Przemysł: Fabryki, hale produkcyjne, hale magazynowe, hale przeładunkowe, huty, kopalnie
• Medycyna: Szpitale, sale operacyjne, sale chorych, SOR, karetki, śmigłowce LPR, laboratoria analityczne i farmaceutyczne
• Logistyka: kontenery morskie, paczkomaty, statki pasażerskie i transportowe, samoloty transportowe i komunikacyjne, autobusy i tiry

Zastosowania wojskowe:

• Podczepianie do dronów (BSP)
• Bunkry, schrony przeciwlotnicze, kantyny, kwatery
• Monitorowanie magazynów żywności, składów amunicji, ładowni samolotów transportowych
• Warsztaty mechaniczne samolotów, sprzętu ciężkiego
• Monitoring wnętrza kabiny czołgów, pojazdów opancerzonych, śmigłowców, samolotów transportowych

SubSense¶

• Czujnik atmosfery hiperbarycznej i hiperoksycznej/hipooksycznej
• Stworzony na potrzeby projektu habitatu podwodnego
• Pomiary: ciśnienie, temperatura, wilgotność względna, UV, CO2, CO, poziom hałasu, ruch, poziom natężenia światła

Zastosowania cywilne:

• Medycyna: Komory hiperbaryczne
• Prace podwodne: skafandry nurków zawodowych, turystyczne załogowe pojazdy głębinowe
• Przemysł kosmiczny: skafandry kosmiczne

Zastosowania militarne:

• Łodzie podwodne
• Drony podwodne
• Habitaty podwodne
• Skafandry pilotów samolotów naddźwiękowych

StratoSense¶

• Czujnik atmosfery hipobarycznej
• Stworzony na potrzeby projektu lotów stratosferycznych
• Pomiary: monitoring hiperspetralny, wykrywanie ruchu

Zastosowania cywilne:

• Pomiar wiatrów w górnej atmosferze na potrzeby lotnictwa
• Pomiar składu dymów z kominów fabryk, elektrowni, zakładów
• Wykrywanie nielegalnego spalania śmieci i plastików
• Wykrywanie toksycznych gazów podczas pożarów (straż pożarna)
• Wykrywanie nielegalnego przekraczania granicy
• Wykrywanie nielegalnego transportu towarów na granicy

Zastosowania militarne:

• Pomiar skażenia po ataku chemicznym lub biologicznym
• Wykrywanie ruchu wojsk

PowerSense¶

• Czujnik atmosfery normobarycznej i normooksycznej
• Stworzony na potrzeby projektu habitatu lądowego
• Pomiary: napięcie, natężenie, moc, chwilowe zużycie prądu, całkowite zużycie prądu, załączanie i wyłączanie przepływu

Zastosowania cywilne:

• Pomiar zużycia energii elektrycznej w domach i biurach
• Optymalizacja pracy urządzeń w halach produkcyjnych
• Optymalizacja ładowania samochodów elektrycznych

Zastosowania militarne:

• Sterowanie oświetleniem budynków, bunkrów i schronów

BioSense¶

• Czujnik mikrobiologiczny metodą inkubacji sedymentacyjnej
• Stworzony na potrzeby projektu sensora atmosfery międzynarodowej stacji kosmicznej
• Pomiary: detekcja szczepów bakterii, detekcja kolonii pleśni

Zastosowania cywilne:

• Nieruchomości: Wnętrza biurowców, biura, domy, mieszkania, hotele, apartamenty)
• Sprzedaż: Sklepy akwarystyczne, meblowe, elektroniczne
• Sztuka: Antykwariaty, muzea, galerie sztuki
• Edukacja: Szkoły, licea, przedszkola, żłobki, sale wykładowe na uniwersytetach
• Branża spożywcza: Restauracje, firmy produkujące żywność, spichlerze, hodowle zwierząt, sklepy spożywcze, supermarkety, hipermarkety
• Przemysł: Fabryki, hale produkcyjne, hale magazynowe, hale przeładunkowe, huty
• Medycyna: Szpitale, sale operacyjne, sale chorych, SOR, karetki, śmigłowce LPR, laboratoria analityczne i farmaceutyczne
• Logistyka: kontenery morskie, paczkomaty, statki pasażerskie i transportowe, samoloty transportowe i komunikacyjne, autobusy i tiry

Zastosowania militarne:

• Systemy detekcji CBRN (Chemical, biological, radiological, and nuclear)
• Bunkry, schrony przeciwlotnicze, kantyny, kwatery
• Magazyny żywności, składy amunicji
• Warsztaty mechaniczne samolotów, sprzętu ciężkiego
• Kabiny czołgów, pojazdów opancerzonych, śmigłowców, samolotów transportowych
• Wykrywanie skażenia biologicznego (rozproszone wykorzystanie i otwarte areały)

