Ными аппаратами
 Скачать 4.29 Mb.
|
|
– количество малоразмерных БЛА в составе соединений США Бригады RQ-7 «Shadow» RQ-11 «Raven» «Тяжелая» бри- гада Комплекс тактического разведы- вательного БЛА «Shadow» – 4 БЛА Shadow» 10 комплексов тактического раз- ведывательного мини-БЛА «Raven» по 3 БЛА RQ-11 «Raven» «Легкая» бри- гада Комплекс тактического разведы- вательного БЛА «Shadow» – 4 БЛА Shadow» 3 комплекса тактического разве- дывательного мини-БЛА «Raven» по 3 БЛА RQ-11 «Raven» Бригада «Страйкер» Комплекс тактического разведы- вательного БЛА «Shadow» – 4 БЛА Shadow» Перечень задач решаемых с помощью БЛА довольно большой. Основным назначением этих аппаратов является разведка, наблюдение за полем боя и переда- ча этой информации на пункты управления в реальном масштабе времени. Получе- ние информации с помощью БЛА о состоянии, точном местоположении и характе- 154 ре действий объектов в дальнейшем может привести к тому, что противником бу- дут приняты контрмеры в отношении этих объектов. Например, вскрытые объекты могут быть подвержены огневому воздействию артиллерии или авиации. Уничто- жение БЛА разведчиков или создание условий препятствующих их эффективному применению позволит снизить вероятность вскрытия прикрываемых объектов и собственно зенитных формирований, тем самым лишая противника возможности эффективно применять наземные и воздушные средства поражения и позволит по- высить предотвращенный ущерб общевойсковых формирований. В зависимости от технических характеристик самого летательного аппарата зависит тип установленной на него полезной нагрузки. В таблице 2 приведены ва- рианты полезной нагрузки наиболее широко распространенных тактических разве- дывательных БЛА. Таблица 2 – Полезная нагрузка тактических разведывательных БЛА Полезная нагрузка тактического БЛА «Hanter» Назначение, тип: оптическая многодатчиковая система для разведки и наблюдения на малых и средних высо- тах полета; Углы поля зрения: - ТВ-камера: узкое поле: 0,370…1,30; широкое поле: до 18,20; - ИК-камера: узкое поле: 2,40; широкое поле: 29,20; Фокусное расстояние: от 20 до 280мм; Лазерный дальномер-целеуказатель: есть; Дальность: - детектирования цели – 18км; - обнаружения цели – 9км; Размеры обнаруживаемых целей: 3,3х6,6м; Масса: от 26 до 39 кг в зависимости от комплектации. Полезная нагрузка тактического БЛА «Shadow-200» Назначение, тип: оптическая многодатчиковая система для разведки и наблюдения на малых и средних высо- тах полета; Дальность: - детектирования цели – 8,4км; - обнаружения цели – 8,4км; Высота ведения разведки: до 2438,4м; Размеры обнаруживаемых целей: 3,5х3,5м. 155 Полезная нагрузка тактического БЛА «Raven» Назначение, тип: оптикоэлектронная/инфракрасная си- стема для разведки и наблюдения; Минимальный элемент изображения (пиксель): 768х494 Высота ведения разведки: до 94 м. Масса: - оптикоэлектронная – 0,175 кг; - инфракрасная – 0,184кг. Чаще всего полезную нагрузку тактических разведывательных БЛА будут составлять системы оптических устройств, размещаемых либо непосредственно в корпусе БЛА и жестко связанных с его конструкцией, либо с помощью гиростаби- лизированных платформ. Совместная установка телевизионной и инфракрасной камер позволяет существенно повысить информативность получаемого изображе- ния, а дополнение в виде лазерного дальномера-целеуказателя дает возможность точного определения координат цели. Для определения и сравнения возможностей разведывательных БЛА был проведен расчет количества объектов которые могут быть обнаружены тем или иным комплексом с БЛА. Технические возможности микро и мини БЛА позволяют им вести разведку на тактическую и оперативно-тактическую глубину построения боевых порядков. Количество объектов, местоположение и состояние которых может быть определе- но противником с использованием БЛА зависит от ряда параметров. Эти парамет- ры можно разделить на тактические и технические. К тактическим параметрам от- носятся: вид боевых действий; количество БЛА одновременно ведущих разведку в зоне боевых действий; способ поиска; плотность распределения объектов в зоне боевых действий; размер зоны боевых действий; степень замаскированности объектов; количество