Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук. Разбрах

Новини ИТ в отбраната
бр. 7, 2018

Технологии от ново поколение подпомагат операциите в града

от , 24 юли 2018 0 694 прочитания,

полк. доц. д-р инж. Николай Стоянов – заместник-директор на Институт по отбрана „Проф. Цветан Лазаров“
д-р Мая Божилова – доцент в дирекция „Развитие на системите C4I“, Институт по отбрана „Проф. Цветан Лазаров“
полк. инж. Григор Велев – директор на дирекция „Развитие на системите C4I“, Институт по отбрана „Проф. Цветан Лазаров“

Три договора за финансиране на пилотни изследователски проекти в областта на отбраната се сключиха в края на 2016. Чрез тях Европейският съюз проучва възможностите подкрепи  изграждането на отбранителни способности, свързани с общата политика за сигурност и отбрана на държавите членки. Поканата, представянето на предложенията, оценката, наблюдението и управлението на проектите се осъществяваше и координираше от Европейската агенция за отбрана.
Консорциум, ръководен от португалската технологична компания TEKEVER и партньори Института по телекомуникации (IT Aveiro) (Португалия), ARALIA Systems, Великобритания и Института по отбрана „Проф. Цветан Лазаров“, спечели финансиране в размер на 433 225 евро за проекта „Сензорна платформа и мрежа за вътрешно разгръщане и радиочестотна връзка за информация на открито“ (Sensor Platform & Network for Indoor Deployment and Exterior-based Radiofrequency Awareness или SPIDER)“. Продължителността му беше 12 месеца.
Проектът имаше за цел да разработи иновативна система за подпомагане на военните операции в градски условия, чрез подобряване на ситуационната осведоменост за вътрешността на сградите. Основната задача беше да се предостави в реално време карта на вътрешността на представляваща интерес сграда, да се открият и локализират хората в нея, като се използват данни от вътрешни и външни сензори, които не могат да бъдат получени с други средства.
Външната подсистема е мрежа от радиочестотни сензори, които разпознават движението на хора в сградата, а вътрешната подсистема използва мобилен робот с оптичен сензор, предаващ информация за вътрешността на сградата.
Полученият видеозапис от вътрешната сензорна подсистема се обработва чрез SLAM алгоритъм за откриване на хора (Simultaneous Localization And Mapping). Алгоритмите подобряват  точността на получените данни чрез сливане на информацията, придобита от външната подсистема (радара).

Системата SPIDER предава информацията в реално време до наземна контролна станция (Ground Control Station) с удобен потребителски интерфейс и гарантира сигурността на предлаганото решение.

Технологии от ново поколение подпомагат операциите в града


Системна архитектура
Демонстрационният прототип на SPIDER се състои от две отделни сензорни подсистеми: статичен външен радар и вътрешен мобилен робот, разпознаващ вътрешността на сградата с помощта на видео камера за откриване на хора, използващи SLAM техники за заснемане и локализиране върху картата на вътрешността на сградата.

Блоковете с бял шрифт са основните компоненти на системата, докато с черен шрифт са комуникационните устройства между тях.
    • LR1 & CAM
Безпилотнoто наземно устройство (UGV – Unmanned Ground Vehicle) e представено чрез блоковете, означени с LR1 и CAM. LR1 (Land Ray 1) e двуколесен наземен робот, носещ фиксирана видео камера, с възможност за елементарна обработка, необходима за предаване на данни в реално време към наземната контролна станция (GCS). LR1 има 2 радиокомуникационни канала с GCS, единият е за предаване на данните за командване (C2), а другият е за компресирано HD видео. На борда на LR1 има още контролер, на мисията, базиран на GPS и IMU позициониране, който управлява траекторията на UGV.

