Подготовка и тестирование роя
Где и как «парковать» рой беспилотников перед запуском, на этот счет пока что мало кто задумывается. Видимо наилучшим решением, позволяющим автоматизировать процессы подготовки роев дронов к запуску были бы стационарные или мобильные автономные взлетно-посадочные платформы для беспилотников. Так называемые дронпорты, реализующие автономные платформы для запуска роя, станции подзарядки и тестирования беспилотников.
Этап подготовки роя БПЛА к запуску во многом определяет успешность выполнения задач и безопасность его функционирования в автономном режиме. Подготовка роя представляет собой сложный и многоступенчатый процесс, который включает в себя выполнение комплекса проверок и тестов на каждом БПЛА. такие операции, как:
- Зарядка всех аккумуляторов и проверка одноразовых элементов питания
- Проверка состава, характеристик и работы аппаратуры каждого БПЛА роя
- Ввод карт и последних данных об обстановке
- Проверка работы алгоритмов поведения элементов роя и всего роя в целом
- Коррекция ПО
- Ввод полетных заданий
- Ввод характеристик целей и их приоритетов
- Ввод исходных данных о самом рое и алгоритмов поведения на маршруте и у цели
- и т.д.
Все эти операции должны занимать минимальное время, поэтому должны быть максимально автоматизированы и проводиться с участием специального вспомогательного оборудования. Отметим, что определение облика и конкретных функций вспомогательного оборудования тоже отдельная и сама по себе непростая задача.
Вместе с тем, такая проверка, по-видимому, не сможет обойтись без участи оперативного персонала, поэтому необходимо обеспечить удобство работы операторов, подготавливающих рой. Можно кратко описать содержание такой подготовки и тестирования:
Проверка источников питания.
Энергетические источники должны быть полностью протестированы, чтобы гарантировать продолжительную работу БПЛА в течение всей миссии. Использованные аккумуляторы или аккумуляторы с ухудшенными характеристиками должны быть заменены, а тестирование необходимо повторить.
Российские инженеры, например, разрабатывают систему управления и зарядки «Цербер» для роя волоконно-оптических дронов. Платформа включает 6 или 12 ангаров, с которых беспилотники запускаются прямо с грузовика. Благодаря ИИ технологии, дроны действуют как единый «рой», выполняя задачи в автоматическом режиме. Система обеспечивает быструю зарядку и координацию работы, расширяя возможности тактического применения в реальных условиях.
Калибровка датчиков и контроль сенсоров
Следующий аспект — это калибровка датчиков. Все БПЛА в рое должны иметь отлаженные системы для сбора необходимых данных, таких как GPS, барометры, гироскопы, телевизионные и другие датчики. Во время калибровки важно не только проверить точность каждого датчика, но и удостовериться, что все они синхронизированы между собой. Это критично для успешного выполнения совместных задач роя.
Сенсорные системы БПЛА обеспечивают необходимыми данными об окружающей обстановке на всех этапах выполнения общей задачи роя. Они могут включать в себя камеры, мультиспектральные датчики, лидары и другие типы устройств. Использование конкретных комплексов сенсоров, зависит не только от технических параметров датчиков, но и от специфики задач, которые должен будет решаться данным роем.
С учётом того, что сенсоры могут иметь разные частоты обновления данных и разрешения, необходимо заранее протестировать их совместимость. Важная задача — убедиться, что данные, получаемые от одного БПЛА, могут быть правильно обработаны и интерпретированы другими единицами роя.
Проверка и настройка систем связи
Надежность систем связи, как между БПЛА роя, так и с центрами управления — один из критически важных элементов, требующим особенно тщательной проверки. Состояние связи нужно проверить во всех рабочих диапазонах и в разных условиях окружающей среды. При этом необходимо имитировать, в том числе. и воздействие средств РЭБ. Задержки или сбои в системах связи могут разрушить координацию работы БПЛА, следовательно, для успешного выполнения миссии нужно обеспечить тестирование систем связи во всех возможных режимах работы.
Как, правило, рой должен быть оснащен системами связи на основе разных технологий, включая прямую радиосвязь, связь через ретрансляторы, сети локальной связи, передача команд и данных через наземный или спутниковый интернет.
Проверка движительного комплекса
Движительный комплекс – важнейшая часть оборудования БПЛА, определяющая его летные характеристики и надежность выполнения задач. Поэтому тщательная проверка тут жизненно необходима.
Для роев FPA дронов, которые имеют электрические движители, проверка проводится в определенном порядке. Первым этапом является визуальный осмотр. Необходимо убедиться в отсутствии механических повреждений, трещин на лопастях, деформаций корпуса двигателя и надежности креплений. Особое внимание уделяется состоянию подшипников и валов.
Далее следует проверка электрической части. Необходимо проверить целостность проводки, состояние разъемов и соответствие параметров питания номинальным значениям. Важно убедиться в отсутствии коротких замыканий и утечек тока.
Затем проводится проверка работы двигателей. Запускаются двигатели и оценивается плавность набора оборотов, отсутствие посторонних шумов и вибраций. Измеряется тяга каждого двигателя и сравнивается с паспортными данными.
Проверка движительного комплекса для БПЛА самолетного типа проводится аналогично, однако БПЛА с неэлектрическими двигателями обычно проверка производится перед самым запуском.
Проводится визуальный осмотр: убедитесь в отсутствии трещин, сколов или деформаций на винте, мотораме и корпусе двигателя. Особое внимание уделите креплению винта – оно должно быть надежным. Желательно измерить тягу БПЛА, развиваемую двигателями на максимальных оборотах для контроля с заявленными в характеристиках двигателей.