ложных объектов в зоне боевых действий. К техническим параметрам можно отнести: размер области земной поверхности, в пределах которой БЛА выполняет бо- евую задачу (размер исполнительной зоны); размер области просмотра ОЭС; вероятность обнаружения объекта; технические характеристики планера БЛА. Количество объектов, обнаруженных БЛА за один вылет, может быть опре- делено по формуле: N об = Р обн ·ρ об ·S ∑ , (1) 156 где: N об – количество обнаруженных объектов; Р обн – вероятность обнаружения объекта; ρ об – плотность распределения объектов в зоне боевых действий; S ∑ – размер исполнительной зоны. Поскольку микро- и мини-БЛА ведут разведку на тактическую и оперативно- тактическую глубину построения боевых порядков, то в данном случае под обна- руженным объектом следует понимать образец ВВТ. Вероятность обнаружения объекта Р обн будет зависеть от вероятности мгно- венного выделения незамаскированного объекта Р в на фоне подстилающей поверх- ности, которая в свою очередь зависит от объема информации об искомом объекте. Если объем информации отображаемый на экране пункта управления БЛА доста- точен для утверждения, что это именно тот объект, то Р в =1. Поэтому вероятность обнаружения объекта оптической системой БЛА может быть определена по фор- муле: Р обн = Р в ·(1-К м )/ 1- ξη , (2) где: Р в – вероятность мгновенного выделения незамаскированного объекта на фоне подстилающей поверхности; К м – коэффициент замаскированности объекта; ξ – степень правдоподобия ложных позиций; η – количество ложных позиций, приходящихся на одну действитель- ную позицию. В зависимости от обстановки облет исполнительной зоны может осуществ- ляться несколькими разнотипными БЛА, поэтому в соответствии с [4] формула ве- роятности обнаружения приобретает вид: P Nобн =1- , (3) где: N – количество БЛА осуществляющих облет исполнительной зоны; P i – вероятность обнаружения объекта в исполнительной зоне i-м БЛА. В случае применения в одной исполнительной зоне нескольких однотипных БЛА, вероятность обнаружения будет определяться как: P Nобн =1-(1-P 1 ) N , (4) где: P 1 – вероятность обнаружения объекта в исполнительной зоне одним БЛА. Плотность распределения объектов в зоне боевых действий может быть определена как отношение общего числа потенциальных объектов в общевойско- вом формировании к размерам зоны их расположения, по сути, к размерам зоны боевых действий: ρ об = n / S бд , (5) где: ρ об – плотность распределения объектов в зоне боевых действий; n – число потенциальных объектов в общевойсковом формировании; S бд размер зоны боевых действий. 157 Размер исполнительной зоны, в пределах которой БЛА осуществляет разве- дывательный полет, зависит от технических особенностей оптической системы установленной на БЛА и параметров его полета. К таким особенностям относятся углы поля зрения оптической системы, высота полета, время нахождения летатель- ного аппарата в полете, его скорость и удаление точки запуска БЛА от исполни- тельной зоны (переднего края). Размер исполнительной зоны S ∑ можно рассчитать по выражению: S ∑ = D прол · L ш , (6) где: D прол – расстояние от ближней до дальней границы исполнительной зоны; L ш – ширина области просмотра оптической системы. D прол = t из ·V бла , (7) где: t из – время нахождения БЛА в исполнительной зоне; V бла – скорость полета БЛА. t из =t ттх – 2t уд , (8) где: t ттх – максимальное время нахождения БЛА в полете, определяемое его техническими характеристиками; t уд – время, затрачиваемое БЛА на полет от точки запуска до ближней границы исполнительной зоны. t уд = D пу / V бла , (9) где: D пу – удаление точки запуска БЛА от ближней границы исполнительной зоны. При этом необходимо учесть, что дальность до дальней границы исполни- тельной зоны D из ограничивается максимальной дальностью, на которой обеспечи- вается управление аппаратом с наземного пункта управления D упр , поэтому: D из ≤ D упр , (10) Проведя расчеты, получаем, что при отсутствии противодействия со стороны ПВО и мероприятий по снижению заметности прикрываемых объектов, один раз- ведывательный полет группировки микро- и мини-БЛА противника, включающей в себя 10 аппаратов, повлечет за собой вскрытие