Ожидаемые результаты 

​

​

В результате выполнения проекта будут разработаны и исследованы новые методы, методики, модели и алгоритмы, обеспечивающие автоматическое обнаружение, определение координат, селекцию, сопровождение, классификацию территорий и распознавание наземных физических объектов (в том числе малых), а также планируется реализовать программный комплекс для бортовой пространственно-распределенной системы радиолокационного оперативного аэромониторинга, бортовые станции которой объединены в распределенную сеть группового взаимодействия, комплексной обработки потоковой радиолокационной информации и принятия оперативных решений по поиску физических наземных объектов, в том числе людей.

 

Таким образом, планируется достичь следующих основных результатов:

1. Новые концепции построения пространственно-распределенных систем (ПРС) малогабаритных бортовых радиолокационных станций (БРЛС), способных в группе повысить скорость обработки данных для формирования радиолокационного кадра (РЛК) в передних зонах обзора, повысить точность и достоверность измерений, а также обеспечить полноту отображения радиолокационной обстановки в передних зонах обзора БРЛС.

2. Новый метод формирования потока радиолокационных кадров с высокой частотой их следования для передних зон обзора БРЛС, объединенных в группу, в рамках концепции повышения точности, достоверности и оперативности формирования данных (координат, параметров движения, класс объекта и т.д.) о физических наземных объектах в процессе формирования каждого радиолокационного кадра с одновременным повышением скорости обработки этих данных, а также с обеспечением полноты их формирования.

3. Требования к взаимному расположению малогабаритных БРЛС, функционирующих в группе - законы траекторного их движения, так как такой комплексный и междисциплинарный подход одновременно связан с формированием и потока РЛК и траекторным управлением полетами отдельных носителей малогабаритных БРЛС, что следует решать, как единую комплексную проблему.

4. Новая методика построения классификационной карты типов подстилающих поверхностей на основе комплексирования разноракурсных потоков РЛК и междисциплинарного объединения методов статистического, кластерного и нейросетевого анализа.

5. Новая методика распознавания физических наземных объектов, обнаруженных в формируемом потоке РЛК за счёт применения специализированной межкадровой обработки, интеллектуальных методов и комплексной обработки объединенных разноракурсных потоков РЛК.

6. Новая метод формирования в динамике цифровой многовариантной вероятностной карты положения распознанных наземных объектов по априорной информации в целях сокращения времени на поисково-спасательные операции по спасению людей за счет адаптивного обзора и построения оптимальных маршрутов полета бортовых РЛС взаимодействующих в группе.

7. Новые имитационные модели и алгоритмы моделирования для разработанных в пунктах 1-6 новых концепций, методов и методик, которые способны формировать потоки РЛК, осуществлять по ним классификацию и распознавание наблюдаемых объектов и поверхностей с построением многовариантной вероятностной карты положения распознанных физических наземных объектов и определения их наиболее вероятного пути движения.

 

Ожидается, что с появлением оригинальных и высокоточных методов и методик для пространственно-распределенного бортового мониторинга, реализуемого на основе комплексной обработки потоков радиолокационных кадров с последующим применением к этому единому потоку междисциплинарных методов интеллектуального технического зрения, кластерного, статистического анализа, а также новых методов многовариантного прогнозирования, полученные результаты данного проекта будут иметь длительное последействие. При этом предполагается, что точность определяемых данных на основе применения методов и методик для пространственно-распределенной системы повысится в среднем на 41%, а также сократится время на поиск физических наземных объектов интереса на 29,7%.

 

В рамках данного проекта будет создан веб-сайт, отражающий текущее состояние проекта, его достигнутые научные результаты, опубликованные научные работы, монографии, запатентованные изобретения, полученные свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, базы данных и топологии интегральных микросхем.

 

Будет опубликована серия статей и обзоров по тематике проекта в журналах с высоким индексом цитирования, входящих в базы RSCI, ВАК, РИНЦ, Scopus и WoS: Sensors (Scopus, SJR - Q1), IEEE Communications Letters (WoS, Scopus, SJR - Q1), IEEE Transactions on Vehicular Technology (WoS, Scopus, SJR - Q1), Journal of Imaging (Scopus, SJR - Q2), Journal of Applied Remote Sensing (WoS, Scopus, SJR - Q2), Радиотехника (Scopus), Информатика и автоматизация (Труды СПИИРАН) (Scopus, SJR - Q3) и др., а также в трудах конференций: Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems; KES: International, International Conference on Knowledge-Based and Intelligent Information & Engineering Systems; международная конференция «Интеллектуализация обработки информации», международный форум «Математические методы и модели в высокотехнологичном производстве»; международная конференция по компьютерной графике и машинному зрению «ГрафиКон»; всероссийская конференция «Радиолокационное исследование природных сред» и др. На базе Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения создана новая научно-техническая лаборатория машинного обучения, профессионально занимающаяся созданием и исследованием теоретических и прикладных аспектов развития теории комплексирования информации в бортовых пространственно-распределенных системах радиолокационного оперативного аэромониторинга.

