Беспилотное будущее
Потенциал применения беспилотных авиационных систем (БАС) в разных сферах очень велик.
Первые беспилотные авиационные технологии, появившиеся еще в ХХ веке, имели исключительно военное применение, были сложными и дорогостоящими. Однако рынок развивался. В течение последних трех десятилетий в этой области произошел настоящий прорыв. Появились беспилотники с меньшими габаритами, массой и существенно более низкой стоимостью. Сегодня прогресс в развитии гражданских беспилотных систем имеет крайне высокий темп, сформировалась новая индустрия услуг.
Рост популярности использования беспилотников во всем мире впечатляет. По данным J’son & Partners Consulting, в 2016 году мировой рынок беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) оценивался в 7,3 млрд долл. По информации Research And Markets. com, в 2020 году он составлял уже 20,8 млрд долл., а по прогнозам компании, к 2025 году этот показатель достигнет 51,97 млрд долл.
Аэромобильность и сельское хозяйство сегодня являются одними из наиболее перспективных направлений в области развития гражданских беспилотных систем.
Дроны на службе города
В настоящее время около 85% объема российского рынка БАС сконцентрировано в Москве. Здесь находится большая часть отечественных разработчиков, производителей и эксплуатантов беспилотных авиационных систем. Область применения БАС широка: картография, контроль строительства, мониторинг объектов промышленности и энергетики, аэро фотосъемка и многое другое.
Значительную роль в проектах БАС играет и Московский авиационный институт. Например, сейчас на авиационной базе МАИ «Алферьево» ведется оснащение полигона для испытаний беспилотных воздушных судов.
Заместитель генерального директора фонда «Московский инновационный кластер» Павел Подгорнев видит ряд сложностей, с которыми сталкиваются разработчики в столице.
— Из-за наличия регуляторных ограничений, в том числе связанных с особым статусом Москвы как центра стратегической важности, приходится испытывать и реализовывать проекты в других локациях. Тем не менее в Москве применяются беспилотники — главным образом для государственных целей, а также для аэрофотосъемочных работ, — говорит Павел Подгорнев.
Регулирование считается основным ограничением на данный момент для широкого использова ния БАС. Например, даже простая аэрофотосъемка требует большого количества разрешений, не говоря о более сложных проектах с применением беспилотников.
Ряд проектов по мониторингу с использованием БАС реализуется в интересах Правительства города Москвы. Но для раскрытия потенциала московских производителей БАС необходимо снятие регуляторных и технологических барьеров в строгом соответствии с требованиями безопасности проведения полетов. Потенциал Москвы подкрепляется наличием здесь крупных центров компетенций в этой области, таких как МАИ. Для этого с середины 2022 года был запущен проект по созданию пилотной зоны в 3 км на запад от МКАД — на территории инновационного центра «Сколково». Проект предполагает, что там установят экспериментальный правовой режим согласно федеральному закону «Об экспериментальных правовых режимах в сфере цифровых инноваций в Российской Фе дерации», чтобы иметь законную возможность проводить испытания любых типов беспилотников. Подразумевается создание специальной организации — центра управления городской аэромобильно стью на территории зоны, а также оснащение ее оборудованием — программно-аппаратными комплексами для автоматизированного управления воздушным движением беспилотников.
БАС в сельском хозяйстве
Беспилотные летательные аппараты, компьютерное зрение, машинное обучение, предиктивные алгоритмы — передовые информационные технологии пришли и в сельское хозяйство. Технологии БАС активно внедряются в процессы сельскохозяйственного производства. Основным направлением является отрасль растениеводства. В первую очередь это технологии опрыскивания и осмотра полей. Беспилотные системы позволяют работать в полях тогда, когда колесная техника по разным причинам сделать это не может, а также заменить дорогостоящее использование вертолетов и самолетов.
Вопросом увеличения точности управления посевами на основе автоматического скаутинга полей при помощи БПЛА и компьютерного зрения в России занимается компания «Ассист Агро», которая разрабатывает системы автоматической диагностики растений открытого грунта на основе анализа фотоснимков, прогноза урожайности, рекомендаций по повышению прибыли с гектара и управлению роботизированными операциями.
— В России среднее поле имеет примерный размер 100 га (1 кв. км), и для того, чтобы обойти его, агроному требуется не менее 40–50 минут, а небольшой беспилотник может его облететь за 15–20 минут, — рассказывает генеральный директор «АссистАгро» Евгений Багрянцев. — Результатом такого облета является набор фотографий, которые достаточно точно показывают степень засоренности полей и густоту посева. Это ключевые показатели для принятия решения по применению на полях ядов, уничтожающих сорняк, — гербицидов.