до 300 объектов типа образца во- оружения и военной техники (ВВТ). Потенциальными целями для разведки с по- мощью БЛА в общевойсковом формировании будут являться РЛС, ЗРК и другие бронеобъекты ВВТ. С точки зрения оценивания эффективности группировки ПВО по прикрытию общевойсковых формирований при проведении оперативно- тактических расчетов используется такое понятие как типовой объект. В качестве типового объекта рассматривается мотострелковая (танковая) рота. Как правило, в состав типового объекта (типа рота-батарея) входит около 10 основных образцов ВВТ. Если в общевойсковом формировании, насчитывается до 75 типовых объек- тов, получаем, что один разведывательный полет группировки микро- и мини-БЛА вскрывает до 30 типовых объектов, что в свою очередь составляет 40% от всех ти- повых объектов, расположенных в зоне ответственности общевойскового форми- рования. 158 Таким образом, предлагаемая методика оценки разведывательных возмож- ностей БЛА позволяет корректно учесть их роль и место в системе информацион- ного обеспечения воздушного противника, выявить характер и количественные по- казатели, влияющие на эффективность системы ПВО общевойскового формирова- ния в условиях применения противником малоразмерных целей, а также обосно- вать приоритетность и важность совершенствования борьбы с такими целями. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сидорин и др. Вооруженные силы США в XXI веке/Сидорин А.Н., Прищепов В.М., Акуленко В.П., Военная книга, 2013.798 с. 2. «Применение цифровых оптических систем для беспилотных летательных аппаратов» https:/www.uav.ru%2Farticles%2Fopteq_uav. 3. Венцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для студентов вузов. М., Академия, 2003. 576 с. 4. FMI 3-04.155 «Army unmanned aircraft system operations headquarters, department of the army». 2006 г. 159 В.И. ЛОСЬКОВ, технический директор ОАО «Рикор Электроникс» (г. Арзамас) ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАЛЫХ И СРЕДНИХ БЛА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ Малые и средние БЛА представлены в основном самолётами с размахом крыла до 5-6 метров и коптерами взлётной массой до 8-10 кг. Выполняют они в ос- новном функции наблюдения, разведки и различного мониторинга. Главными про- блемами, согласно наблюдениям компании Рикор Электроникс, являются недоста- точные время полёта и радиус применения для коптеров, а также, в ряде случаев, неудобство в осуществлении взлёта и посадки БЛА самолётного типа. Таким обра- зом, согласно собственным исследованиям через опрос основных эксплуатантов беспилотников, Рикор решил развивать своё направление малых и средних БЛА, которое бы закрывало те случаи, когда указанные выше проблемы являются серь- ёзной преградой для решения поставленных задач. Это направление беспилотных самолётов вертикального взлёта и посадки. Казалось бы ничего нового и проблемы данной темы не раз обсуждались, но у нас есть определённые наработки, которые вновь заставляют смотреть на это направление, как на реальную перспективу раз- вития внутри отрасли. За основу для разработки беспилотных самолётов вертикального взлёта и посадки было решено взять радиоуправляемые авиамодели семейства Ал-100. Дан- ные аппараты являются действующими прототипами самолётов вертикального взлёта и посадки с различными компоновочными решениями от конвертоплана до аэрогибридных схем. Все они успешно летают и обладают известными характери- стиками. По данным испытаний стало очевидно, что они могут выполнять функции БЛА причём в довольно широком диапазоне погодных условий, что на первый взгляд может показаться не возможным. В настоящее время компанией создан об- разец самолёта из композитных материалов БС-103 Рикор. БЛА БС-103 Рикор спроектирован на основе аэрогибридной компоновки модели AL-103. Также при этом компания занимается разработкой универсального автопилота, который смо- жет обеспечить автоматический полёт летательных аппаратов данного перспектив- ного направления. 