 

Научная значимость проекта

 

В научном отношении данный проект предполагает теоретические разработки, связанные с повышением точности и скорости формирования потоков радиолокационных кадров, с одновременным определением координат в процессе синтеза кадра, с повышением достоверности, точности и обеспечением полноты для автоматической классификации территорий и распознавания физических наземных объектов на нем, а также с прогнозированием их вероятных маршрутов движения, что в совокупности позволяет сократить время на поисково-спасательные работы, за счет междисциплинарного подхода, реализуемого при оперативном формирования динамически отображаемой радиолокационной обстановки в процессе аэромониторинга, осуществляемого взаимодействующей группой беспилотных летательных аппаратов, осуществляющих полет по заранее определенным траекториям. При этом, задачи – комплексной и интеллектуальной обработки потоков радиолокационных кадров и управления траекториями полетов носителей БРЛС – следует исследовать как единую комплексную научную проблему.

 

Практическая значимость проекта

​

Результаты данного проекта будут иметь широкое практическое применение, так как данное направление является перспективным в различных отраслях хозяйства, экономики и жизнедеятельности в целом, а также позволяет создать новую технологию группового технического зрения и соответствующий программно-аппаратный продукт, прямых аналогов которому в мире нет. Кроме того, по мнению авторов проекта, данная технология соответствует мировому уровню исследований, а в некоторых его аспектах даже опережает этот уровень.

 

Также, данный продукт будет иметь широкую гражданскую сферу применения в следующих задачах:

• мониторинг зон с чрезвычайными ситуациями с целью оперативного определения их масштаба, прогноза распространения и первоначального источника катастрофы, в том числе лесных возгораний, наводнений, землетрясений и т.д.

• мониторинг ледовой обстановки с целью определения зон разлива рек и возможных заторов;

• оперативный обзор водных ресурсов и береговых линий с целью определения размеров нефтяного пятна и прогнозирование его дальнейшего направления распространения;

• оперативный мониторинг труднодоступных мест, например в горных районах, определение мест возможных обвалов, селей, каменных и снежных лавин;

• поиск людей попавших в стихийное бедствие или оказавшихся в зоне катастрофы, определение и прогнозирование их местоположения;

• поиск людей, оказавшихся на терпящим бедствие судне с немедленной передачей информации службам ликвидации чрезвычайных ситуаций;

• обеспечение безопасной посадки малой авиации в условиях частичной или полной ограниченной видимости. Позволит снизить риск при посадке летательного аппарата в «плохих» метеоусловиях и/или сохранить жизнь экипажу.

 

При этом ключевыми преимуществами применения технологии многопозиционного технического зрения, реализуемой на базе на группы малых беспилотных авиационных аппаратов (БПЛА) являются:

• использование малых БПЛА вместо пилотируемых авиационных средств является экономически выгодным решением. Стоимость эксплуатации легких БПЛА составляет 20-25 тыс. рублей в час, в то время как пилотируемые вертолеты требуют затрат в размере 150-200 тыс. рублей в час, что значительно сокращает операционные расходы поисково-спасательных служб;

• применение методов машинного обучения и технического зрения для группы БПЛА, организующейся по типу "рой" или "стая", позволит провести более качественное исследование обширных территорий, в отличие от визуального осмотра экипажем пилотируемого воздушного судна, как следствие возрастает вероятность и сокращается время обнаружения терпящих бедствие и увеличиваются возможности своевременного оказания помощи, а также снижение издержек на проведение работ;

• использование оперативной группы БПЛА на этапе обнаружения зон, где терпят бедствие позволит не рисковать жизнью и здоровьем спасателей в случае операции в сложных погодных и сезонных условиях или в зонах чрезвычайных ситуаций (пожаров, наводнений, уточек с атомных станций и т.п.).

 

Таким образом, общественная значимость данного проекта заключается в возможности экстренной помощи людям, попавшим в бедствие в результате природных, экологических и техногенных катастроф. Своевременный поиск и оказание оперативной помощи позволит сохранить многие жизни и здоровье людей.