2. Warstwa Medium¶

• Komunikacja i przesył danych
• Warstwa odpowiedzialna za transport danych pomiędzy sensorami, edge computing i systemami nadrzędnymi.
• Obecnie używane protokoły: WiFI, Z-wave, Bluetooth LE, LoRaWAN, LTE/4G, 5G
• Możliwość zastosowania: device-to-satellite, mesh radio (z szyfrowaną, i zmieniającą się częstotliwością)

Tryb:

• Online - bezpośrednia synchronizacja z serwerem,
• Offline - zbieranie danych, manualna synchronizacja,
• Hybrid - zbieranie danych i periodyczna synchronizacja,
• Przetwarzanie brzegowe - obliczenia na urządzeniu i synchronizacja przetworzonych i wybranych danych,

Zastosowania cywilne:

• Smart cities, smart grid, magazyny logistyczne, monitoring infrasturktury
• Zastosowania przemysłowe: platformy wiertnicze, kopalnie, petrochemiczne, fabryki 4.0
• Serwerownie na orbicie
• Telemedycyna

Zastosowania militarne:

• Sieci taktyczne mesh-p2p (w stylu MANET)
• Komunikacja dron2dron, pojazd2pojazd
• Mobilne centra dowodzenia, sieci sensorowe pola walki
• Ograniczenie detekcji - możliwość transferu danych z przeskakiwaniem częstotliwości (aby utrudnić namierzanie, deszyfrację i zakłócanie sygnału)

3. Storage¶

• Interfejs danych, składowanie i retencja

Stos technologiczny oparty o HTTPS:

• Wersjonowane REST API + JSON
• TLS 1.3 / E8 - Let's Encrypt
• InfluxDB + Flux (w trakcie migracji do TimescaleDB)
• TimescaleDB + PostgreSQL
• Python + Rust
• Docker + Kubernetes
• Grafana
• Protokoły: MQTT, OpenTelemetry

Storage:

• Local SSD
• Codzienny backup do S3 (retencja backup 90 dni)

Zastosowania cywilne:

• Historie parametrów maszyn
• Dane medyczne
• Monitoring Energetyczny
• Dane Satelitarne

Zastosowania wojskowe:

• Archiwizacja ISR
• Zapis telemetrii BSP
• Czarne skrzynki pojazdów wojskowych
• Repozytoria danych wywiadowczych

4. Warstwa Ontology¶

• Klasyfikacja i analiza danych

Semantyczna reprezentacja znaczenia danych i relacji pomiędzy nimi.

Podkategorie:

• Modelowanie obiektów: asset, sensor, platform, mission
• Modelowanie zdarzeń: alarm, awaria, wykrycie
• Graf wiedzy: semantic graph (model danych, znaczenia, relacje), knowledge graph (system wiedzy, wyszukiwanie, analiza korelacji, eksploracja danych),
• Standaryzacja: SensorThings API, NGSI-LD (model grafowy ustandaryzowany przez Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych), RDF/OWL (Resource Description Framework, Web Ontology Language - rekomendacja W3C)
• Kontekst operacyjny: geolokalizacja, czas, misja, użytkownik

Zastosowania cywilne:

• Digital Twin (ostatnio bardzo modne)
• Smart City
• Building Information Modeling (BIM) - zarządzanie wiedzą o budynku w cyklu jego życia
• Zarządzanie flotą

Zastosowania wojskowe:

• Wspólny obraz sytuacji operacyjnej (COP)
• Fuzja danych wielosensorowych
• Mapowanie aktywów
• Zarządzanie misją

5. Warstwa Data Mesh¶

• Zdecentralizowana siatka danych

Podkategorie:

• Domain Ownership: odpowiedzialność domenowa
• Data as a Product: SLA, jakość danych
• Self-Service Infrastructure: platformy danych
• Federated Governance: polityki dostępu, RBAC (Role-Based Access Control)
• Interoperability: API, event streaming

Zastosowania cywilne:

• Globalne zakłady produkcyjne
• Operatorzy logistyczni
• Sieci szpitali
• Smart cities
• Drone swarm (komunikacja p2p)

Zastosowania wojskowe:

• Drone swarm (komunikacja p2p)
• Interoperacyjność NATO
• Połączone rodzaje wojsk
• Koalicje wielonarodowe
• Rozproszone systemy Intelligence, Surveillance and Reconnaissance (ISR)

6. Intelligence¶

• Detekcja anomalii, modele predykcyjne

• Warstwa analityczna generująca wiedzę operacyjną i wspierająca podejmowanie decyzji.