160 Рисунок 1 – Беспилотные самолёты вертикального взлёта и посадки в ряде случаев могут заменить коптеры, а также самолёты с катапультно-парашютной взлётно- посадочной системой Проекты ОАО "Рикор Электроникс": Ал-107-СН (специального назначения) "Ларус". Разборный БЛА вертикаль- ного взлёта аэрогибридной схемы с размахом крыла 1,8 - 2 метра и с полётным ве- сом до 4,0 кг. Радиус применения до 30 км с полезной нагрузкой 500-700 грамм. Транспортируется в ранце на спине. "Экипаж" 1 человек, время развёртывания по- рядка 10 минут. Общий вес комплекса не превышает 10 кг; Рисунок 2 Ал-109-500 "Неоларус". БЛА вертикального взлёта аэрогибридной схемы с размахом крыла 4,5 - 5 метров и с полётным весом до 50 кг. Радиус применения 150 - 500 км в зависимости от комплектации. Полезная нагрузка 3-8 кг. Аппараты данного типа могут использоваться для корабельного базирования и применения на плавучих нефтяных платформах. Они могут нести полезную нагрузку до 8 кг. При этом возможны варианты, когда до 3 кг полезной нагрузки расходуется на подвес- ное оборудование, а 5 кг используется для перевозки грузов, которые могут сбра- сываться в заданной точке с применением зависания БЛА над объектом. 161 Рисунок 3 ОАО Рикор Электроникс является опытным разработчиком электроники и обладает широкими возможностями современного промышленного производства, что является очевидным плюсом и гарантом успеха реализации даже самых амби- циозных проектов. 162 И.Е. МАКСИМОВ, кандидат технических наук, научный сотрудник ЦНИИ ВВС МО РФ (г. Санкт- Петербург) В.И. КУРОВ кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ЦНИИ ВВС МО РФ (г. Санкт- Петербург) А.С. МОЗЕНКОВ начальник отдела НИЦ ЦНИИ ВВС МО РФ (г. Санкт-Петербург) ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ С КОРАБЕЛЬНЫМИ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ Анализ основных черт и особенностей будущих войн показывает, что их главным содержанием будет не прямое противоборство флотов, а массированное воздействие оружием по ключевым объектам инфраструктуры и экономики госу- дарства противника. При этом успешность военных действий может быть достиг- нута, в первую очередь, за счет военно-технологического превосходства над про- тивником и способности завоевания господства в управлении силами. В свою оче- редь, военно-технологическое превосходство достигается внедрением в военную область новейших достижений науки, техники и информационных технологий. Одной из определяющих тенденций в развитии военно-морской техники и вооружения в ведущих в военно-морском отношении странах, получивших значи- тельное ускорение в начале XXI века, является развитие робототехники, в частно- сти беспилотных летательных аппаратов (БЛА). В Военно-Морском Флоте основными потребителями комплексов с беспи- лотными летательными аппаратами (в состав вооружения которых необходимо включение БЛА) являются: надводные корабли (нк) и суда (в перспективе – под- водные лодки), соединения, части и подразделения Морской авиации (МА) флотов, береговые ракетно-артиллерийские войска, части морской пехоты, а также части особого и специального назначения, входящие в состав разведок флотов. В настоящее время можно выделить две группы задач, решение которых возможно возложить на беспилотные комплексы. В настоящее время рассматривается две группы задач, решение которых возможно возложить на беспилотные комплексы. Первая группа – это задачи, выполняемые в настоящее время пилотируемы- ми ЛА Морской авиацией: разведывательные, ударные, противолодочные, транс- портные и специальные. Вторая группа задач – это задачи обусловленные технической спецификой беспилотной техники, главной из которых является отсутствие на борту человека: создание ложных целей и отведение на себя средств поражения, работа в районах с насыщенной противовоздушной обороной (ПВО) и в районах радиоактивного за- ражения, применение с борта подводной лодки. 