Аэрологистика: технологии для перевозки грузов на беспилотниках в России

Беспилотники, перевозящие грузы, уже никого не удивляют. Однако, чтобы такие аппараты стали частью российской логистики, необходимы особые правила, регламентирующие их работу. Кроме того, требуются специальные технологии, которые делают полет беспилотных воздушных судов (БВС) безопасным для них самих и для окружающих. Как эти проблемы поможет решить конкурс Национальной технологической инициативы Up Great «Аэрологистика», расскажем в нашем материале.
Аэрологистика: технологии для перевозки грузов на беспилотниках в России

Почему беспилотная воздушная доставка востребована? Автомобили сильнее загрязняют воздух, чем транспортные беспилотники, и не только при движении. Во время погрузки или разгрузки водитель часто не выключает двигатель, загрязняя газами городскую атмосферу и наши легкие. По данным исследований, на этот этап рабочего дня курьера приходится 30–50% всех выбросов. Да, наряду с беспилотниками на электрических двигателях есть модели и на ДВС. Однако даже при доставке груза на таких аппаратах часть выделяемых газов рассеивается в верхних слоях атмосферы. Кроме того, применение БВС уменьшит количество машин на улицах, что улучшит транспортную ситуацию в городах, а заодно сократит время доставки. Например, компания Wing, которая работает в США и Австралии, доставляет на беспилотниках продукты из местных магазинов в среднем за 10 минут.

Все чаще эти аппараты применяются и в промышленном секторе. Так, на труднодоступные промыслы Сибири и Арктики грузовые автомобили и водный транспорт могут доставить грузы лишь три-четыре месяца в году. Круглый год доступны лишь перевозки по воздуху. К сожалению, вертолеты не всегда могут выполнить поставку оперативно, к примеру, при плохой видимости они не вылетают. Допустим, нужно срочно отправить небольшой груз. Везти 100 кг обычным вертолетом дорого, поскольку он полетит фактически пустым. «Газпромнефть-Снабжение» предлагает в таких случаях задействовать беспилотный вертолет с грузоподъемностью в 100–150 кг.

А в Британии БВС доставляют письма и посылки до отдаленных островов. Естественно, беспилотники не смогут полностью заменить почтовую доставку (слишком велико количество отправлений), но существенно помогут почтальонам.

БВС в правовой песочнице

Пока что беспилотная аэрологистика существует в рамках экспериментов. Но на следующем этапе это будут уже не единицы, а сотни и даже тысячи беспилотников, которые разделят небо с пилотируемыми воздушными судами. Все участники воздушного движения должны быть одинаково оснащены, чтобы видеть друг друга, правильно уходить от столкновений, точно приземляться на любых посадочных площадках или менять маршрут в процессе полета.

Чтобы сделать беспилотники безопасными, их требуется начинить специальными технологиями. Это и продемонстрируют участники технологического конкурса НТИ Up Great «Аэрологистика», который пройдет в 2023–2024 годах. Конкурс организует Фонд НТИ совместно с Ассоциацией работодателей и предприятий индустрии беспилотных авиационных систем «АЭРОНЕКСТ».

Национальная технологическая инициатива (НТИ) – это объединение представителей бизнеса и экспертных сообществ, призванное развивать в России перспективные технологические рынки и отрасли. Фонд НТИ организует конкурсы Up Great – это новый формат соревнований, участники которых ищут прорывные технологические решения и работают над важными научными задачами. В настоящий момент проводятся следующие конкурсы:

— «Про//чтение». Цель – искусственный интеллект, способный к глубокому пониманию текста и анализу причинно-следственных связей;

— Ai'm Doctor. Цель – интеллектуальная система поддержки принятия врачебных решений, способную дать заключительный клинический диагноз;

— Ai'm Finder. Цель – программный продукт, определяющий симптомы на основе анализа объективных данных и жалоб пациентов;

«Аэрологистика»

Задача, поставленная перед участниками, на первый взгляд выглядит несложной: нужно перевезти на беспилотнике груз определенной массы на определенное расстояние. Но от этапа к этапу задача становится более сложной: увеличивается масса груза, дальность полета, количество промежуточных посадок и пр. Сценарий конкурса такой: беспилотник получает груз и полетное задание, затем в автоматическом режиме (без малейшего участия человека) переносит груз с одной площадки на другую, многократно выполняя промежуточные посадки.