    • RADAR
SPIDER консорциумът разработи два вида сензори - MIMO и разпределен радар. Първата версия на MIMO има антенна решетка, проектирана да преодолее голямото затихване на сигнала през стените. Полевите тестове показаха, че радарът може да открива хора, които се движат зад 20 cm тухлена стена и да изчислява ъгъла на откриване. Втората версия на алгоритъма използва равномерно разпределени антени за постигане на висока резолюция при определяне на ъгъла. Тя  използва MIMO алгоритми за подобряване чувствителността при откриване. Второто решение, разработено по проекта, е разпределена радарна система от независими сензори, които работят координирано. При тестовите на концепцията, системата показа възможност за откриване на хора, движещи се от другата страна на стената.
    • SLAM
В рамките на проекта, екипът успешно разработи специален алгоритъм за откриване на хора, проектиран да работи върху LR1 UGV. Важна част от тази задача беше успешното събиране на множество данни и представителна извадка на данните, предоставени от камерата върху UGV. Алгоритъмът за откриване на хора беше обучен и тестван върху огромна по своя обем информация, като постигна средно ниво на разпознаване – 83%.
Друг важен аспект от разработването на алгоритъма за откриване на хора, беше изчисляване на разстоянието на открития човек до камерата. Средната грешка при това изчисление е 0,47 m. Оценката на разстоянието все още има ограничения, които се дължат на предположенията, че хората са със средна височина и са изправени. Освен това, сегашната SLAM система показа добри резултати по отношение на одометрията, като грешките са в диапазона от 0.17 m до 1.7 m (в зависимост от разстоянието, което е изминато).
    • GCS
Наземната контролна станция (GCS), използвана в SPIDER, е базирана на TEKEVER UAV GCS. Модифицирана е така, че да отговаря на изискванията на проекта. В обхвата на SPIDER са разработени нови дисплеи и функционалности, като джойстик контроли, които позволяват на (UGV) оператора  да го управлява от дистанция чрез телеметрични управляващи съобщения.

Разработен e и tab за визуализиране на управлението на радара, състоящ се от контролен дисплей и настройката на началните позиции на робота и радара, с използване на собствен протокол за комуникация между радара и GCS. Създаден е и 2D Map Viewer; този tab става особено важен в рамките на проекта SPIDER, тъй като обединява откритото от радара с локализираното (изчислено) място на робота, карта на вътрешността и данни за откритите хора от SLAM процесора, като по този начин се увеличава надеждността за всеки един от методите за откриване.
 

Демонстрационен сценарий
Важно е да се отбележи, че за проекти с нисък TRL (Technology Readiness Level) като SPIDER, който е с ниво TRL =2/3 (т.е. научни изследвания, за да се докаже осъществимостта на проекта), демонстрация обикновено не е необходима. Въпреки това, консорциумът реши и направи демонстрация на възможностите на системата с участието на военнослужещи от Portuguese Army Combined Arms School, Mafra.
Демонстрационният сценарий, избран за оценка на приложимостта на системата SPIDER при военни операции в градски условия, беше прочистване на населено място, по-точно прочистване на сграда.
В този сценарий отделението (малка военна единица от 8 души) трябва да прочисти първата сграда, която след това се превръща в база. При този сценарий информацията за вътрешността на сградата е изключително важна за планирането на мисията: на този етап е необходима разузнавателна информация за вражески дейности около и вътре в сградата, представляваща интерес. Това включва данни за местоположението на хората вътре, откриване на движения в постройката и картина от представляващите интерес стаи, в реално време. По време на демонстрацията бяха оценени функционирането на подсистемите, разработени в обхвата на SPIDER.

С финалната демонстрация, консорциумът показа възможностите на различните технологични блокове на SPIDER за откриване на хора в сградата с помощта на вътрешен мобилен сензор (робот); за създаване на карта на вътрешността на сградата, на базата на данните, получени и предадени от вътрешния мобилен робот; за откриване на движение в сградата, чрез използване на RF сензор, разположен извън сградата.

КОМЕНТАРИ ОТ  

Полезни страници
    За нас | Аудитория | Реклама | Контакти | Общи условия | Декларация за поверителност | Политика за бисквитки |
    Действителни собственици на настоящото издание са Иво Георгиев Прокопиев и Теодор Иванов Захов