163 В ближайшей перспективе развитие беспилотной техники МА ВМФ должно быть направлено для решения первой группы задач, из этой группы наиболее важ- ными являются задачи воздушной разведки (ВзР). При этом беспилотная техника МА ВМФ рассматривается не только и не столько как замена пилотируемых аппаратов, а как их органичное дополнение в перспективной системе вооруженного противоборства на море. В настоящее время перспективными для базирования на кораблях и судах ВМФ можно выделить следующие типы БЛА: - корабельные разведывательные, разведывательно-ударные и ударные БЛА самолетного типа большой дальности и большой продолжительности полета, бази- рующиеся на больших авианесущих кораблях с групповым базированием лета- тельных аппаратов и авиационных базах МА ВМФ; - корабельные БЛА вертолетного и самолетного типов, базирующиеся на всех типах кораблей имеющих взлетно-посадочную площадку (ВППл), то есть - одиночного базирования ЛА. Для решения задач борьбы с нк и корабельными группами (КГ) противника в прибрежных районах будут широко применяться многоцелевые корабли малого (ракетные катера) и среднего (корветы, фрегаты) водоизмещения. В соответствии с концепцией развития ВМФ России, предполагается, что постройка кораблей ука- занных классов станет одним из приоритетных направлений совершенствования надводных вооружений ВМФ. Перспективные фрегаты, корветы и ракетные катера будут оснащаться противокорабельными ракетами (ПКР) тактического и оператив- но-тактического назначений, в том числе высокоточными, для применения которых требуется использование авиационных средств выдачи данных для целеуказания (ЦУ) и контроля результатов ударов. Одной из составляющих системы военно-морской разведки ВМФ могут стать комплексы воздушной разведки с БЛА, входящими в состав авиационного вооружения кораблей. Стоит отметить, что в настоящее время в МА ВМФ кора- бельные БЛА отсутствуют. Корабельные пилотируемые летательные аппараты при решения задач ВзР с выдачей данных для ЦУ будут действовать в условиях эшелонированной системы ПВО надводных КГ противника, включающей зоны действия истребителей под управлением самолетов дальнего радиолокационного обнаружения и корабельных зенитно-ракетных комплексов большой дальности. Таким образом, в настоящее время и на ближайшую перспективу главной целью развития и использования комплексов с БЛА корабельного базирования в интересах ВМФ является повышение эффективности применения управляемого ракетного оружия за счет расширения возможностей авиационной составляющей системы ЦУ. При решении задач ВзР в условиях корабельного базирования необходимо отметить следующие особенности организации боевого применения и управления БЛА: 164 решение задач ВзР будет выполняться с подвижного носителя, что обуслов- ливает ряд требований к техническим параметрам системы управления в части ав- томатизации решения навигационных задач и задач, непосредственно связанных с боевым применением БЛА; решение задач разведки может выполняться как в неподвижных (стационар- ных) районах (на рубежах), так и в подвижных зонах (позициях, на рубежах), гра- ницы которых относительно нк или центра ордера КГ определяются дальностью и пеленгом или курсовым углом относительно генерального курса движения нк (КГ); управление БЛА при построении маневра для захода на посадку и выполне- нии взлетно-посадочных операций в зоне корабля будет выполняться со стартового командного пункта руководителем полетов; планирование боевого применения БЛА и непосредственное управление им в зоне боевых действий будет выполняться с командного пункта корабля офицером боевого управления; разведывательная информация, передаваемая с борта БЛА, будет использо- ваться для совокупной обработки совместно с информацией от других источников информации (радиолокационной системы обнаружения воздушных целей, радио- пеленгаторов, станций радиотехнической разведки, оптико-электронных визиров и др.) корабля. Создание комплексов с БЛА корабельного базирования сопряжено с необхо- димостью решения ряда сложных технических проблем, которые не возникают при разработке БЛА наземного базирования или решаются более просто. Проблемы размещения и обеспечения функционирования комплекса с БЛА на корабле, особенно ограниченного водоизмещения, связаны со следующими тех- ническими задачами: размещением автоматизированных рабочих мест операторов и другой элек- тронной аппаратуры на борту корабля; размещением и обеспечением надежного функционирования антенных устройств приемо-передающего терминала при воздействии динамических нагру- зок в условиях качки; размещением и обеспечением надежного функционирования