На Сахалине спроектировали будущее дроносферы

В рамках «Архипелага 2024» работали 12 технологических лабораторий, в ходе которых рассматривались самые разные сценарии применения российских беспилотников, а также была составлена концепция развития дроносферы. Представители 187 отечественных компаний испытали БПЛА в воздухе, на воде и под водой, опробовали управление со спутника, протестировали бортовой искусственный интеллект, доказали эффективность нейросети для поиска пропавших людей и обсудили перспективы квантовых технологий.

Единая архитектура неба

Участники лабораторий провели стресс-тест концепции бесшовного цифрового неба, которая предполагает создание системы взаимодействия технологий, сервисов и устройств на всех уровнях воздушного и космического пространства, устранение барьеров в развитии беспилотных технологий, а также создание гибридной связи для дронов на инфраструктуре госинформсистемы ЭРА-ГЛОНАСС. Все это позволит безопасно интегрировать беспилотную авиацию в единое воздушное пространство.

Ожидается, что концепция цифрового неба дополнит национальный проект «Беспилотные авиационные системы». Ее разработали АО ГЛОНАСС и АНО «Платформа НТИ» при участии лидеров отрасли беспилотной авиации. Документ представлен правительству, рассмотреть его могут уже текущей осенью.

Одним из ключевых итогов стресс-теста на Сахалине стало решение о запуске нового экспериментального правового режима (ЭПР) по отработке уникальных российских технологий гибридной связи на основе госинформсистемы ЭРА-ГЛОНАСС для гражданской беспилотной авиации. Предполагается, что первым регионом—участником ЭПР станет Сахалинская область, затем — Калужская область.

«Благодаря успешным тестам наших сервисов на интенсиве мы получили поддержку правительства Сахалинской области. Апробация новых решений и расширение возможностей существующей платформы мониторинга на ЭРА-ГЛОНАСС в рамках нацпроекта "Беспилотные авиационные системы" позволит уже в ближайший год увеличить географию полетов авиабеспилотников с текущих 2% до 30% страны, а в перспективе двух-трех лет — до всей территории России за счет использования российских спутниковых каналов связи. Активное участие в ЭПР федеральных и региональных ведомств, АНО "Платформа НТИ", отраслевых компаний позволит сформировать технологический и навигационный суверенитет России, ускорить развитие и открыть небо для беспилотной авиации на всей территории страны»,— сообщил генеральный директор АО ГЛОНАСС Алексей Райкевич.

Спутниковое управление

Важной частью технологических лабораторий «Архипелага 2024» стали эксперименты, направленные на расширение существующих возможностей управления дронами. Так, на Сахалине впервые в России протестировали технологию управления беспилотником через спутник. Напомним, ожидается, что к 2035 году будет завершено развертывание отечественной низкоорбитальной спутниковой группировки. Эксперимент участников интенсива подтвердил, что с ее помощью можно будет обеспечить управление БПЛА в режиме реального времени за пределами так называемой зоны радиовидимости, то есть там, где невозможно использовать другие каналы связи.

АО «Спутниковая система "Гонец"» (ГК «Роскосмос») и компании «Геоскан» удалось успешно передать через спутник данные о местоположении и телеметрию беспилотника, а также отправить команду о его принудительном возвращении на место запуска. Для испытаний применялся беспилотник «Геоскан 201», оснащенный экспериментальным бортовым модемом «Гонец» и антенной в специальном облегченном форм-факторе. После взлета аппарат набирал высоту порядка 1 км и оставался на ней, совершая движение по круговой траектории с радиусом 150–200 м. Всего было выполнено 6 полетов, получено 218 информационных сообщений с телеметрией беспилотника, переданы 3 информационных сообщения с командами управления в полете по обратной связи.

«Главная цель эксперимента — подтвердить техническую возможность использования системы спутниковой связи "Гонец" для мониторинга и управления БАС. Потенциал технологии управления дроном через спутник заключается в том, что она дает возможность контролировать и корректировать параметры беспилотного полета там, где отсутствуют другие каналы связи, а также интегрировать решение с UTM-системами для построения единой системы управления полетами БАС»,— объяснил генеральный директор ООО «Геоскан» Алексей Юрецкий.

Также на аэродроме Пушистый успешно протестирован трекер от АО ГЛОНАСС. Это устройство крепится на борт беспилотного судна и позволяет в режиме реального времени видеть достоверный маршрут и цифровой двойник дрона с информацией о модели, технических характеристиках, владельце, наличии разрешения на полет в определенной геозоне.

Работает испытанный трекер через госинформсистему ЭРА-ГЛОНАСС — доверенную платформу для федеральных и региональных ведомств. Благодаря таким трекерам они смогут получать данные о дронах и подтверждать соблюдение заявленных маршрутов. Испытанный аппарат может работать до восьми часов, а весит около 70 г. Платформа на основе ЭРА-ГЛОНАСС уже сегодня способна обслуживать более 2 млн объектов мониторинга.

