НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

THE METHODIC OF FORMATION OF THE STRUCTURE OF THE BACKHAUL NETWORK, WHEN EXPOSED TO PRECISION-GUIDED MUNITIONS AND TARGETED CYBER ATTACKS

G. V. Matveykin

The task offorming the structure of a backhaul network is presented in the article as a set of in-terrelated subproblems: the synthesis of structure (topological and streaming); reconstruction of the structure of backhaul network; assess the structure of SHH in conditions of exposure to external destabilizing factors (Precision-Guided Munitions and targeted cyber-attacks); distribution systems of transmission on the structure of backhaul network.

Key words: backhaul network, stability, ant colony optimization.

Matveykin Grigory Valerjevich, lecturer, matveykingv@gmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Military Communications Academy

УДК 623.746.4-519

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-227-233

НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

М.М. Абрамов

В работе рассматриваются варианты реализации беспилотных летательных аппаратов, а также их применение в различных сферах деятельности человека.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, беспилотник, дрон, квадроко-

птер.

Технический прогресс не стоит на месте. С каждым днем появляются новые и перспективные разработки в области робототехники и инженерии, способные решить широкий спектр задач и максимально упростить труд человека в повседневной деятельности, время и финансы. Одной из таких перспективных разработок является создание беспилотного летательного аппарата.

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) - летательный аппарат без экипажа на борту. БПЛА различают по степени автономности (управляемые дистанционно или автоматические), конструкции, составным частям и назначению. Если подача команд осуществляется непрерывно, то такой беспилотник называют дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом [1]. В дальнейшем, помимо обозначения - БПЛА, будут использоваться такие обозначения, как дрон и беспилотник.

Беспилотные летательные аппараты оснащаются различной электронной аппаратурой, в состав которой входят: цифровые датчики и камеры, камеры ночного, тепловизионного зрения, средства связи, средства ориентирования и топопривязки GPS/ГЛОНАСС. Помимо этого, в аппаратуру может быть включено «техническое зрение», которое с помощью специальных алгоритмов нейронной сети позволяет выделить, распознать цель и тип цели на фоне окружающей местности.

За последние несколько лет беспилотные летательные аппараты стали набирать все большую популярность во всем мире, а сфера их применения довольна широка. БПЛА способны решать широкий спектр задач от доставки почты до мониторинга местности и создания 3D-модели карты местности. Применение беспилотников экономически выгодно и целесообразно в настоящее время. С помощью них можно во много раз упростить труд человека, сэкономить время и сберечь финансы на выполнение той или иной задачи.

Рассмотрим новые и перспективные области применения данных технических

средств:

Почта и курьерская доставка. Перспективы в использовании БПЛА прослеживаются в сфере логистики и курьерской доставки почтовых отправлений и грузов. Одним из первых в области производства «курьерских» дронов стал интернет сервис заказов «Amazon Prime Air».

227

После совершения заказа покупателем, товар загружается в специальный контейнер («бокс») для транспортировки. Беспилотник с грузом (рис. 1) летит по указанному адресу, отслеживая местоположение получателя с помощью приложения на смартфоне покупателя, при этом, прокладывая маршрут и избегая столкновений с препятствиями на своем пути. В конце маршрута дрон совершает посадку и выгрузку товара в назначенном месте, после чего улетает обратно на склад. Доставка товара весом 2 кг осуществляется в течение 30 минут. В случае с курьерской доставкой наземным транспортом, особенно в крупных городах, придется потратить больше времени для преодоления транспортом пробок, светофоров и зон пешеходных переходов [4].

Рис. 1. Квадрокоптер фирмы «Amazon Prime Air»

Охрана окружающей среды. Беспилотные летательные аппараты могут быть применены в сфере охраны и обеспечения экологической безопасности окружающей среды, там, где деятельность человека затруднена из-за труднодоступной местности, а также из-за сложных климатических условий. Одной из наиболее важных проблем на сегодня, является борьба с браконьерами и сохранение исчезающих видов животных. В таком случае, в состав аппаратуры и программного обеспечения БПЛА может входить «система технического зрения» или система искусственного интеллекта, способная обнаружить и идентифицировать браконьера. С помощью искусственного интеллекта и нейронной сети можно вести учет численности животных, выявлять их местоположение в реальном времени, составлять маршрут их движения и миграции. Камера в инфракрасном спектре (рис. 2) поможет обнаружить потенциальные цели в ночное время суток.

