Одно из направлений эволюции беспилотных воздушных судов подразумевает разработку автоматических дронов для поиска и спасания людей на воде. Есть ли таким аппаратам место на яхтах?
К написанию этой статьи нас побудило знакомство с ежегодными отчетами одного из лидеров производства беспилотных воздушных судов (БВС) для гражданского использования, где приводится информация о числе жизней, которые удалось спасти с помощью дронов. Изложенная в документах статистика основана исключительно на публикациях в мировой прессе и не может считаться окончательной, однако цифры впечатляют. Так, в 2017 году дроны помогали спасать в среднем по человеку каждую неделю, причем треть из этих БВС принадлежала обычным добровольцам, а не спасательным службам. Важно и то, что помощь состояла не только в поиске пропавших людей с помощью закрепленных на дронах видеокамер и тепловизоров, но и в доставке потерпевшим воды, провизии и снаряжения, включая рации, спасательные круги и жилеты.
Ключевая задача спасательно-поисковых БВС состоит в том, чтобы максимально сузить зону поиска для наземных служб: например, чтобы обнаружить пострадавшего на участке площадью один квадратный километр, команде из пяти спасателей требуется в среднем два часа, тогда как дрон делает то же в шесть раз быстрее — всего за 20 минут. Это позволяют не только высокая скорость и свобода перемещения БВС, но также то, что транслируемый им видеопоток могут одновременно анализировать большое количество людей. Не стоит забывать и о ситуациях, когда условия поиска опасны для самих спасателей — БВС в этих случаях незаменимы.
Идея использования дронов в поисковых операциях, в том числе в море, лежит на поверхности, и спасательные службы наряду с военными давно пользуются этим инструментом для обнаружения человека за бортом (МОВ). Более того, специализированные дроны доступны даже рядовым яхтсменам. Австралийская компания SOS Marine разработала систему под названием Little Ripper, которая в 2016 году была номинирована на DAME Design Awards. Шестироторный дрон Little Ripper способен доставить тонущим в многоразовом отделяемом контейнере надувные плавсредства, репелленты от акул, фонари и даже якорь для предотвращения дрейфа. Кроме того, дроны могут освещать место событий LED-фонарями и нести динамики, позволяющие им выступать в качестве удаленных громкоговорителей, чтобы спасатели могли успокоить паникующих.
Применение спасательных БВС не только увеличивает эффективность поиска, но и существенно снижает его стоимость по сравнению с использованием пилотируемых аппаратов. Так, например, привлечение вертолета MH-60 обходится береговой охране США в $ 14 000 за час, тогда как полеты высокотехнологичных армейских БВС Predator или Reaper стоят в 4–5 раз меньше, не говоря уже о гражданских дронах.
Полетим над небесами, а потом вернемся к маме
Все, о чем сказано выше, касается в той или иной степени организованных спасательных операций, когда получен сигнал бедствия, составлен план действий, и за его выполнением следят подготовленные профессионалы. Но можно ли каким-то образом автоматизировать процесс запуска БВС так, чтобы он начинал поиск по одному из заранее определенных алгоритмов, не дожидаясь, пока экипаж судна обнаружит и отреагирует на сигнал MOB? Скажем, при контакте с морской водой на определенном удалении от судна закрепленный на спасжилете потерпевшего аварийный маяк переходит в активный режим и передает сигнал на командный модуль в рубке. Там компьютер принимает решение о возможности взлета БВС без участия человека и немедленно направляет его в точку с полученными от маяка координатами, откуда тот передает данные с камер, радаров и другого возможного оборудования на протяжении длительного времени. Если экипаж не перехватил управление, то по выполнении задачи (например, доставки плавсредства) или падении заряда батарей до установленного уровня дрон самостоятельно возвращается на судно.
На первый взгляд — ничего сложного, однако вопросов в такой схеме больше, чем ответов. Во-первых, в жизни люди падают за борт гораздо чаще без жилетов, а значит, и без аварийных маяков. Поэтому, прежде всего, необходимо интегрировать сигнальное устройство с GNSS-приемником, например, в одежду, чтобы оно гарантированно оказалось в воде вместе с человеком. Затем необходимо вывести «породу» дронов с такой конструкцией и оснащением, которые позволят им устойчиво работать в условиях свежего или умеренного ветра, а также в дождь, туман и при относительно низких температурах. Кроме того, на борту потребуется защищенная от воздействия внешний среды стартовая площадка-гараж, где будет храниться и заряжаться готовое к пуску БВС, а также «домашний маяк» — чтобы дрон самостоятельно возвращался именно на судно, а не в точку взлета. Наконец, нужно предусмотреть поведение дрона при недостаточном количестве или полной потере спутников, а также запрограммировать алгоритмы автоматического поиска на случай, если маяк пострадавшего перестал подавать сигналы и транслировать координаты. Это лишь часть технических задач, которые предстоит решить разработчикам поисково-спасательных БВС, и кое-что в этом направлении уже сделано.
