Штучний інтелект у FPV-дронах: від помічника пілота до автономних місій
У перші роки повномасштабного вторгнення FPV-дрони були передусім інструментом. Кожен маневр, кожне рішення — були за пілотом. Про дрони з бортовий компʼютером, що здатні самостійно знаходити та вражати ціль, летіти у потрібний сектор без втручання пілота, військові навіть не мріяли. Ефективність визначалася майстерністю пілотування та вдачею.
За останні роки технології пройшли довгий шлях. Навігація безпілотника в умовах активного глушіння, пошук цілі та її супровід — усе частіше на себе бере система. Також дедалі більше автоматизуються аналіз відео й телеметрії та реакції на нештатні ситуації. Пілот тепер більше контролює процес, ніж керує апаратом напряму.
Але чи є це просто розумною функцією, вшитою в корпус дрона? Не зовсім. ШІ тут — радше спосіб організувати систему: обчислення відбуваються на бортовому компʼютері БпЛА, наземній станції керування (НСК) або ж у комплексі. Машинний зір, автопілот, аналіз телеметрії, алгоритми прийняття рішень — усе працює як єдиний контур, а не набір окремих функцій.
Де вже використовується ШІ та автоматизація
На сьогодні автоматизовано чи не кожен етап місії, і кожен пункт — окрема інженерна задача:
- Пошук і супровід цілі;
- Термінальне донаведення;
- Автоматичне розпізнавання повітряних і наземних об'єктів;
- Аналіз відеопотоку в реальному часі;
- Прогнозування оптимальної точки перехоплення цілі;
- Автоматичне наведення боєприпасу в бомберах;
- Оптична навігація: розпізнавання місцевості й повернення до точки зльоту без GPS та інших джерел навігації;
- Автоматичний зліт, вихід у район перехоплення, політ за маршрутом;
- Стабілізація польоту, робота автопілота;
- Аналіз телеметрії та даних зовнішніх систем;
- Алгоритм дій при втраті зв'язку або в умовах РЕБ;
- Автоматичне мінування — наприклад, для бомберів типу «Вампір»;
- Автоматичний підрив;
- Автоматичне виконання місії.
Машинний зір: від пошуку об’єкта до супроводу цілі
Завдання машинного зору — виявити об'єкт і підсвітити його для оператора чи наступного етапу наведення. Технологію використовують у різних сценаріях, найчастіше — з камікадзе та розвідувальними платформами.
Коли розвідувальний дрон патрулює заданий район, алгоритм постійно аналізує місцевість та знаходить цілі значно швидше за людину, особливо коли йдеться про замасковану техніку. Завдяки цьому машинний зір прискорює пошук обʼєктів та підсилює розвідку. У випадку з дронами-камікадзе, логіка дещо інша: після виявлення цілі пілот або веде дрон до ураження цілі вручну, або керування на фінальній ділянці бере на себе система донаведення. Це дозволяє автономно знищувати підтверджену ціль навіть під дією РЕБ, коли зв'язок із пілотом повністю втрачено.
У WIY DRONES працює власна модель розпізнавання цілей із подібною функцією виявлення та підсвітки об'єкта. Ця модель навчена розпізнавати ударні дрони ворога й відрізняти їх від сторонніх об'єктів — місяця, зірок, хмар чи птахів. Ця система працює в комплексі з донаведенням у режимі автопілота.
Самонаведення боєприпасу: точність на останніх метрах
У дронів-бомберів задача дещо інша, ніж у камікадзе, — надважливо скинути боєприпас точно в ціль. На підсумкову траєкторію одночасно впливають швидкість, висота та вітер, тому навіть мінімальна похибка в розрахунках веде до промаху та втрати боєприпасу.
Натомість самонаведення гарантує ефективність вильоту. Дрон доставляє бойову частину в район цілі та скидає, а далі боєприпас самостійно коригує свій рух до об’єкта. На фінальному етапі йому не потрібен постійний зв’язок з оператором чи GNSS: наведення спирається на інерційні вимірювання та відносний рух до цілі.
