Описание проекта
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:
- траекторию движения судна-носителя;
- траекторию полета БПЛА;
- состояния и этапы совместной миссии;
- моменты взлета, начала обследования, возврата и посадки;
- координаты и ориентацию БПЛА;
- результаты обнаружения судов;
- классы идентифицированных судов;
- рассчитанные координаты и размеры объектов;
- эталонные координаты и размеры объектов;
- ошибки координатной привязки и определения размеров;
- число пропущенных, ложных и повторно учтенных объектов;
- время выполнения обследования;
- координаты судна-носителя при возврате;
- момент обнаружения посадочной ArUco-метки;
- отклонение точки посадки от центра посадочной зоны;
- долю успешно завершенных миссий;
- журналы состояний, видеозаписи и телеметрию.
Эти данные могут быть использованы для формирования требований к следующим элементам стандарта:
- модели состояний совместной миссии;
- составу команд и сообщений о состоянии;
- системам координат и единицам измерения;
- формату описания идентифицированного объекта;
- представлению координат, размеров, класса и достоверности результата;
- процедуре возврата БПЛА на судно-носитель;
- требованиям к визуальному маркеру посадочной зоны;
- 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.