Дроны в стратосфере

Промежуточным решением между спутниковыми и наземными сетями станут дроны, бороздящие стратосферу. На Сахалине представили концепцию создания группировки из 2 млн дронов, парящих на высоте 20 км и обеспечивающих территорию страны бесшовной цифровой связью. Также дроны обеспечат навигацию и дистанционное зондирование Земли, послужат стратегическим резервом и «страховкой» для спутниковых группировок.

В рамках концепции к 2033 году предложено разработать и наладить производство БПЛА самых разных типов: легких стратостатов, малых, средних и тяжелых самолетного типа, а также стратосферных дирижаблей.

В лаборатории приняли участие ведущие отечественные производители и лидеры технологий, включая ПАО «Яковлев» (ОАК), ГК «Росатом», ГК «Икар», передовые научные центры, в числе которых Университет Решетнева, Государственный университет аэрокосмического приборостроения, Сибирский федеральный университет, Уфимский университет науки и технологий, Томский государственный университет систем управления, а также лидеры отрасли связи — «Ростелеком», «МегаФон», МТС.

Участники обсудили требования к перспективной технологии, оценили потенциал открываемых ею рынков услуг, предварительно обрисовали повестку научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также составили основу «дорожной карты» программы «Стратосферные беспилотные системы».

В частности, по результатам лаборатории был сделан вывод о том, что потребность России в стратосферных дронах уже сейчас составляет более 1,6 тыс. аппаратов. При этом к 2030 году, согласно оценке «Ростелекома», объем рынка услуг на базе таких беспилотников составит 54,4 млрд руб.

ИИ для дроносферы

Ряд экспериментов на «Архипелаге 2024» был посвящен отработке решений по интеграции в беспилотники искусственного интеллекта (ИИ).

«У ИИ в дроносфере несколько основных задач. Прежде всего это восприятие, классификация и интерпретация собранной полетной информации. Второе — прогнозирование развития ситуации и принятия решений касательно управление движением и решения прикладных задач. Третье — групповое взаимодействие дронов, а также безопасность полетов. В перспективе ИИ будет использоваться не только для обработки видеоизображения, но и во всех функциональных компонентах БАС»,— рассказал генеральный директор компании «Сверх» Андрей Коригодский.

Демонстрационный полет совершил дрон «Иволга» с бортовым ИИ на отечественном процессоре. Беспилотник разработан компанией «Стратим», а микропроцессор «Скиф» производится компанией «Элвис» по 28-нм техпроцессу. Процессор позволяет запускать нейронную сеть прямо на борту, без использования наземной станции. Все вычисления осуществляются прямо во время полета, притом с минимальной задержкой.

«Чипов, которые можно было бы поставить на борт, в России до этого не существовало, равно как и подобной интеграции. Нейросеть определяет человека в кадре и дает команду дрону подлететь к нему на определенное расстояние, после чего удерживает в полете эту дистанцию за объектом наблюдения, куда бы он ни перемещался. В данный момент это платформа для испытания ИИ на российском чипе, однако дрон может использоваться и для других целей в зависимости от того, какой там будет софт. Например, для мониторинга ЛЭП, лесов, строек и так далее»,— отметил генеральный директор компании «Стратим» Павел Костюнин.

Также был испытан программно-аппаратный комплекс с ИИ для дронов от ГК «ВессоЛинк», который позволяет вести подсчет и определять местоположение объектов. Решение избавляет от необходимости просматривать отснятые фото- и видеоматериалы вручную. Его можно использовать как для учета диких животных, так и при поисково-спасательных операциях, для мониторинга территорий или обследования объектов инфраструктуры (например, для выявления обрывов линий электропередачи). В частности, сам разработчик с помощью своего решения успешно подсчитывал нерпу и косяки рыбы на Белом море и Сахалине.

Поисковые дроны

На «Архипелаге 2024» удалось успешно отработать применение БПЛА для поиска пропавших людей. В работе по этому направлению сотрудничают Фонд НТИ, МФТИ и ДПСО «ЛизаАлерт». В рамках летных экспериментов испытывали работу беспилотников российских компаний «Беспилотные системы», Zala Aero Group, «Тихие крылья» и «Геоскан» с нейросетью для поиска людей на местности, разработанной командой KurAI из Уфы.

В отработке сценария применения дронов и нейросети участвовали 22 команды из 42 субъектов РФ.

Участники продемонстрировали, что технология позволяет во много раз ускорить поиск на открытой и смешанной местности. Так, для эффективного поиска на площади 0,25 кв. км у системы дрон-нейросеть с одним-двумя операторами уходит не более получаса. При этом на отсмотр тех же снимков без нейросети у 100 человек ушло бы три часа. А на пешее обследование такой территории у шести человек ушло бы восемь часов.