Для бомберів на кшталт «Вампіра» ефект особливо помітний: що стабільніше й точніше працює автоматика на фінальній ділянці, то менше результат залежить від того, наскільки досвідчений конкретний пілот за пультом.
Термінальне донаведення: останні метри без участі пілота
Для камікадзе найкритичнішою ділянкою польоту є останні секунди перед ураженням. Саме тут найчастіше втрачається ціль: зникає звяʼзок або ж спрацьовує РЕБ. Як наслідок втрачений борт та пролене завдання.
Термінальне (фінальне) донаведення вирішує саме цю проблему. Коли ціль захоплена та підтверджена оператором, алгоритм бере на себе фінальний етап польоту та її знищення, незалежно від того, чи є звʼязок з оператором. В разі втрати звʼязку дрон самостійно продовжить рух та знищить ціль.
Термінальне донаведення зменшує навантаження на екіпаж. Пілоту більше не потрібно виконувати увесь політ в ручну та покладатись на стабільність звʼязку на фінальних етапах. Дрон захоплює ціль, а система доводить його до цілі, відчутно зменшуючи навантаження на екіпажі та час здійснення місії.
Втрата зв'язку
Зв'язок із бортом може зникнути з різних причин: через роботу РЕБ або перевантажені канали передачі. У такому разі пілот керувати не може, адже канал управління відсутній. Подальші дії дрона визначаються алгоритмом на випадок втрати зв’язку.
- Продовження останньої команди до виходу із зони дії РЕБ;
- Перехід в режим пошуку цілі для її знищення;
- Утримання або відновлення курсу;
- Політ до контрольної точки;
- Стабілізація траєкторії;
- Альтернативна навігація без GPS;
- Підйом на безпечну висоту та самознищення при критично низькому заряді акумулятора.
При втраті сигналу бортовий комп'ютер тимчасово зберігає останні параметри польоту, оскільки зв'язок часто відновлюється за частки секунди. Якщо ж сигнал не відновлюється, запускається інший сценарій дій. Конкретний алгоритм дій у такій ситуації залежить від налаштувань та завдань окремого борта.
Чому частина ШІ працює на наземній станції
На сучасних БпЛА бортові комп'ютери вже несуть системи донаведення й розпізнавання цілей. Але дрон обмежений у розмірі й допустимій вазі, тож на борту працює компактний пристрій — лише для найважливіших функцій, які повинні спрацювати за умов втрати зв'язку чи глушіння.
З наземною станцією ситуація інша: вона не обмежена ні розміром, ні вагою, тому опрацьовує набагато важчі задачі: дані з радарів, карти, телеметрію, відео, а також інформацію від інших систем комплексу.
Наземна станція керування WIY є центральним елементом комплексу: саме там відбуваються всі необхідні обчислення, взаємодія із зовнішніми системами цілевказання та обробка даних.
Такий розподіл забезпечує стабільну роботу системи, швидку обробку даних, стабільну взаємодію різних елементів комплексу, й водночас не обтяжує дрон.
Автоматизація — необхідність чи примха?
Кількість повітряних загроз збільшується чи не щодня, ворог масово застосовує реактивні цілі, швидші, маневреніші та смертоносніші. Зі збільшенням кількості цілей часу на реакцію стає значно менше.
Коли екіпаж працює цілодобово, накопичується втома, зростає навантаження, розпорошується увага та підвищується ризик помилки через людський фактор. Для виявлення та реагування на цілі, що рухаються на великих висотах і зі швидкістю понад 600 км/год, навіть незначна затримка може стати фатальною. Саме тому в таких умовах автоматизована система є життєво необхідною.
Кількість кваліфікованих пілотів обмежена, і їх критично не вистачає, щоб закрити всі напрямки. Водночас один автоматизований комплекс здатен швидше та ефективніше перехоплювати цілі, ніж один екіпаж, який виконує всі етапи роботи вручну.
Тому автоматизація дає змогу мінімізувати людський фактор, оптимізує знищення цілі та дає змогу протистояти масовим атакам ворога.