Глазастые грузовики
Если место падения человека за борт известно лишь предположительно, на помощь приходят алгоритмы вроде того, что разрабатывает австралийская компания Sentient Vision Systems. Программное обеспечение Kestrel Maritime, рассчитанное в первую очередь на военные БВС НАТО, способно в режиме реального времени различать на видеопотоках разного типа (обычные камеры, ИК и др.) плохо заметные объекты на поверхности воды, включая людей в штормовом море. Программа работает в стандартной среде Windows, и для анализа поступающего с поискового дрона видео можно использовать обычный ноутбук.
Весной компания UASTrakker из Флориды анонсировала одноименную систему автономного поиска (Emergency RF Beacon Tracking System) для БВС, которая позволяет дронам самостоятельно отыскивать аварийные маяки PLB/MOB. Находясь в воздухе, они сканируют используемые маяками радиочастоты и транслируют спасателям информацию с тепловизоров, инфракрасных и обычных камер. В ходе работы происходит трансляция видеопотока в «облако», а когда объект найден, летательный аппарат сохраняет трек и сбрасывает пострадавшему плавсредство и другие необходимые вещи. Если используется БВС большой грузоподъемности с лебедкой, то оно может транспортировать человека в безопасное место. «Грузовые» дроны выпускает, например, норвежская компания Griff Aviation: старшие модели вроде Griff 350 или Roughneck оснащены защищенными от влаги моторами и способны транспортировать до 200 кг на протяжении получаса. Модификация Griff Saviour с моторами по 16 л.с. рассчитана на поисково-спасательные задачи и может находиться в воздухе до 30–45 минут, доставляя к месту происшествия спасательное оборудование. По словам производителя, UASTrakker совместима со многими серийными моделями многороторных дронов и БПЛА с жестким крылом и позволяет пользователю в любой момент вмешиваться в управление.
Стайное поведение
Коллектив лаборатории GRASP под руководством Виджея Кумара в Университете Пенсильвании работает над тем, чтобы обойти зависимость дронов от спутников GNSS и научить их ориентироваться в пространстве с помощью камер, лазерных дальномеров, высотомеров и блоков инерциальных датчиков наподобие тех, что используются в смартфонах для смены ориентации экрана и позволяют GPS-приемнику работать даже при отсутствии спутникового сигнала. Экспериментальные модели GRASP включают в себя как миниатюрные летательные аппараты весом 20 граммов, способные передвигаться в трехмерном окружении (помещениях) со скоростью 6 м/с, так и двухкилограммовые дроны для поиска в лесных массивах и других местах со слабым и пропадающим сигналом GPS. Кроме того, в GRASP создают программное обеспечение, которое позволит БВС самостоятельно действовать роем, где нет лидера, а все участники могут меняться ролями и работать, будучи ограниченными в связи друг с другом. Это особенно актуально для эффективного поиска в открытом море, когда стая недорогих дронов может охватить большую площадь и не прекращать миссию, если один или несколько аппаратов выйдут из строя.
Одним из минусов не требующих инфраструктуры компактных гражданских дронов является ограниченный операционный радиус — всего несколько километров от оператора. Использование более мощных антенн (и элементов питания) увеличивает это расстояние, однако если речь идет о самостоятельном старте БВС при получении сигнала МОВ от аварийного маяка, необходимо разработать алгоритм действий при потере связи с «базой». Или, например, научить некоторые дроны стаи работать в качестве подвижных ретрансляторов сигнала: выстроившись в цепочку, они могут расширить площадь охвата роя.
Все больше стран начинает вводить жесткие ограничения на использование БПЛА гражданскими лицами, что связано с угрозами для безопасности и свободы личности, однако многие из этих мер (снижение максимальной операционной высоты, запрет на полеты ночью, лицензирование пилотов и т. д.) усложняют поиск пропавших людей. Поэтому наличие обычного или специализированного дрона на яхте не отменяет необходимости получения и поддержания навыков по «классическим» сценариям спасания человека за бортом, которые были выработаны за сотни лет мореплавания.
Глеб Бабинцев, директор Ассоциации эксплуатантов и разработчиков беспилотных авиационных систем «АЭРОНЕТ»
.jpeg)
Какие российские разработки беспилотных воздушных судов для поиска и спасания людей в море наиболее перспективны и в обозримом будущем могут быть использованы на частных гражданских и прогулочных судах?