Ранее МЧС РФ провело тестовую апробацию решения в пяти регионах страны. В июле текущего года с его помощью впервые удалось спасти жизнь: в Рузском районе Подмосковья нашли пропавшую Валентину Прокопьеву (87 лет, деменция). Ее удалось найти за 45 минут поиска при площади обследования 5 кв. км.

По итогам испытаний на Сахалине удалось повысить подтвержденную высоту эффективного использования нейросети с 80 м до 400 м. Летные эксперименты подтвердили высокую эффективность технологии и позволили адаптировать программное обеспечение для использования на различных моделях БПЛА российского производства. В ходе «Архипелага» предварительные соглашения о внедрении технологии заключили десять регионов России.

Квантовые перспективы

Важной темой лабораторий стала интеграция в дроносферу квантовых технологий. Сегодня это целый класс решений, построенных на возможности управления одиночными состояниями малейших физических частиц: отдельных ионов, фотонов и атомов. В России уже созданы экспериментальные образцы квантовых компьютеров и завершены десятки проектов в сфере квантовых вычислений, квантовые технологии развивают крупнейшие российские госкорпорации (ОАО РЖД, ГК «Росатом»), индустриальные компании и стартапы.

Участники лаборатории, включая разработчиков Qrate, «КуБорд», QApp и QSpace Technologies, обсудили направления применения технологий квантовых вычислений, решений для квантово-устойчивой защиты информации и квантовых сенсоров на всех уровнях «Цифрового неба».

С помощью квантовых технологий предлагается прокладывать маршруты как спутников на орбите, так и беспилотников в небе. Или, к примеру, планировать расчистку орбитальных пространств от космического мусора и распределять инфраструктуру связи дроносферы.

Более того, ожидается прорыв в перспективных технологиях производства компонентов для БПЛА — например, квантовое моделирование позволит оптимизировать катализаторы водородных топливных элементов и химический состав аккумуляторов. Наконец, на квантовых технологиях в перспективе будет основана цифровая безопасность всей беспилотной инфраструктуры — как самих дронов, так и их сетей связи.

На воде и под водой

На «Архипелаге 2024» были впервые продемонстрированы более десяти морских робототехнических решений. Они уже сегодня помогают в изучении и обследовании озер, водоемов и морей, очистке акваторий от загрязнений, а также в мониторинге экологической обстановки.

Были представлены учебный надводный дрон «Бублик-Пи» (Центр технологических проектов СПбПУ Петра Великого), безэкипажные катера «Скорпион» и «Барабулька», многофункциональная платформа «Сарган», телеуправляемый необитаемый подводный аппарат «Херсонес» и коммуникационный буй (все пять — от НОЦ «Мореагробиотех» и СевГУ), безэкипажные катера «Калан-270» и «Сивуч» (компания «АкваРоботех»), подводные дроны Fifish и Chasing (компания «Глазами дрона»), а также безэкипажный катер «Оркан».

Участники испытали на сахалинском озере Тунайча самые разные сценарии применения этих судов: определение затонувших объектов с применением гидроакустики, контроль подводных работ, мониторинг экологической обстановки, поисково-спасательные работы, автоматическая гидрографическая съемка акватории с выпуском электронной навигационной карты, обнаружение потенциально опасных надводных и подводных объектов, их идентификация и защита акватории.

Так, участники трека предложили проект системы безэкипажной островной логистики БЭК 1000х1000. В рамках его реализации планируется совершить первый в мире переход маломерного безэкипажного судна с грузом 1 тыс. кг на расстояние 1 тыс. км по маршруту из Южно-Сахалинска в Северо-Курильск. Помочь в реализации этой идеи сможет ЗАО «Си Проект».

Представители Севастопольского государственного университета и НОЦ «Мореагробиотех» представили концепцию телеуправляемого необитаемого подводного аппарата «Херсонес-2». Он сможет выполнять обследовательские работы на глубинах до 200 м, в том числе осмотр состояния судов, гидротехнических сооружений и подводной инфраструктуры (донные кабели и трубопроводы), а также оценивать биоресурсы акваторий. Для этого аппарат будет оснащен системой 3D-зрения, гидролокатором, манипулятором, гидроакустическим модемом и системой позиционирования.

Еще один проект — система сбора, обработки, хранения и предоставления океанографической информации. Она будет включать комплекс измерительных буев для круглосуточного экологического мониторинга состояния морских прибрежных вод или водохранилищ, устройство для автоматизированного мониторинга и контроля состояния атмосферного воздуха приморских территорий, а также измерительный комплекс для анализа частиц планктона, морского мусора и микропластика в морской и пресной воде.

Илья Арзуманян