Управление с помощью внешнего пилота

Команда ученых из дирекции «Аэромобильность» и центра «Беспилотные авиационные системы» Московского авиационного института (МАИ) создали первую в стране и одну из первых в мире универсальную станцию внешнего пилота для управления беспилотниками.

Устройство представляет собой наземный мобильный комплекс, который предназначен для дистанционного контроля и корректировки полета беспилотных воздушных судов, а также для взаимодействия с их функциональными системами. Он служит альтернативой или дополнением к встроенному автопилоту и позволяет оператору вручную управлять полетом дрона и его полезной нагрузкой.

В отличие от аналогов, которые «заточены» под конкретные модели или производителей, разработка позволяет осуществлять управление всеми существующими видами автономных летательных аппаратов — самолетного, вертолетного, мультироторного и гибридного типов.

— Управление беспилотным воздушным судном начинается еще до взлета. Оператору необходимо задать маршрут, указать ключевые точки, высоту, скорость и дополнительные задачи. Например, включение камеры, съемку, остановку в воздухе. Все эти данные передаются в систему управления дроном. Как только он поднимается в воздух, начинается непрерывный обмен информацией с наземной станцией, — рассказал один из авторов разработки главный конструктор центра «Беспилотные летательные аппараты» МАИ Максим Калягин.

По его словам, оборудование выполнено в виде переносного прибора, который оснащен восьмидюймовым сенсорным жидкокристаллическим экраном и панелью управления. Корпус станции устойчив к внешним воздействиям и перепадам температур в широком диапазоне. Кроме того, в состав системы встроен мощный аккумулятор, который позволяет держать заряд в течение пяти часов активной работы.

Как объяснил ученый, устройство связывается с беспилотником посредством радиосигнала, идущего через контроллер, установленный в самом дроне. С помощью станции внешнего пилота можно с легкостью формировать траектории движения летательного аппарата и быстро получать данные с бортовых приборов и полезных нагрузок — видеокамер, тепловизоров, лидаров и других функциональных систем.

— Станция внешнего пилота получает телеметрию: данные о координатах, высоте, скорости, заряде аккумулятора, работе всех систем. Одновременно с этим оператор может в любой момент отправить команду: изменить курс, снизиться, остановиться, вернуться на точку запуска или совершить посадку, — отметил Максим Калягин.

Он добавил, что внешнее управление востребовано в подавляющем большинстве беспилотных летательных аппаратов. Особенно при эксплуатации в сложных условиях или при возникновении нештатных ситуаций. В частности, даже в полностью автономных системах такая функция полезна для запуска беспилотника, настройки траектории его полета и перехвата управления в случае аварии. Поэтому инженерам важно создавать надежные системы, устойчивые к нагрузкам и при экстремальных условиях эксплуатации.

Универсальный принцип станции

Разработчик отметил, что совместимость прибора с разными типами дронов избавляет операторов от необходимости использовать отдельные пульты для каждого аппарата и перестраиваться под новые интерфейсы и системы управления. Это повышает надежность и качество взаимодействия внешнего пилота и устройства, которое находится под его контролем. Предложенные системы востребованы в таких сферах, как логистика, мониторинг территорий и инфраструктуры, спасательные и военные операции.

Как сообщил Максим Калягин, станцию внешнего пилота испытали и подтвердили ее эффективность на линейке беспилотных воздушных судов, созданных в МАИ. В том числе на аппарате «Агродрон» — дроне мультироторной схемы, предназначенном для сельскохозяйственных авиационных работ, и «Дефектоскопе» — квадрокоптере, который специализируется на выявлении повреждений промышленных объектов. В настоящий момент разработка готова к запуску в массовое производство.

— Сейчас дроны с дистанционным управлением летают, ездят, плавают и ползают. Это старая полезная опция. С ней всё хорошо, за исключением того, что для каждого дрона нужен свой оператор. В связи с этим универсальность решения может быть полезна отрасли, — прокомментировал разработку ведущий научный сотрудник лаборатории цифровых систем специального назначения МФТИ Андрей Леус.

Он добавил: универсальность означает, что станция должна поддерживать все существующие интерфейсы взаимодействия, обрабатывать их и корректно транслировать данные телеметрии. Тут могут быть сложности с разными производителями и типами устройств.

Военный эксперт Дмитрий Корнев отметил, что универсализация и унификация экономят денежные средства разработчикам. Сейчас у каждого дрона есть своя система управления, поэтому затраты на устройство от МАИ должны быть меньше, чем текущие расходы на создание систем управления БПЛА.

— Вместе с тем важно понимать, что если протокол общения с такой унифицированной станцией вскроют, то ущерб будет в разы больше, чем если взломают протокол общения с конкретным типом дронов, — подчеркнул специалист. — Сейчас для перехвата любого БПЛА нужно каждый раз его вскрывать. Здесь же он получит доступ сразу ко всем беспилотникам. Поэтому потребуется создать определенные системы защиты.

Также нужно создать стандарт, который поддержат производители БПЛА и военные. А это очень непросто, полагает Дмитрий Корнев.

— Внешний пилот — это любой оператор, который управляет дроном. Как сами аппараты, так и системы управления разнятся по своей сложности и автономности. Специалисты разработали достаточно технологичную станцию, она позволит управлять большими дронами-разведчиками или ударными БПЛА, — отметил в разговоре с «Известиями» научный сотрудник МГУТУ им. К.Г. Разумовского Сергей Курапов.

По мнению эксперта, уникальность разработки в том, что это один из первых российских высокотехнологичных комплексов управления беспилотниками. Причем ее можно масштабировать независимо от иностранных производителей. Слабые места предложенного оборудования могут проявиться в микросхемах, из которых состоит станция, ее прошивке и надежной связи с дроном. Это в целом нормально, так как при выводе в серию, например, станций иностранного производства требуется от полугода, чтобы собрать первые отзывы и усовершенствовать продукт.

Сложности также видятся в зависимости от китайских комплектующих, уточнил Сергей Курапов, и высокой стоимости на начальном этапе производства, пока не налажен выпуск больших партий. Однако в России уверенным темпом наращивают производство своей компонентной базы и выделяют субсидии для производителей.

— Внешние системы управления беспилотниками существуют с тех пор, как появились такие аппараты. Однако в фокусе внимания обычно сами дроны, а про наземную составляющую забывают. Отрадно, что в МАИ занимаются этой темой. Надеюсь, они реализуют возможность подключения шлема, потому что он позволяет погрузиться в полет и улучшить качество управления, — пояснил гендиректор Центра комплексных беспилотных решений Дмитрий Кузякин.

Он отметил, что в России наблюдается кадровый голод и по части производства дронов, и в создании наземного оборудования, и в обучении личного состава и инженеров.