стартового (взлетно-посадочного) оборудования, а также средств предстартовой подготовки БЛА; обеспечением безопасности полетов в районе корабля базирования, особенно при выполнении взлетно-посадочных операций; обеспечением взрыво-пожаробезопасности на ВППл и в ангаре корабля; обеспечением спасения и послеполетного обслуживания БЛА. Следует отметить еще одну техническую проблему, которая может оказаться весьма сложной при внедрении БЛА на корабли. Она заключается в обеспечении электромагнитной совместимости каналов обмена информацией «БЛА-нк», борто- вых радиоэлектронных средств БЛА и многочисленных корабельных радиолокаци- онных, связных и других источников электромагнитного излучения. 165 Также одной из проблем является обеспечение устойчивой связи и передачи данных в условиях помех по линии «БЛА-нк» на больших дальностях. Определенной конструктивно-технологической проработки потребует реали- зация, так называемого, «морского» исполнения материальной части комплекса с БЛА, в том числе и самого летательного аппарата. Это касается, в первую очередь, обеспечения брызго- и влагозащищенности, возможности длительного функциони- рования в условиях воздействия агрессивной морской среды, повышенной влажно- сти за счет использования конструктивных решений и соответствующих покрытий, замены части материалов на более стойкие к коррозии и принятие других мер. Более существенные проблемы связаны с выбором технического облика и способов применения БЛА и средств их обслуживания. Определяющим фактором является кратность применения БЛА, которая в свою очередь, обусловлена крайней сложностью обеспечения безопасной посадки БЛА на корабль, то есть на площадку ограниченных размеров в условиях движения и качки корабля. При этом необходимо обеспечить безопасность не только самого БЛА, а также корабля и его экипажа, поскольку современные нк не имеют брони- рования. Для решения задач ВзР с выдачей данных для ЦУ в состав целевого обору- дования корабельного БЛА должны входить радиолокационная система и система радиотехнической разведки, оптико-электронные средства. Встречающиеся мнения, что на корабль можно «посадить» береговой аналог, не соответствуют действительности и в какой-то мере являются «дилетантскими». Без сомнения, снижение стоимости и сроков создания комплексов с кора- бельными БЛА должно обеспечиваться за счет унификации и использования науч- но-технического задела по созданию аналогичных комплексов для ВВС и СВ. Помимо применения с корабля базирования комплексы с корабельными БЛА должны обеспечивать его применение по предназначению и с сухопутных аэро- дромов (площадок). Из чего следует, что помимо обеспечения базирования и управления БЛА на корабле аналогичные системы должны быть дублированы на подвижном береговом шасси или стационарно на аэродроме. Базирование, подготовка к боевому применению, обслуживание и управле- ние БЛА на корабле должно, по возможности, обеспечиваться той же номенклату- рой авиационно-технических средств корабля (АТСК), что и для пилотируемых ко- рабельных летательных аппаратов МА ВМФ. Анализ состава и характеристик АТСК отечественных авианесущих кораб- лей показывает, что средства заправки и снаряжения, средства технического об- служивания и ремонта, средства специального назначения могут быть использова- ны и для обеспечения полетов БЛА, так как по применяемым рабочим параметрам и технологии подготовки БЛА близки к пилотируемым корабельным ЛА. Для компактности размещения БЛА на кораблях и судах конструкция их должна быть складывающаяся (разборная): складывающийся или быстроразъем- 166 ный несущий винт, складывающаяся хвостовая балка (для БЛА вертолетного типа с рулевым винтом), складываемые (разборные) консоли крыла и т.