Наверняка многие из наших читателей неоднократно видели впечатляющие шоу дронов, когда десятки и сотни БПЛА формируют яркие объемные фигуры и «танцуют» в воздухе. А многие ли задумывались о том, чем отличается технология, используемая в шоу дронов, от технологии роя БПЛА, которые выполняют доставку или мониторинг? А различия значительные. О рое БПЛА, технологиях и перспективах мы поговорили с Денисом Кириковым, основателем и генеральным директором UAVProf.
— Денис, расскажите, в чем заключается отличие: рой дронов и шоу дронов?
И в первом, и во втором случае — это группа летательных аппаратов, но между ними есть существенное отличие: технология, лежащая в основе управления. Постараюсь объяснить максимально лаконично.
Итак, если речь идет о шоу дронов, то здесь используется централизованная система управления. Это значит, что оператор держит связь с каждым дроном. В каждый дрон персонально загружается траектория (она создается в 3d-редакторе), которой он следует на протяжении всей миссии с привязкой ко времени, высоте и т. д. Ну и самое главное — дроны в группе никак не коммуницируют между собой.
В рое все иначе. Миссия задается всей группе в целом, и для управления достаточно связи лишь с одним аппаратом, который передает информацию остальным участникам роя (децентрализованное управление). Они же самостоятельно рассчитывают свое поведение относительно остальных аппаратов согласно свойствам группы.
Роевые технологии сейчас на стадии разработки, становления, но развивается это направление очень быстро. Например, точно знаю, что в России есть четыре команды, которые занимаются разработкой роевых технологий.
— Из каких БПЛА может состоять рой?
Абсолютно любые виды и типы аппаратов: мультироторы, вертолетный тип, самолетный и т. д. Нет никаких исключений. Скажу даже больше, одним из самых перспективных направлений являются смешанные рои, а также рои, в составе которых находятся одновременно летающие, наземные, водные и даже подводные беспилотники.
— В чем преимущества роя?
Интеллект. Участники группы перестраиваются от задачи к задаче, а в случае каких-либо изменений условий самостоятельно принимают решение относительно миссии группы. Кроме того, по мере развития технологии рой будет экономически более выгоден, удешевляя миссию.
— В каких сферах применяются рои сегодня?
Пока технология находится на этапе апробации и не имеет бытового применения. Но, на мой взгляд, она найдет применение в сельском хозяйстве, где будет осуществляться взаимодействие в рамках одной миссии между беспилотными наземными аппаратами и воздушными. Это вполне реализуемо в ближайшие пять лет.
Уверен, технология будет актуальна и в сфере логистики: например, подобный проект реализовали в Швейцарии для доставки почтовых отправлений.
Кроме того, рой дронов может осуществлять мониторинг линейных объектов: например, железных дорог, линии электропередач, в строительстве дорог.
Роевые технологии — это следующий этап развития беспилотной авиации, который найдет применение в повседневной жизни: в сельском хозяйстве, логистике — и это обеспечит колоссальную экономию человеческого и материального ресурса.
— А какое максимальное количество дронов может быть в рое?
Западными коллегами в смешанном подходе группового управления были заявлены алгоритмы, в рамках которых взаимодействовали несколько десятков групп, в состав которых входит несколько сотен аппаратов. Таким образом — это более тысячи аппаратов в рое.
— Смешанное управление?
Есть три подхода к групповому управлению. Мы уже упоминали централизованный (применяется в шоу дронов), децентрализованный (рой дронов) и смешанный, когда взаимодействие происходит не только между дронами, но и между группами дронов в рое.
То есть оператор имеет связь с одним БПЛА, а он настолько унифицирован, что связывается с БПЛА внутри своей группы, которая в свою очередь передает данные дронам из других групп. И в России есть прецеденты наземного и воздушного использования нескольких групп в составе нескольких десятков аппаратов.
— Сколькими БПЛА может управлять один оператор?
Бесчисленным количеством аппаратов в бесчисленном количестве групп, если работает смешанный подход к управлению роем. Это, с одной стороны, выгодно. А с другой стороны, это эволюционный подход к зарождению диспетчеризации единого воздушного пространства, в которое включены большое количество летательных аппаратов. Только в России на учете стоит более 60 тысяч БПЛА до 30 килограммов. А если добавить к этому пилотируемые суда, транзитные суда… И вопрос диспетчеризации становится очень актуальным. Потому роевые технологии — естественное развитие.
— Вы используете симуляторы в обучении, расскажите о них подробнее.
В процессе обучения мы применяем симуляторы для формирования навыков ручного управления и задания полетных миссий, увеличения скорости принятия решения оператором: например при переходе на ручное управление.
Последние два года изучаем и развиваем направление создания алгоритмов группового управления роевой технологией. И конечно, в данном контексте актуально использование и развитие симуляторов. Как и все команды робототехнической сферы, в работе мы задействовали такие симуляторы как Gazebo, Microsoft AirSim. И работая с различными симуляторами, мы приняли решение создать собственную систему.
— Что она собой представляет?
Мы создаем физико-математическую модель аппарата, а потом в симуляторе придумываем алгоритмы, которые позволяют проверить, как аппараты подобных моделей могут реализовывать общую задачу, взаимодействуя между собой. Надеюсь, скоро этот симулятор мы выведем на рынок.
— Кто занимается разработкой симулятора?
Наша команда программистов.
— Насколько отличаются ощущения при работе на симуляторе и реальном аппарате?
За время работы мы обнаружили интересный факт. Молодое поколение, ребята, которым близка гейм-индустрия, очень легко приобретают первичные навыки, осваивают способы управления БПЛА, работая в симуляторе. А вот поколению постарше это дается сложнее. Опытные пилоты, которые приходят к нам на повышение квалификации, говорят, что в работе в симуляторе им не хватает ощущения реального аппарата.
Интеграция элементов геймификации в современном образовании оправдана именно с точки зрения приобретения практических навыков в тренажерах-симуляторах.
— Для подготовки специалистов каких областей используются симуляторы?
Всех технических. И в частности, пилотов самолетов, операторов сельскохозяйственных машин и оборудования, операторов производств в нефтегазовой и других сферах.
— Какие преимущества в использовании симуляторов можете выделить?
Одно из важнейших: это возможность получения навыков работы при нештатных и аварийных ситуациях, которые не доступны или слишком дорогостоящи в реальном мире. И как следствие — удешевление образовательного процесса. Учебному заведению нет необходимости покупать или обновлять парк БПЛА, организовывать полигоны для тренировок. Это адаптивная и очень актуальная технология.