Рис. 2. Работа системы искусственного интеллекта в ночное время

Мониторинг за лесными ресурсами и очагами лесных пожаров. БПЛА могут использоваться для обнаружения чрезвычайных ситуаций и координации действий службами МЧС [2]. Одной из основных задач, стоящей перед беспилотниками и дронами является мониторинг (наблюдение) за лесными ресурсами, для своевременного обнаружения и предотвращения лесных пожаров (рис.3), определения масштабов возгорания и безопасной зоны, для оперативного устранения очагов возгорания, оценки последствий и ущерба лесных пожаров, не рискуя при этом жизнью людей.

Использование БПЛА с тепловизором позволит во много раз сократить время на обнаружение очага возгорания, своевременно предотвратить опасные последствия от чрезвычайной ситуации.

Помимо этого, в задачи мониторинга БПЛА может входить: количественная оценка вырубки лесного покрова, обнаружение местоположений незаконной вырубки леса, с последующим выявлением нарушителей.

Рис. 3. Снимки очага возгорания в обычном и инфракрасном спектре с помощью БПЛА

Кинематограф и киносъемка. Съемка фильмов с воздуха использовалась и ранее, но была слишком затратной. Начиная с 70-х годов до начала 2000-х, съемка производилась из вертолета либо с помощью специальных кранов.

С появлением дронов, оснащенных видеокамерами, специальными гироскопическими стабилизаторами и карданным подвесом, можно получить плавное изображение при быстром и динамичном перемещении, а малые размеры и повышенная маневренность позволяют вести видеосъемку с таких ракурсов, которые невозможно получить с применением обычной техники оператора (рис. 4).

Рис. 4. Киносъемка с помощью дрона

Одним из наиболее известных беспилотников является БПЛА в составе системы AERIGON IAH 3 (рис. 5). В его состав входит 6 двигателей, предназначенных для работы с тяжелыми камерами и объективами. Для управления дроном требуется два оператора, один из которых управляет камерой, другой - полетом самого дрона. С помощью карданного подвеса можно осуществлять поворот камеры в любом направлении и с высокой скоростью [5].

Рис. 5. Система AERIGON IAH 3

Безопасность. В настоящий момент БПЛА внедряют для создания специализированных подразделений, способных вести работу с дронами. Исходя из статистики, в России и за рубежом наблюдается повышение уровня безопасности водителей, что обусловлено внедрени-

ем дронов и беспилотных летательных аппаратов. С 2019 года в Москве началось использование БПЛА для патрулирования дорог (рис. 6 - слева). Данный вид дронов позволяет решить следующие задачи:

- вести наблюдение за транспортными средствами;

- проводить анализ дорожно-транспортных происшествий с последующей фиксацией места аварии;

- оперативно осуществлять прием/передачу информации с места происшествия в

ГИБДД.

Испанская дорожная полиция использует БПЛА для фотосъемки водителей с высоты 120 метров, это позволяет фиксировать случаи использования мобильного телефона за рулем и выписывать штрафы нарушителям.

Использование дронов правоохранительными органами возможно для решения и других задач, таких как:

- мониторинг большого скопления людей в связи с проведением массовых мероприятий, включая выступления, концерты, парады, с последующей оценкой возможной угрозы;

- обнаружение и распознавание опасных преступников с помощью системы распознавания лиц;

- поиски пропавших людей на большой открытой территории, в труднодоступной местности (рис. 6 - справа).

Рис. 6. Слева - дрон ГИБДД фиксирует дорожный трафик, справа - подготовка дрона к поисковым работам

Горная добыча и поиск полезных ископаемых. Одним из способов анализа объемов горной выработки при добыче полезных ископаемых открытым способом является лазерное сканирование местности на базе БПЛА. После обработки массива данных (координат), полученных в ходе лазерного сканирования (рис. 7), создается 3D-модель, состоящая из облака точек. Метод лазерного сканирования выполняется для ведения статистики и учета объемов горнодобывающей породы. Помимо этого, с помощью БПЛА возможно:

получить точные геометрические данные о поверхности карьера;

создать цифровую модель поверхности или разреза рудника с точностью до сантиметра;

осуществлять контроль над объемами добычи полезных ископаемых; вести мониторинг за устойчивым и безопасным состоянием бортов и отвалов; получать данные о местонахождении техники в реальном времени [3].