Podkategorie:

• Detekcja anomalii: odchylenia, awarie, zagrożenia
• Predykcja: pozostały użyteczny czas (RUL), prognostyka
• Wizja: detekcja obiektów, śledzenie, klasyfikacja wróg-przyjaciel
• Fuzja: łączenia danych z wielu czujników w jeden spójny stan świata (modelowa - Kalman, probabilistyczna - Bayesian, oparta na danych - Multi-modal AI)
• Decyzyjność: rekomendacje, planowanie, autonomiczne podejmowanie decyzji

Zastosowania cywilne:

• Utrzymanie predykcyjne
• Inteligentna opieka zdrowotna (smart healthcare)
• Wykrywanie pożarów
• Autonomiczne pojazdy
• Zarządzanie energią

Zastosowania wojskowe:

• Wykrywanie infiltracji
• Wykrywanie zagrożeń CBRN
• Analiza danych z BSP (UAV)
• Monitoring żołnierzy
• Wsparcie dowodzenia

7. Visualization¶

• Wyświetlanie i wizualizacja danych
• Warstwa prezentacji informacji i świadomości sytuacyjnej dla użytkownika końcowego.

Podkategorie:

• Dashboard: KPI, telemetria
• GIS: mapy, geofencing
• Digital Twin: modele 3D
• AR/VR/MR: okulary AR, symulatory
• Mission Control Interface: centra operacyjne

Zastosowania cywilne:

• centra operacyjne fabryk
• szpitale
• lotniska
• energetyka
• centra logistyczne

Zastosowania wojskowe:

• BMS (Battle Management Systems)
• COP (Common Operational Picture)
• centra dowodzenia
• stanowiska operatorów BSP
• systemy C4ISR

Post-Flight Data Analysis¶

• Visualization of flight parameters.
• 3D visualization of ground tracks.
• Numerical representation of values.
• Availability of data in CSV or JSON format.

Przykład end-to-end¶

• Dron dual-use

Zastosowanie cywilne (cywilny dron inspekcyjny):

• Hardware: kamera RGB + LWIR + IMU
• Medium: 5G / LoRaWAN
• Storage: Edge + Cloud
• Ontology: klasy obiektów infrastruktury
• Data Mesh: operator sieci energetycznej
• Intelligence: wykrywanie uszkodzeń
• Visualization: dashboard GIS

Zastosowanie wojskowe (wojskowy dron rozpoznania):

• Hardware: detekcja w świetle widzialnym i/lub bliskiej podczerwieni (EO/IR) + GNSS + rozpoznanie elektroniczne (SIGINT)
• Medium: Tactical Mesh
• Storage: Edge + Cloud
• Ontology: obiekty wojskowe
• Data Mesh: federacja rozpoznania ISR (Intelligence, Surveillance, Reconnaissance)
• Intelligence: autonomiczne rozpoznanie obiektów
• Visualization: ujednolicony, współdzielony obraz sytuacji operacyjnej (Common Operational Picture, COP)

Kluczowe sensory AIoT o najwyższym potencjale dual-use¶

Większość sensorów AIoT ma naturalny charakter dual-use.

Drony, autonomiczne platformy i wearable systems są głównym katalizatorem rozwoju.

Kluczowe technologie: Edge AI, Sensor Fusion, Digital Twin, Data Mesh.

Przewaga operacyjna wynika z szybkości transformacji: dane -> informacja -> wiedza -> decyzja -> działanie

O firmie AATC¶

Struktura firmy:

• Dwóch udziałowców: udziały po 50%
• Spółka z o.o. (NIP: 8133839786) założona 5 czerwca 2020
• Wyewoluowała z firmy Astrotech (NIP: 7772861823) założonej 1 lipca 2014

Zakres operacyjny:

• prowadzenie prac badawczo rozwojowych w obszarze załogowych lotów kosmicznych oraz nauk przyrodniczych i technicznych
• szkolenia naukowe, inżynieryjne i operacyjne w obszarze inżynierii kosmicznej i inżynierii oprogramowania
• badania, rozwój i produkcja urządzeń laboratoryjnych
• badania, rozwój i produkcja sensorów środowiskowych i mikrobiologicznych
• badania, rozwój i produkcja treningowych skafandrów kosmicznych

AATC w liczbach:

• 1 laboratorium badawcze w pełnej izolacji (habitat)
• 110 kosmicznych misji analogowych (1-15 uczestników) + 6 kolejnych planowanych na 2026 r. (czerwiec, lipiec, sierpień, wrzesień).
• 1 wielkoskalowa kolonia analogowa (31 uczestników) + 2 kolejne planowane na 2026 r. (sierpień i wrzesień)
• 610 wydanych międzynarodowych certyfikowanych stażów
• 58 różnych narodowości uczestników
• 224 certyfikatów nurkowych dla 91 unikalnych studentów
• 37 recenzowanych publikacji naukowych
• 145 publikacji konferencyjnych
• 4 prace doktorskie
• 15 studiów magisterskich
• 46 studiów licencjackich
• 10 warsztatów budowy rakiet
• 1 warsztat budowy balonów stratosferycznych
• 35 misji balonów stratosferycznych
• 5 młodzieżowych obozów kosmicznych
• 13 zorganizowanych międzynarodowych wypraw + 3 kolejne planowane na 2026 r. (sierpień, wrzesień, październik)
• 1 konferencja online
• 5 konferencji offline (na żywo)
• 5 szkoleń z wirówek przeciążeniowych Wojskowego Instytutu Medycyny Lotniczej + 1 kolejne planowane na 2026 r. (sierpień)
• 4 podwodne szkolenia EVA w Laboratorium Neutralnej Pływalności IIAS + 1 kolejne planowane na 2026 r. (październik)
• 2 lądowe ciśnieniowe treningowe skafandry kosmiczne LEM do ćwiczeń IVA
• 2 podwodne ciśnieniowe treningowe skafandry kosmiczne Wydra do ćwiczeń EVA pod wodą
• 2 podwodne treningowe treningowe skafandry kosmiczne Dziobak do ćwiczeń EVA pod wodą
• 1 eksperyment na ISS (Międzynarodowej Stacji Kosmicznej) + 1 kolejny w przygotowaniu

Aktywne współprace:

• Wojsko: Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej, Akademia Marynarki Wojennej (Katedra Technologii Prac Podwodnych), Lotnicza Akademia Wojskowa
• Uniwersytety: Akademia Górniczo-Hutnicza, Uniwersytet Jagielloński, Politechnika Krakowska, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie
• Zagraniczne uniwersytety: IPSA Toulouse (Francja), Poliarte (Włochy), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (Francja), Карпатський національний університет (Ukraina)
• Zagraniczne instytuty badawcze: International Institute for Astronautical Sciences (USA), SCK-CEN (Belgia), Europejska Agencja Kosmiczna
• Zagraniczne wojska: Siły Powietrzne Kolumbii

Peer-reviewed Scientific Publications¶

• Harasymczuk M.M., Kołodziejczyk A.M., Harelikau V. (2025) "CO₂ Monitoring in Space Simulations for future Bioregenerative Life Support Systems". Journal: Polish Hyperbaric Research. Publisher: Polish Hyperbaric Medicine and Technology Society. Volume: PHR4(93)2025. ISSN: 1734-7009. DOI: https://10.2478/phr-2025-0023
• Kolodziejczyk A.M., Harasymczuk M.M. (2025) Monitoring by remote sensing in isolated space analog missions reveals influence of human behaviour in maintenance of future life support systems. Journal of Aerospace Engineering and Aerospace and Space Technology 2026
• Bergiel G., Gajewska M., Klima B., Adamczyk B., Kot G., Danioł M., Harasymczuk M.M., Kołodziejczyk A.M. (2025) "Lab-on-chip laboratory to detect effects of UV radiation on cellular growth in near-space environment." Journal: Springer Aerospace Technology. Publisher: Springer, Cham. ISBN: 978-3-031-91226-9. Field: Experimental Platforms for the Near Space Environment (Stratosphere). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-91227-6_21
• Kołodziejczyk A.M., Pichór P., Guziewicz W., Damian W., Wysocka A., Koba M., Krawczyk B., Stępień J., Klima B., Tokarczyk W., Foryś W., Duda K., Gąbka M., Kot G., Harasymczuk M.M. (2024) "BIOSTRAT - development of research capsule to carry out astrobiological experiments and testing in a 'near-space' environment in the stratosphere Springer Aerospace Technology." Journal: Springer Aerospace Technology. Publisher: Springer, Cham. ISBN: 978-3-031-53609-0. Field: Experimental Platforms for the Near Space Environment (Stratosphere). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-53610-6_5
• Górecki I., Kołodziejczyk A.M., Harasymczuk M.M., Młynarczyk G., Szymanek-Majchrzak K. (2022) "The Impact of Harsh Stratospheric Conditions on Survival and Antibiotic Resistance Profile of Non- Spore Forming Multidrug Resistant Human Pathogenic Bacteria Causing Hospital-Associated Infections." Journal: International Journal of Environmental Research and Public Health. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph20042787
• Guziewicz W., Srivatsa S., Zambrzycki M., Dziadek M., Szatkowski P., Szymczak P., Berent K., Marciszko-Wiąckowska M., Radecka M., Kołodziejczyk A.M., Uhl T. (2024) "MXene/Bacterial Cellulose Hybrid Materials for Sustainable Soft Electronics." Journal: Materials. Volume: 17(22). Page: 5513. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17225513