д. На корабельных БЛА должно быть предусмотрено наличие узлов швартовки, обеспечивающих их надежное крепление на местах хранения и обслуживания в любых условиях плавания. Кроме того, должны быть предусмотрены узлы сочле- нения БЛА с унифицированными узлами системы транспортировки летательных аппаратов по палубе корабля. Заправка топливом на корабле должна производиться преимущественно за- крытым способом. Бортовое оборудование и системы БЛА должны иметь устройства, обеспечи- вающие стыковку их с корабельными авиационно-техническими средствами, пред- назначенными для межполетного технического обслуживания корабельных ЛА. Таким образом, в завершении доклада можно сделать следующие основные выводы: БЛА является вооружением надводного корабля и функционирует как си- стема более низкого уровня по отношению к кораблю, вклад БЛА в решение задач, в первую очередь, отражается на эффективности решения задач кораблем; на ближайшую перспективу должны получить развитие комплексы с кора- бельными БЛА для решения задач воздушной разведки с выдачей данных для це- леуказания управляемому ракетному оружию ВМФ; специфика боевого применения и эксплуатации корабельных БЛА наклады- вает на них более жесткие ограничения, чем на БЛА наземного базирования. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дайджест по материалам Военно-Морского Флота. – С-Пб.: изд. «Штандарт», 2012. 2. Бежко А. Беспилотники. - Авиация и космонавтика, № 11, 2015. 3. Соковиков Ю.Г. Применение вертолетов с авианесущих кораблей. – М.: Воениздат, 1989. 167 Н.Ю. КОЖАНОВ,заместитель начальника отдела СПб Ф АО «Концерн Вега» А.П. ТАНЧЕНКО, к. ф-м. н. научный сотрудник СПб Ф АО «Концерн Вега» Ю.В. МОСКАЛЕНКО, программист СПб Ф АО «Концерн Вега» Р.Ю. МАРТИМОВ, начальник отдела СПб Ф АО «Концерн Вега» А.В. ПЕТРОЧЕНКО, ведущий программист СПб Ф АО «Концерн Вега» ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОТОКОВ ВИДОВЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЛА В связи с развитием технологий построения вычислительных комплексов, все большую популярность приобретают задачи, требующие для своего решения мощные вычислительные ресурсы. Одним из интенсивно развивающихся на дан- ный момент направлений является оперативная обработка видовой информации, позволяющая значительно снизить ресурсы, затрачиваемые на постановку задачи для операторов БЛА, а также решение задач поиска и распознавания объектов для оператора-дешифровщика. К группе рассматриваемых оперативных задач следует отнести следующие задачи: стабилизация видеопотока; интеллектуальный выбор стоп-кадров с минимальным «смазом»; сопровождение движущегося объекта с определением скорости и направле- ния; селекция движения по видеопотоку; формирование составного изображения, по маршруту полета, как правило из небольшого числа изображений; обнаружение и распознавание объектов по видеопотоку и статическим изоб- ражениям; планирование маршрутов полетов БЛА. Рассмотрим более подробно задачу селекции движения по видеопотоку. Для обеспечения достаточного качества работы, которое выраженного с одной стороны в низком числе ложных обнаружений, а с другой в минимальном объеме пропусков движения при условии работы в реальном масштабе времени, требуются значи- тельные вычислительные затраты, для тщательного анализа видеопотока на пред- мет изменений между кадрами. Обнаружение движущихся объектов в видеопотоке в реальном масштабе времени без сомнения является важной задачей компьютерного зрения[6,7,8]. Это один из основных шагов во многих системах обработки данных визуального кон- троля. Основная идея предлагаемого алгоритма состоит в том, чтобы применить подход, используемый при обнаружении движущихся объектов с помощью стаци- 168 онарных камер, к видеопотоку, который получается после компенсации движения камеры, установленной на БЛА. Этот метод позволяет, с одной стороны, достаточ- но эффективно обнаруживать движущиеся объекты в случае движущихся камер, а с другой стороны, не приводит к слишком большой вычислительной сложности ал- горитма, что позволяет применять его в реальном масштабе времени. В общем виде алгоритм включает следующие этапы. выполняется шумоподавление фильтром низких частот с использованием фильтра Гаусса; реализуется компенсация смещения камеры между двумя соседними кадра- ми, на основе алгоритма Лукаса-Канаде [6], для чего строится регулярная сетка, с заданным шагом, затем для каждого узла сетки, вычисляется вектор движения от- носительно предыдущего кадра. В итоге для нового кадра формируется скорректи- рованная сетка; по узлам регулярной сетки на текущем кадре и сетки, скорректированной