Опасность в воздухе
Гражданская авиация — одна из самых востребованных и динамичных отраслей современной экономики. Каждый день миллионы пассажиров и грузов перемещаются по воздуху, используя услуги аэропортов. Однако безопасность аэропортов подвергается серьезным угрозам со стороны беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые могут нарушать воздушное пространство, создавая опасность для полетов самолетов. Кроме того, активность птиц на взлетно-посадочных полосах может приводить к неполадкам и авариям самолетов. По данным Международной организации гражданской авиации (ICAO), за последние 10 лет произошло более 100 тысяч столкновений самолетов с птицами, что привело к ущербу в размере более 1,2 миллиарда долларов.
Для защиты территории аэропорта от таких угроз необходимы специальные системы мониторинга, которые могут выявлять разные летающие объекты и определять их тип и вид. Однако существующие системы имеют ряд недостатков, таких как низкая точность, высокая стоимость, сложность установки и эксплуатации, а также возможность обнаружения и подавления со стороны злоумышленников.
Чайка: новое решение
Ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» разработали прототип мультимодального комплекса для контроля воздушного пространства аэропорта, который назвали «Чайка». Это название выбрали неслучайно: чайки — одни из самых распространенных птиц в прибрежных зонах, где часто располагаются аэропорты. Кроме того, чайки — умные и ловкие птицы, которые могут летать в разных условиях и приспосабливаться к окружающей среде.
«Чайка» — система, которая может круглосуточно и в любую погоду обнаруживать летающие объекты в радиусе 1,5 км от аэропорта и отслеживать их траекторию. А если цели приближаются на расстояние 800 метров, система может распознавать разные типы воздушных целей, например, дроны или птицы, а также определять вид этих птиц. Это позволяет правильно оценить и классифицировать степень опасности, которую они создают для полетов авиации, и быстро и адекватно реагировать на потенциальные угрозы.
На данный момент мы разработали прототип мультимодального комплекса для контроля воздушного пространства аэропорта. Его функционал позволяет в любое время суток и при любой погоде обнаруживать летающие объекты в радиусе 1,5 км от аэропорта и отслеживать их перемещение. А в случае приближения целей на расстояние 800 метров комплекс способен распознавать различные виды воздушных целей
— декан факультета радиотехники и телекоммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталия Обухова.
Как работает Чайка
Система «Чайка» состоит из трех основных датчиков, которые работают в синергии, дополняя друг друга.
Первый датчик — пассивный когерентный локатор (ПКЛ): устройство, которое может обнаруживать движущиеся воздушные цели в радиусе 30 км без использования собственного передатчика. В качестве сигнала для локации используется сигнал близлежащих телекоммуникационных систем, например, цифрового телевидения. Это делает устройство незаметным для потенциальных нарушителей, которые не могут его обнаружить или подавить.
Второй — видеокамера с высоким разрешением, которая используется для классификации воздушных объектов по данным с видеоизображения. Камера может распознавать разные типы и виды летающих объектов, например, дроны или птицы, а также определять их размер, форму, цвет и другие характеристики.
Третий модуль — инфракрасная камера, которая может фиксировать и сопровождать летящий объект в темное время суток или при плохих погодных условиях, например, в тумане. Инфракрасная камера работает по принципу тепловизии: она регистрирует тепловое излучение объектов и преобразует его в видимое изображение.
Кроме того, ученые ЛЭТИ создали специальное программное обеспечение для приема и обработки видеоданных, выявления, классификации, сопровождения целей в воздухе. Программное обеспечение использует методы машинного обучения и нейронных сетей для анализа данных с датчиков и выдачи результата.
Проект по созданию комплекса «Чайка» реализуется в рамках гранта по постановлению Правительства РФ № 218, который предусматривает выделение субсидий на развитие сотрудничества вузов и НИИ с предприятиями реального сектора экономики. Цель конкурса — реализация комплексных проектов по созданию новых высокотехнологичных производств.
Разработку проводят совместно с индустриальным партнером ЛЭТИ АО «Научно-Исследовательский институт „Вектор“, его финансирование составляет 70 млн рублей. Всего на реализацию проектов по постановлению Правительства РФ № 218 в 2022 году из федерального бюджета выделено около 2,5 млрд рублей. Программа реализуется в рамках нацпроекта „Наука и университеты“.
Перспективы развития
Полученный прототип является первым шагом проекта по созданию мультимодального комплекса для контроля воздушного пространства аэропорта. В течение следующих трех лет специалисты планируют провести работы по повышению точности распознавания воздушных объектов в разных условиях наблюдения (например, при перемещении объектов на неоднородном фоне и в сложных условиях наблюдения).
Кроме того, ученые намерены расширить функционал системы, добавив возможность не только обнаруживать и классифицировать летающие объекты, но и принимать меры по их нейтрализации или отпугиванию. Например, система может использовать звуковые или световые сигналы для отпугивания птиц или дронов, или же применять специальные устройства для подавления сигнала управления дронами.
Таким образом, система „Чайка“ может стать эффективным и надежным инструментом для обеспечения безопасности аэропортов от угроз со стороны дронов и птиц. Система может быть адаптирована к разным типам и размерам аэропортов, а также к разным климатическим и географическим условиям. Система может быть также использована для других целей, например, для мониторинга природных заповедников, лесных пожаров, сельскохозяйственных угодий или границ.