Проверка работы программного обеспечения в данной конфигурации роя
Настройка программного обеспечения — еще один ключевой аспект этапа подготовки. Каждому БПЛА необходимо загрузить правильное программное обеспечение, которое обеспечит необходимую функциональность. Это может включать установку алгоритмов навигации, выполнение контроля за состоянием систем каждого БПЛА, а также проверку взаимодействия между БПЛА в рое и другое необходимое тестирование.
Кроме того, необходимо прописать сценарии и произвести обучение поведения роя в различных ситуациях. Это могут быть алгоритмы для обработки данных, действия при возникновении неполадок и маршрутизации информации. Наличие четкой логики работы СУ роя в конечном итоге повысит шансы на успешное выполнение задачи.
Постановка задач и управление
Для достижения целей роя необходимо использовать системы управления и мониторинга. Как правило, такие системы позволяют оператору задавать определенные задания для каждого БПЛА, а также положительно влияют на координацию действий между ними. Системы управления могут также включать средства для сбора и обработки данных, что позволит в реальном времени отслеживать эффективность выполнения задач. Это особенно важно в условиях, когда необходимо быстро реагировать на изменения ситуации.
Проверка алгоритмов работы распределенной СУ роя
Эффективность роя в значительной степени зависит от способности его членов к координации. Алгоритмы коллаборативной работы позволяют БПЛА осуществлять взаимодействие, обмениваться данными и совместно решать сложные задачи.
Для успешной работы роя во время следующих этапах важно предусмотреть проверку алгоритмов, по которым каждый БПЛА будет понимать свою роль в рамках роя. Это может быть реализовано через систему динамического назначения задач, где каждый дрон получает определенные функции в зависимости от задаваемых имитируемых внешних обстоятельств.
Тестирование систем обработки данных, анализа и принятия решений
Не менее важным аспектом работы роя является способность к обмену данными и их обработке. Алгоритмы обработки данных могут использоваться для анализа информации, полученной от различных сенсоров, что позволяет более эффективно принимать решения.
Ключевым аспектом подготовки является ввод и тестирование моделей обстановки в районе выполнения задания, ввод заранее прописанных алгоритмов, также тренировка распределенного искусственного интеллекта, ответственных за принятие решений в процессе автономного выполнения задачи. В результате происходит обработка данных, поступающих от вспомогательного оборудования, и корректировка действий роя в зависимости от меняющейся обстановки.
Алгоритмы анализа могут быть основаны на машинном обучении, что открывает новые возможности для адаптации роя. Модели, обученные на опытных и разведывательных данных, позволяют БПЛА лучше предугадывать изменения и корректировать свои действия.
Требования к АПК СУ роя БПЛА на этапе подготовки.
Реализация полноценного подготовительного этапа создает возможность эффективно выполнять сложные операционные задания, будь то разведка, доставка грузов, боевые операции или иные необходимые задачи.
Процесс подготовки ввиду сложности и большого объема тестов и проверок необходимо автоматизировать. На этом этапе все вспомогательное оборудование и АПК СУ роя должны составлять единый комплекс. При этом вспомогательное оборудование должно быть оснащено средствами собственного энергопитания, автоматизированного контроля, диагностики, анализа данных и иметь каналы связи с роем. Аппаратура всех БПЛА роя должна включать средства настройки источников питания, калибровки сенсоров, тестирования средств связи и других устройств.
Автоматизация процесса подготовки также подразумевает создание специализированного ПО для вспомогательного оборудования и совместимого тестового для систем БПЛА, которые позволяли бы операторам быстро и эффективно настраивать и калибровать все системы роя. Эти ПО должны быть рассчитаны на операторов со стандартной квалификацией, обладать интуитивно понятным интерфейсом и предоставлять оператору всю необходимую информацию о состоянии каждого БПЛА в рое.
Доставка к месту запуска и запуск.
В функции мобильного дронпорта, осуществляющего подготовку и доставку роя к месту запуска могут быть использованы различные варианты:
Автомобильный транспорт, воздушный транспорт, надводный и подводный морской транспорт, железнодорожный транспорт, доставка пешим порядком и другие.
Выбор метода доставки зависит от ряда факторов:
- Количество БПЛА: Чем больше рой, тем больше транспортное средство требуется.
- Размер и вес БПЛА: Более крупные и тяжелые БПЛА требуют более крупных транспортных средств.
- Расстояние до места запуска: Для дальних расстояний требуются более эффективные транспортные средства, такие как самолеты.
- Скрытность: Пешее передвижение или подводный транспорт могут быть более скрытными, чем другие методы.
- Необходимое время доставки и развертывания: Некоторые методы, такие как воздушный транспорт, могут развернуть рой быстрее, чем другие.
После доставки к месту запуска СУ роя по команде оператора выполняет операции:
- Включение питаний и контроль, оборудования каждого БПЛА
- «Собирание» в рой, проверка готовности роя и средств связи
- Корректировка и выдача исходных данных и команды на исполнение
- Контроль средств связи после запуска
- Выстраивание конфигурации роя, выдача команды начала выполнения задачи.
Отметим, что разработка средств начального формирования, инициации и одновременного запуска всех БПЛА роя для различных средств доставки имеет весьма важное значение для эффективной работы роя. Работы по этой теме ведутся в разных направлениях. В настоящее время Китай, ведет работы по различным доставщикам роев БПЛА. Например, может реализовать комбинацию нескольких ракет-носителей, обеспечивающую одновременный запуск 200 дронов для формирования группировки, что будет в значительной степени способствовать быстрому формированию боевых возможностей беспилотных группировок. Есть данные, на верфи на реке Янцзы построен специализированный корабль-носитель дронов. Также в Китае показали установку для запуска 48 дронов-камикадзе