с учетом движения камеры и объектов на предыдущем кадре, оценивается аффинное преобразование камеры между текущим и предыдущим кадром. Оценка аффинного преобразования строится с помощью хорошо известного алгоритма RANSAC (Random Sample Consensus). После того, как аффинное преобразование найдено, из текущего кадра вычитается образ предыдущего кадра после данного преобразова- ния. Такая процедура компенсирует движение камеры, и кадр разницы содержит больше информации о движущихся объектах, чем о движении камеры; для обнаружения движения объекта на текущем кадре анализируется полу- ченная разница между кадрами с использованием смеси распределений Гаусса и гистограммы [10,11]. Целью данного этапа, является отнесение анализируемого те- кущего пикселя, либо к фону, либо к движущемуся объекту; морфологические преобразования над полученными областями: удаляется шум, и выделяются связанные области. Затем вычисляются размеры и центры по- лученных связанных областей. Предлагается центры сглаживать фильтром Каль- мана и затем строить описывающие прямоугольники вокруг данных центров; после того, как движущиеся объекты будут обнаружены, а видеопоток при- вязан к геопространственной основе, данные по движению объектов накладывают- ся на карту. Помимо задач оперативной обработки, существуют класс задач постобра- ботки. К данному классу относятся следующие задачи: формирование составного изображения по площади; обнаружение и распознавание по статическим изображениям; уточнение координат кадров; поиск изменений на изображениях одного района местности, снятые в разное время. Рассмотрим более подробно задачу сшивки, как по маршруту полета, так площадной панорамы. В работах [1,2,3] показано, что наиболее перспективным подходом к формированию ортофотоплана по набору изображений является при- 169 менение методов восстановления трехмерной модели рельефа с последующим пе- репроецированием точек на плоскость. Предлагается алгоритм решения данной за- дачи, включающий следующие этапы: поиск ключевых точек на наборе изображений. В качестве алгоритма пред- лагается использовать SIFT (scale-invariant features transform). Наилучший резуль- тат по производительности обеспечивает применение поиска ключевых точек на изображении с использованием графической карты. Исследования показали, что ускорение в сравнении со стандартными реализациями для центрального процес- сора достигло порядка 40 раз; после того, как ключевые точки найдены, начинается этап сопоставления, и построения графа соответствий, а также применение геометрической фильтрации сопоставленных точек; для тех пар точек, которые соответствуют условиям фильтрации, произво- дится расчет параметров внешнего ориентирования соответствующих камер (пово- рот и смещение) в трехмерном пространстве; после поиска локальных парных параметров поворота и смещения, выполня- ется поиск общих глобальных параметров всей композиции. И уже относительно них рассчитываются новые параметры поворота и смещения для каждого изобра- жения (камеры); на основе метода триангуляции для сопоставленных ключевых точек, вы- полняется построение первого приближения трехмерной модели рельефа; далее выполняется минимизация ошибок, выявленных при триангуляции, для корректировки параметров не только внешнего, но и внутреннего ориентиро- вания камер (таких как фокусное расстояние, главная точка изображения и т.д.); после того, как параметры камер выравнены, выполняется проецирование полученной трехмерной модели на плоскость, с изменением внешних параметров камер. Производится сопоставление рассчитанной модели полета с навигационной моделью полета БЛА, тем самым формируется географическая привязка для полу- чаемой на заключительном этапе композиции; после того, как место каждого из изображений в глобальной системе коор- динат композиции определено, выполняется формирование финальной компози- ции. Данный этап включает, такие общеизвестные задачи, как поиск шва, выравни- вание яркости и контраста. В таблице 1 представлены данные о достигнутой скорости формирования ортофотоплана для различных наборов. Таблица 1 – Достигнутая скорость формирования ортофотоплана для различных наборов |