Эксперимент посвящен отработке модельного сценария совместного применения беспилотного судна-носителя и автономного БПЛА для обследования группы судов. Испытания проводятся в исследовательском закрытом летном поле лаборатории беспилотных авиационных систем.

Подвижная платформа имитирует морское судно-носитель, с которого БПЛА выполняет взлет и на которое возвращается после завершения миссии. На палубе судна-носителя размещается ArUco-метка, используемая для его повторного обнаружения, точного наведения и посадки. В модельной зоне располагаются неподвижные суда различных размеров, положение которых заранее неизвестно алгоритму.

После взлета БПЛА выполняет автономное обследование заданной зоны, обнаруживает все суда, определяет их координаты, оценивает размеры и относит к соответствующему классу. По завершении обследования БПЛА возвращается к движущемуся судну-носителю и выполняет посадку по установленной на нем ArUco-метке.

Особенностью эксперимента является отработка полного цикла взаимодействия разнородных беспилотных систем: судно-носитель выступает базовой транспортной платформой, а БПЛА — автономным воздушным средством расширения зоны наблюдения. Эксперимент позволяет проверить алгоритмы совместной миссии, форматы представления результатов идентификации объектов, координатную привязку данных, обмен состояниями между системами и процедуры возврата БПЛА на подвижный носитель.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке раздела стандарта по направлению междоменных коммуникаций и межмодульной связи и телеметрии для комплексов, включающих беспилотное надводное судно и внешний автономный воздушный аппарат.

Предлагаемое рабочее наименование раздела стандарта:

«Требования к информационному и алгоритмическому взаимодействию беспилотного судна-носителя и БПЛА при выполнении совместной инспекционной миссии».

1. Цель эксперимента

Экспериментально проверить алгоритмы и программные интерфейсы взаимодействия беспилотного судна-носителя и БПЛА при выполнении единой инспекционной миссии, включающей взлет с движущегося носителя, обследование зоны, идентификацию судов, координатную привязку результатов, возврат и посадку на судно-носитель.

Результатом эксперимента должен стать воспроизводимый набор данных, позволяющий сформировать требования к структуре совместной миссии, составу передаваемых команд и состояний, формату описания обнаруженных объектов, используемым координатным системам и процедуре возврата БПЛА на подвижный носитель.

2. Задачи эксперимента

Разработать модель совместной миссии беспилотного судна-носителя и БПЛА, включая этапы взлета, обследования зоны, идентификации объектов, возврата и посадки.

Реализовать алгоритмы обнаружения судов, определения их координат и размеров, а также классификации по заданным размерным группам.

Отработать механизм возврата БПЛА к движущемуся судну-носителю и точной посадки по ArUco-метке.

Провести серию повторных испытаний и оценить точность идентификации объектов, координатной привязки, определения размеров и посадки.

Сформировать описание программных интерфейсов, форматов данных и состояний миссии, пригодное для последующего использования при разработке стандарта.

3. Тип применения

Основной тип применения — инспекционный.

Дополнительный тип — иное: совместное применение разнородных беспилотных систем.

Сценарий моделирует использование БПЛА в качестве автономного воздушного сенсорного модуля беспилотного судна. БПЛА расширяет область наблюдения судна-носителя, выполняет поиск и идентификацию объектов, после чего возвращается на носитель.

4. Проверяемая гипотеза

Предполагается, что применение единой модели состояний миссии, согласованных координатных систем и унифицированного формата представления результатов идентификации позволит обеспечить устойчивое и воспроизводимое взаимодействие беспилотного судна-носителя и БПЛА.

Использование ArUco-метки на судне-носителе должно обеспечить возможность повторного обнаружения движущейся платформы и выполнения точной посадки после завершения обследования, а стандартизированное описание обнаруженных судов — однозначную передачу их координат, размеров и классов в общий информационный контур.

5. Планируемые экспериментальные данные

В ходе испытаний планируется регистрировать:

1. траекторию движения судна-носителя;
2. траекторию полета БПЛА;
3. состояния и этапы совместной миссии;
4. моменты взлета, начала обследования, возврата и посадки;
5. координаты и ориентацию БПЛА;
6. результаты обнаружения судов;
7. классы идентифицированных судов;
8. рассчитанные координаты и размеры объектов;
9. эталонные координаты и размеры объектов;
10. ошибки координатной привязки и определения размеров;
11. число пропущенных, ложных и повторно учтенных объектов;
12. время выполнения обследования;
13. координаты судна-носителя при возврате;
14. момент обнаружения посадочной ArUco-метки;
15. отклонение точки посадки от центра посадочной зоны;
16. долю успешно завершенных миссий;
17. журналы состояний, видеозаписи и телеметрию.

Эти данные могут быть использованы для формирования требований к следующим элементам стандарта:

1. модели состояний совместной миссии;
2. составу команд и сообщений о состоянии;
3. системам координат и единицам измерения;
4. формату описания идентифицированного объекта;
5. представлению координат, размеров, класса и достоверности результата;
6. процедуре возврата БПЛА на судно-носитель;
7. требованиям к визуальному маркеру посадочной зоны;
8. регистрации и хранению результатов совместной миссии.

6. Место проведения

Эксперимент проводится в исследовательском закрытом летном поле лаборатории беспилотных авиационных систем ГУАП, Санкт-Петербург.

В условиях лабораторного полигона подвижная платформа воспроизводит движение морского судна-носителя, а размещенные в поле модели имитируют суда, подлежащие обнаружению и обследованию. Такой формат обеспечивает контролируемость, повторяемость и безопасность испытаний, а также позволяет получить сопоставимые экспериментальные данные до переноса разработанных решений на реальные беспилотные надводные комплексы.

На страницу проекта