¡1____._:_:_-_4

Рис. 7. БПЛА сканирует карьер

Рис. 8. Дрон с воздушным магнитометром

Поиск полезных ископаемых можно осуществлять с помощью магниторазведки или радиометрических детекторов. Воздушный магнитометр (рис. 8) обладает повышенной магнитной восприимчивостью и позволяет обнаружить руду, в составе которой находятся ферромагнитные материалы.

Археология. Беспилотные летательные аппараты начинают активно использоваться при проведении археологических раскопок. Изображения со спутника и БПЛА привели к новому открытию в древнем городе Петра в Иордании. Изучив изображения, полученные с беспи-лотников, они обнаружили массивную платформу, скрытую под песком (рис. 9 - слева). Впоследствии, оказалось, что данное сооружение из розового песчаника построили торговцы наба-теи два тысячелетия назад [5]. Еще одной из находок, обнаруженной с помощью дрона, является древнее поселение в Мексике, найденное американским археологом в 2016 году (рис. 9 -справа). Поселение удалось обнаружить с помощью тепловизора, зафиксировавшего участки квадратной формы с измененной температурой почвы.

Рис. 9. Археологические находки

Аэросъемка и создание 3D-карты местности. С помощью дронов и специального программного обеспечения можно обследовать местность, собрать и обработать необходимые данные, а после, сформировать 2D-карты и SD-модели карты местности. Программное обеспечение Site Scan представляет собой автоматизированную систему, которая способна собирать и обрабатывать данные с БПЛА. При этом пользователю не требуется специальные навыки пилотирования летательным аппаратом. Благодаря данной системе удалось получить трехмерную модель города Денвер (рис. 10).

Вся система работает по следующему алгоритму: после того, как пользователь запустит процесс сбора данных, БПЛА взлетает и движется к заданной позиции, собирая необходимую информацию. От оператора требуется лишь указать нужное место (точку старта и конечную точку), либо задать сложный маршрут полета на карте (рис. 11). Полученная дроном информация поступает в облако (базу данных), в котором система Site Scan конвертирует их в плоские 2D-карты или SD-модели карты местности.

Рис. 11. Дрон движется по заданному маршруту

В зависимости от количества полученных данных и мощности вычислительного оборудования, система может производить обработку от нескольких часов до нескольких дней.

Список литературы

1. Википедия БпЛА [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki^nnA (дата обращения: 29.01.2022).

2. Беспилотные летательные аппараты на службе МЧС России / В.И. Александрой,

B.Н. Винокуров // Инженерные технологии в сельском и лесном хозяйстве: материалы Всероссийской национальной научно-практической конференции, отв. редактор А.С. Иванов. 2020.

C. 97- 99.

3. Беспилотники в горнодобывающей деятельности [Электронный ресурс] URL: https://robopedia/gornodobycha-i-bespilotniki (дата обращения: 29.01.2022).

4. Способы применения дронов сегодня [Электронный ресурс] URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5a20825dad0f22233a285e05/20-sposobov-primeneniia-dronov-segodnia-i-v-buduscem-5a8aaf7d77d0 e645af4f15dd (дата обращения: 29.01.2022).

5. Исследование города Петра [Электронный ресурс] URL: https://www.thestar.com/new/world/2016/06/11/drone-images-lead-to-new-discovery-in-acient-city-of-petra (дата обращения: 29.01.2022).

Абрамов Михаил Михайлович, специалист, оператор, abrams97@bk.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»

NEW AND PROMISING DIRECTIONS FOR THE APPLICATION OF UNMANNED AERIAL VEHICLE

М. М. Abramov

This article discusses options for the implementation of drones and drones, as well as their application in various fields of human activity.

Key words: unmanned aerial vehicle (UAV), remotely piloted aerial vehicle, unmanned aerial vehicle, drone.

Abramov Mikhail Mikhailovich, specialist, operator, abrams9 7@bk. ru, Russia, Anapa, FGAU«MIT «ERA»