Обнаружение БЛА

Как это работает

Немного о процессе создания комплекса – от постановки задачи до измерения результатов

Постановка задач для разработки макета комплекса

При разработке макета комплекса приоритет был отдан обнаружению в оптическом диапазоне движущихся объектов (БЛА, БПЛА, дронов, беспилотников) на фоне неба. По результатам анализа информации об аналогичных системах в открытых источниках были сформированы следующие дополнительные требования к исполнению макета:

• мобильность
• малый вес
• скрытность
• возможность определять цели, незаметные для средств обнаружения, работающих в радиоволновом диапазоне
• возможность отличать объекты техногенного происхождения от прочих объектов (птиц и других помех)

В процессе разработки алгоритмов программной части комплекса была выявлена необходимость сочетания ряда условий:

• время наблюдения за объектом должно быть не менее 1 секунды
• размер объекта на изображении должен быть не слишком мал, чтобы можно было приблизительно оценить его габариты
• размер объекта на изображении должен быть не слишком велик, т.к. есть вероятность, что объект покинет область наблюдения слишком быстро

Расчётным путём составлена таблица, показывающая взаимосвязь габаритов объекта и расстояния обнаружения.

№	Ориентировочные габариты (длина или размах крыльев), м	Минимальное расстояние обнаружения, м	Максимальное расстояние обнаружения, м
1	0,5 - 1,5	100	500
2	1 - 2,5	200	800
3	2,5 - 5	400	2 000
4	4 - 6	500	2 500
5	5 - 15	1 000	3 000
6	8 - 20	1 400	4 500
7	15 - 30	2 300	8 000

Базовое значение (приведено в строке № 1) рассчитано для статического оптического сенсора с разрешением 2592х1944 пикселей и кадровой частотой 6 кадров в секунду, применявшегося в составе макета комплекса при проведении первых испытаний.

Использование сенсоров большего разрешения при сохранении кадровой частоты увеличит максимальное расстояние обнаружения. Минимальное расстояние обнаружения останется неизменным.

Состав макета комплекса

В состав макета комплекса были включены:

• рабочее место оператора – портативный компьютер с многоядерным графическим процессором
• статический оптический сенсор – цифровая монохромная камера (разрешение 2592х1944 пикселей, кадровая частота 6 кадров в секунду) с широкоугольным объективом
• подвижный оптический сенсор – цифровая цветная камера (разрешение 1388х1038 пикселей, кадровая частота 30 кадров в секунду) с телеобъективом для получения укрупнённых изображений объектов
• опорные устройства для оптических сенсоров
• прецизионное высокоскоростное опорно-поворотное устройство
• комплект интерфейсных и силовых кабелей
• транспортировочный кейс

Характеристики

В результате проведённой разработки макет комплекса обеспечивает следующие характеристики:

• обнаружение в поле зрения динамических объектов с размером (длиной корпуса или размахом крыла) от 0,5 м до 1,5 м на расстоянии до 500 м
• вероятность пропуска объекта, параметры полета которого удовлетворяют заданным ограничениям, не более 1% при корректной настройке параметров макета комплекса
• формирование графического и звукового оповещений об обнаружении объекта
• в случае обнаружения нескольких объектов в поле зрения одновременное сопровождение с поочередным выводом увеличенного изображения на экран рабочего места оператора
• поиск дальних объектов подвижным сенсором в режиме сканирования поля зрения (при отсутствии объектов в ближней зоне)

Демонстрация интерфейса макета комплекса

При появлении в поле зрения объекта, параметры движения которого удовлетворяют заданным настройкам, специализированные алгоритмы определяют степень подобия его размеров, скорости и траектории движения БЛА, после чего комплекс оповещает оператора о событии обнаружения и заносит информацию об инциденте в специальный журнал.


Рис. 1. Комплекс сопровождает БЛА самолётного типа с размахом крыла 1,5 м

На видеокадре статического сенсора размер цели составляет около 5 пикселей. В правом верхнем углу – изображение, полученное с подвижного сенсора с телеобъективом. Расстояние до цели составляет порядка 500 м.

Оповещение происходит в графическом (индикатор на экране рабочего места оператора) и звуковом форматах.

Рис.2. Графическая индикация обнаруженной цели.

Перспективы доработки и модернизации комплекса

Следует отметить, что алгоритмы, используемые в комплексе, достаточно универсальны, а режимы работы и характеристики в значительной мере зависят от применяемых технических средств. В связи с этим рассматривались следующие направления доработки и модернизации макета комплекса:

• усовершенствование алгоритмов для обнаружения статических объектов (зависших или остановившихся)
• расширение классификатора типов распознанных объектов
• усовершенствование алгоритмов для работы с тепловизионными или сверхконтрастными сенсорами с целью обеспечения работоспособности в тёмное время суток
• расширения поля зрения за счёт применения нескольких комплексов одновременно или нескольких статических сенсоров в одном комплексе
• интеграция набора комплексов в единую систему контроля зоны большой площади (установка комплексов по вершинам многоугольника охраняемого периметра)
• адаптация комплекса для установки на БЛА (патрулирование)