Научная
деятельность
Университет ИТМО

«Ангел» распахнул крылья: специалисты ИТМО готовятся испытать новый беспилотный авиационный комплекс

Группа инженеров при участии специалистов Университета ИТМО ведет разработку нового беспилотного авиационного комплекса, предназначенного для дистанционного зондирования местности с помощью новой гиперспектральной камеры. Корреспондент ITMO.NEWS встретился с доцентом факультета инфокоммуникационных технологий Университета ИТМО Андреем Кармановым и узнал, в чем особенность нового дрона и камеры, которую планируется на него установить.

Сегодня сложно представить мир без беспилотников самых различных конструкций и назначений. Дроны ведут аэрофотосъемку, снимают кино, ведут разведку, доставляют продукты. Спектр функций, которые могут исполнять БЛА, растет с каждым днем, поэтому количество предложений на рынке также увеличивается, а возможности аппаратов становятся все более внушительными.

Петербургские инженеры в настоящее время заканчивают работу над прототипом беспилотного авиационного комплекса «Ангел», который предназначен для того, чтобы нести на своем борту гиперспектральную камеру. Она поможет вести дистанционное зондирование поверхности в фото-, инфракрасном, ультрафиолетовом диапазонах.

«Уникальность комплекса в том, что он создан по нетрадиционной аэродинамической схеме, обладает уникальными показателями по полезной нагрузке и времени полета. Самое главное в том, что он благодаря гиперспектральной камере сможет видеть не только то, что мы с вами видим, но и то, что человек никогда не увидит. Именно поэтому мы назвали его “Ангел”», — поясняет один из создателей проекта, доцент факультета инфокоммуникационных технологий Университета ИТМО Андрей Карманов.

Система «Утка»

Первое, что бросается в глаза при взгляде на новый беспилотник — это нетрадиционное расположение крыльев. Стабилизаторы расположены не в хвосте, а на носу аппарата, перед несущим крылом. Винт двигателя находится сзади и не тянет за собой беспилотник, а толкает его вперед.

«Такая схема называется “Утка”, — поясняет Карманов, показывая аппарат в холле площадки Университета ИТМО на Биржевой линии. — Эта схема создает дополнительную аэродинамическую силу за счет стабилизаторов, расположенных в носовой части планера. Расположение толкающего винта в хвосте снижает лобовое сопротивление и расход энергии. У этой схемы есть недостатки при малых скоростях, но, поскольку старт производится с катапульты, в данном случае они нивелируются». 

Андрей Карманов
Андрей Карманов

Важной особенностью проекта Андрей Карманов называет возможность масштабирования  аппарата под конкретного заказчика. Модель, представленная в холле университета, имеет размах крыла свыше трех метров, длину более метра. Аппарат может, согласно сопроводительным материалам, находиться в воздухе 240 минут, однако, по словам разработчика, это время может быть увеличено до 600 минут. При этом аппарат может автономно летать по заданному маршруту или использовать на траектории канал телеуправлением с наземного пункта управления оператора.  Полезная нагрузка при этом составляет до 5 кг.

Съемка в гиперспектре

Самое главное в новом комплексе — щелевая гиперспектральная камера, которая наделяет его, по словам разработчиков, «зрением робота». Она также разрабатывается создателями комплекса в Петербурге.

«В этом году мы заканчиваем работу по гиперспектральной камере. В чем ее отличие от других камер? При зональной спектральной съемке спектральное разрешение составляет порядка 100 нанометров, при мультиспектровой —– около 30 нанометров, гиперспектральное разрешение начинается от пяти нанометров, мы в наших экспериментах получили два нанометра, а в некоторых диапазонах даже до одного нанометра. За счет этого мы можем оперативно получать уникальную информацию о свойствах зондируемой площади и предметах, находящихся не только на поверхности», — поясняет Андрей Карманов.

ГИС-анализ
ГИС-анализ

Гиперспектральные камеры производятся за рубежом.

«Мы знаем и о бельгийских матрицах, использующих для спектрального анализа размерность 4 на 4 пикселя.  У нас есть более интересное решение, которое пока не афишируем, — говорит он. — Если мы снимаем лес нашей камерой, то можем увидеть больные деревья. При съемке ЛЭП система может с легкостью определять состояние изоляционных материалов: в ультрафиолетовом диапазоне видны пробои электричества и соответственно потери энергии»

В настоящее время, работа над камерой практически завершена, добавляет Карманов, теперь дело за испытаниями всего беспилотного авиационного комплекса «Ангел», состоящего из беспилотной авиационной системы и гиперспектральной системы регистрации .

Геоинформационный комплекс

В случае, если испытания завершатся успешно, «Ангел» может стать частью большого геоинформационного комплекса,  также разработанного Кармановым и коллегами. Он будет в реальном времени передавать информацию, полученную во время съемки, которая поможет выстраивать геоинформационную картину происходящего, чтобы представлять информацию в удобном виде для принятия решения или моделировать ситуацию для оценки качества принимаемого решения для прогнозирования последствий.

«Геоинформационный комплекс, состоящий из ГИС-анализа и ГИС-синтеза, работающих синхронно, мы начали разрабатывать для мониторинга строительства железных дорог и дальше распространили на другие отрасли, — говорит Андрей Карманов. — Аналогичных систем, я считаю, нет, во всяком случае, я таких не встречал. Правильность нашего курса подтверждается дипломами первой степени на международных и всероссийских конференциях, неоднократными грантами наших студентов, верящих в нашего “Ангела”»