В России существуют производители различных типов БВС, которые могут создать новую технику для поиска терпящих бедствие на море или адаптировать существующие модели. Здесь важно точно сформулировать задачу. Предположу, что требуется быстро найти инородный предмет на водной поверхности, идентифицировать его как объект поиска или, наоборот, исключить из поиска, а при обнаружении терпящего бедствие человека или группы людей не рассматривать и успокаивать их, а сразу сбросить плавсредства, репелленты от акул и т. д.
Беспилотное воздушное судно для таких задач должно быть устойчивым к довольно сильному ветру, способным взлетать и приземляться на кренящуюся платформу, обладать достаточной грузоподъемностью для размещения одновременно поисковой оптики и спасательных средств, а также обеспечивать высокую точность их сбрасывания. Исходя из этих требований наилучшим представляется БВС вертикального взлета и посадки с грузоподъемностью не менее 10 кг и временем полета не менее двух часов, то есть его максимальная взлетная масса будет приближаться к 30 кг.
Что в отношении возможности полной автоматизации поискового дрона на судне?
Сам по себе дрон — это обычное воздушное судно, которое несет полезную целевую нагрузку. Возлагать на него функции сканирования частот аварийных маяков нелогично, поскольку энергозатратно, и с этим лучше справятся корабельные устройства, которые могут задать ему стартовый азимут. Упавшего за борт человека можно найти, например, с помощью тепловизора по тепловому следу в холодной воде или с помощью сканирующих камер со специальным программным обеспечением по яркому пятну одежды или сигнального буя. В море довольно большая радиовидимость — 30–50 км, поэтому фотографии можно не только передавать на борт корабля для анализа, но и просматривать в онлайн-режиме, чтобы по обнаружении человека сразу отправить спасательный катер.
Какие сложности препятствуют широкому применению дронов в стаях?
При падении человека за борт время на его подъем зачастую измеряется минутами: чем быстрее будет найден пострадавший, тем больше у него шансов на выживание. Обнаружить терпящего бедствие человека без аварийного маяка, с помощью только лишь одного беспилотника, достаточно сложно. Даже зная предполагаемое направление течения, вы имеете мало шансов поймать глазом неприметную точку на поверхности огромной площади. Повысить их можно с помощью группы дронов, которые совместно «прочесывают» один большой или несколько малых квадратов.
Здесь видится серьезная технологическая задача, решение которой в России нормативно ограничено. Поисковая операция может выполняться одновременно несколькими беспилотниками и даже совместно с пилотируемой авиацией. Чтобы не допустить столкновения, все пилоты, находящиеся на борту или за пределами воздушного судна, должны наблюдать друг друга, причем не визуально, а приборно, на сравнительно большом удалении.
Способы и стандарты такого приборного наблюдения воздушных судов строго регламентированы Международной организацией гражданской авиации ИКАО. Не все способы применимы к беспилотной авиации, поэтому весь мир идет по пути комплексирования технологий, чтобы и экипаж тяжелого магистрального воздушного судна и экипаж БВС могли заблаговременно видеть друг друга на радаре.
В России же странным образом министр транспорта издал распоряжение № МС-68-р от 25.04.2018, в котором установил лишь один-единственный стандарт наблюдения для всех типов воздушных судов на территории Российской Федерации. Технология утвержденного стандарта такова, что без наземной инфраструктуры и диспетчера воздушные суда не смогут видеть друг друга и уклоняться от столкновения. Это огромная проблема для развития беспилотников вообще и для поисковых операций в частности. Глупость такое решение или умысел — большой вопрос.
Можно ли сейчас частным лицам легально использовать какие-то из перечисленных в статье систем SAR на базе БВС на территории России? Если нет, то какое наказание предусмотрено, если устройства применялись только в целях спасания людей на воде?
Независимо от цели и места использование воздушного пространства без получения соответствующего разрешения грозит физическому лицу штрафом до пяти тысяч рублей. Мы ожидаем изменения этого порядка: соответствующий нормативный акт уже внесен в Минтранс и проходит обсуждение.
Однако маловероятно, что в море кто-то спросит это разрешение. Но если вдруг во время полета произойдет ЧП с участием другого воздушного судна, это повлечет уголовную ответственность, причем очень серьезную, даже если это случилось во время поисковой операции.
Существует ли запрос на создание поисково-спасательных БПЛА со стороны владельцев коммерческого и частного прогулочного флота?
О запросах со стороны частных владельцев водного транспорта я пока не слышал, но использование БВС для поиска и спасания определенно набирает обороты. Функцию поиска и спасания в России выполняют структуры МЧС, и только сейчас частные компании постепенно начинают выходить на этот рынок. Спасание на воде явно видится как правильная рыночная ниша.