Беспилотные авиационные опрыскиватели для применения инсектицидов и гербицидов актуальны на различных полевых культурах. Например, рисоводство, или система рисовых чеков (опрыскивание гербицидами), посевы подсолнечника и сои (проведение десикации, то есть химического подсушивания растений). «Взрослый» подсолнечник обычно имеет высоту 1,7–2,2 м, и никакая колесная техника не сможет зайти в поле, а беспилотные системы прекрасно справляются с этой задачей. Евгений Багрянцев прогнозирует, что в ближайшие 10 лет 40% полей будут обследоваться беспилотниками и 20% технических операций будут использовать беспилотные воздушные системы.
— В 2022 году мы провели облеты на площади более 200 тыс. га и научили нашу нейросетку работать с такими культурами, как сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, соя и зерновые колосовые. Мы умеем распознавать сорняки, определять их фенологическую фазу развития и ботанический вид. Умеем подсчитывать густоту посева таких культур, как сахарная свекла, подсолнечник и кукуруза. Созданные решения позволяют хозяйствам компенсировать недостаток агрономов при обследовании полей, — говорит Багрянцев.
Наиболее перспективной технологией в сельском хозяйстве являются системы поддержки принятия решений. Они нацелены на решение ключевой проблемы отрасли — недостатка агрономических кадров.
В рамках стартовавшего в 2022 году федерального проекта «Передовые инженерные школы» МАИ и «Ассист Агро» совместно проводят исследования в области отработки технологии беспилотного осмотра полей. Разрабатывается беспилотная авиационная система для осмотров, а также создаются и апробируются нейросеть и программное обеспечение, способное принимать решения по обработке полей гербицидами.
Схема работы проста. Дрон выполняет полет по заранее запрограммированному маршруту, делает фотографии поля, а специально обученная нейросеть идентифицирует сорняки и подбирает гербициды, которые необходимо применить на этом поле.
Проекты в области беспилотного транспорта
Аэромобильность — одна из наиболее обсуждаемых сегодня тем, связанных с беспилотными авиационными системами. Среди отечественных проектов можно выделить аэротакси Hover — тяжелый аппарат мультикоптерного типа, прототип которого испытывали в начале 2021 года на базе «Лужников» и инновационного центра «Сколково». Известно также о планах компании «Вертолеты России» по разработке и производству опционально пилотируемой версии вертолета VRT500, которая потенциально могла бы использоваться в системе городской аэромобильности.
— Будущее за аппаратами с электрическими силовыми установками. Появление промышленных образцов источников электрической энергии, предназначенных для беспилотных летательных аппаратов, приведет к взрывному росту использования электрических аппаратов, предназначенных для перевозки грузов и людей. Однако развитие этого сегмента рынка определяют не только технические возможности и запросы общества. Есть ряд вопросов, которые еще только предстоит урегулировать: разрешение на полеты за пределами прямой видимости, опасения граждан по поводу нарушения их права на частную жизнь, создание системы технического обслуживания аппаратов и многие другие. Работы по этим направлениям активно ведутся, и кардинальных изменений в области аэромобильности можно ожидать уже в ближайшие пять лет. Вначале они будут связаны с аппаратами для решения задач аэрологистики, а затем и перевозки людей, — отмечает заместитель директора Центра «Беспилотные летательные аппараты» МАИ Максим Калягин.
В рамках государственной программы «Приоритет 2030» МАИ занимается реализацией стратегического проекта «Аэромобильность». Одна из целей университета — к 2030 году стать лидером по направлению аэромобильности в области науки и образования в Российской Федерации, а также выйти с образовательными программами на мировой уровень.
Всего в проекте пять составляющих: «МАИ — интегратор комплексов БАС», «МАИ — центр испытаний и сертификации БАС», «МАИ — интегратор систем управления движением БАС и наземной инфраструктуры», «Разработка цифровых сервисов для рынка аэромобильности» и «Комплексная подготовка персонала для рынка аэромобильности».
Цель проекта «МАИ — интегратор комплексов БАС» — сформировать рынок комплексных услуг будущего, в основе которых — применение беспилотных авиационных систем. В рамках других направлений ведутся работы над прототипами наземной инфраструктуры для БАС и услугами для организации безопасных полетов, по формированию системы разработки и коммерциализации цифровых сервисов для рынка аэромобильности, обеспечению компаний развивающегося рынка аэромобильности квалифицированными сотрудниками. Также моделью МАИ 2030 предусмотрено создание центра испытаний и сертификации БАС взлетной массой до 800 кг.
Все эти пять направлений лягут в основу научно-технологической базы комплексов БАС. Кроме того, среди важных задач университета — формирование системы организации и продвижения пояса инновационных предприятий и стартапов МАИ в области БАС, а также установление и укрепление партнерских связей с научными организациями, органами власти, индустриальными партнерами и бизнес-лидерами России и мира в области аэромобильности.
Елена Далина, Анна Солдатова