Від окремих функцій до замкненого циклу
Ще донедавна повністю автоматичне перехоплення було радше обіцянкою на майбутнє, ніж робочою практикою. Зараз усі розробники активно рухаються в цьому напрямку: автоматичний прорахунок маршруту, виведення в сектор цілі, розпізнавання та супровід цілі — це те, з чим працюють екіпажі щодня.
Тепер постає питання: як зібрати те, що вже працює, в єдиний комплекс: виявлення загрози → цілевказання → автоматичний запуск → вихід у район → розпізнавання → супровід → перехоплення. І на кожному з цих кроків людина більше не контролює все вручну.
Тож роль пілота зміщується. Замість безперервного керування — спостереження за системою і підтвердження ключових рішень. Саме в цьому напрямку рухається комплекс WIY. Система взаємодіє із системами цілевказання й цифровою військовою інфраструктурою, зокрема з державною системою Delta. У такий спосіб об’єднуються найсучасніші доступні технології, які складають єдиний контур для захисту неба.
Окрема ціль команди — інтегруватися з якомога більшою кількістю радарів. Система уже інтегрована з найпоширенішими українськими радарами та польськими радарними системами.
Практика WIY DRONES
Ще нещодавно автоматизація комплексу WIY зводилась до виведення дрона в зону перехоплення цілі, щоб зменшити навантаження на екіпаж. Пілот злітав у напрямку цілі, перемикав режим, а вже за кілька секунд продовжував керувати вручну.
Буквально за кілька місяців команда розробки WIY суттєво просунулась і побудувала чи не повний цикл перехоплення: маючи положення цілі та положення власного дрона, комплекс відтепер здатен виконати перехоплення в автоматичному режимі. Ручна робота пілота звелась до підтвердження цілі, зняття електронного запобіжника та безпосереднього підриву.
Автоматичний підрив наразі проходить тестування і теж незабаром вийде в реліз — тоді роль оператора зведеться до контролю місії та підтвердження цілі.
Як наразі відбувається процес перехоплення:1. Комплекс бере інформацію зі SkyMap та прораховує оптимальний маршрут до точки перехоплення.
2. Перехоплювач самостійно злітає й виходить у сектор перехоплення в режимі автопілота.
3. Система розпізнає ціль і супроводжує її.
4. Алгоритми безперервно коригують траєкторію зближення.
Завдання пілота зводиться до фінальної стадії перехоплення: підтвердити ціль, зняти електронний запобіжник з бойової частини, власноруч наздогнати ціль та здійснити підрив. Такий розподіл задач зменшує когнітивне навантаження на екіпаж та вивільняє ресурси для контролю місії. Замість безперервного ручного пілотування оператор спостерігає за роботою системи й втручається саме там, де потрібне рішення людини.
Ця система вже працює на фронті. Наша команда продовжує розвивати наявні технології та додавати абсолютно нові функції для забезпечення безкомпромісної роботи. Це допомагає зменшувати навантаження на екіпаж, де можливо, та звільняти ресурс для складніших етапів.
Чи не найскладнішим в перехоплення — виявити ціль, коли відхилення радарів може сягати кілометри, знайти її, наздогнати та знищити. Саме тут поєднання автоматичних функцій дає найбільший ефект.
Паралельно ми розвиваємо додаткові функції, які в майбутньому допоможуть закрити повний цикл перехоплення, де для людини залишиться роль керування місією без прямого пілотування.
Що далі
Технології сучасної війни розвиваються надшвидко, ворог також не стоїть на місці та створює все нові загрози. Автоматизація перехоплення та інших процесів на фронті стали критично важливими.
Наступний крок розвитку – створення повністю автоматичних систем, які будуть здатні закривати обʼєкти цивільної інфраструктури, міста, військові обʼєкти, і водночас зменшувати потребу у людських ресурсах. Людина в цій системі керуватиме процесом, плануватиме місії та активовуватиме комплекси, унеможливлюючи людський фактор. Це створить абсолютно нову систему, здатну протистояти масованим атакам.