По результатам конкурса организаторы планируют составить проект нового регулирования в части беспилотной авиации. Для этого на аэродромах Орловка и Алферьево, где проводится конкурс, введен экспериментальный правовой режим – так называемая «правовая песочница». Это позволит отработать применение новых технологий и протестировать специальное регулирование, чтобы затем решить, интегрировать их в общую систему законодательства или нет.

Уклониться от столкновения

Четыре года назад беспилотник NASA Ikhana впервые совершил полет в воздушном пространстве США, используя DAA – систему предупреждения и уклонения от столкновений (Detect and Avoid, англ. «обнаружить и избежать»). FAA выдало особое разрешение, которое позволило Ikhana полностью положиться на работу бортового комплекса. К слову сказать, он справился даже с опасным сближением, которое создали искусственно.

Навстречу БВС – участникам конкурса «Аэрологистика» – будут поднимать другие беспилотники, чтобы имитировать потенциально опасную ситуацию. Дрон должен будет не только обнаружить «провокатора» и самостоятельно уклониться от столкновения, но и вернуться на свой первоначальный маршрут.

Участники могут использовать любую архитектуру DAA – главное, чтобы система работала. Ранее такие технологии тестировались в России в «тепличных» условиях, поэтому организаторы конкурса решили создать рекордное количество потенциально конфликтных ситуаций в воздухе. Естественно, судьи при подведении итогов оценят, насколько хорошо участники справились с поставленной задачей. Нормативное закрепление получат те подходы к DAA, которые позволят успешно решить задачу с помощью технологий, допустимых к применению в авиации.

У всех на виду

Беспилотники должны быть видны не только другим участникам воздушного движения, но также тем, кто управляет воздушным движением с земли и охраняет объекты инфраструктуры. Большинство датчиков, которыми оснащены БВС, передают их местоположение внешнему экипажу, но не взаимодействуют со средствами управления воздушным движением (УВД), оборудованием правоохранительных структур. Как правило, они зависят от системы питания аппарата и в случае его неисправности прекращают работу.

А если оснастить беспилотное воздушное судно доверенными бортовыми модулями, которые сопряжены с системой УВД? Эти модули действуют так же, как «жучки» в шпионских фильмах. Такие «жучки» будут размещены на каждом БВС-участнике, благодаря чему группа руководства полетами, имитируя работу наземных диспетчеров, сможет отработать сценарии независимого наблюдения за полетом беспилотника. Помимо прочего, «жучки» помогут судьям зафиксировать, как прошло уклонение от столкновения и вернулся ли аппарат с грузом на маршрут. В ходе конкурса приглашенные правоохранительные органы смогут наблюдать идентифицированный БВС на портативном планшете. 

Отработка технологий независимого наблюдения и идентификации нужна не только беспилотникам, но и пилотируемым воздушным судам, особенно в неконтролируемом диспетчерами воздушном пространстве класса G. Именно здесь БВС ожидает наибольшее количество конфликтных ситуаций. Беспилотники будут конфликтовать между собой, воздушными судами авиации общего назначения и коммерческими пилотируемыми вертолетами. Кстати, большинство таких судов не оборудованы бортовыми системами предупреждения столкновений в воздухе, поскольку разрабатывались еще в 1960–1970-х годах или оснащены сравнительно простым комплексом бортового оборудования. Чтобы пилотируемые суда могли делить воздушное пространство с БВС, их необходимо оснастить такими бортовыми модулями. Кроме того, модуль наблюдения позволит реализовать функцию системы DAA беспилотника, и он сможет уклониться от столкновения, причем пилотируемому судну не потребуется менять параметры полета.

Маршрут с пересадками

Перевозчики, как никто другой, знают, как часто приходится менять маршрут из-за различных обстоятельств. Беспилотная аэрологистика не стала исключением. БВС-курьеры должны уметь перестраивать маршрут, если вдруг заблокирован пункт приема груза, повреждена посадочная площадка или же внешнего пилота попросили забрать что-то по пути.

В одном из испытаний конкурса участники должны направить на свои беспилотники команды о смене маршрута во время полета. Жюри будет оценивать, как сработает канал связи между пунктом дистанционного управления и беспилотником, как аппарат примет эту команду и как сумеет выполнить ее, не подвергая опасности окружающих.

В финале суммарная дальность полета составит 1000–1200 км с возможным удалением беспилотника от пункта дистанционного управления на 50–60 км. Из-за большого расстояния команды могут потерять радиосигнал. Но для будущей логистики умение передавать команды беспилотнику даже на такой большой дистанции критически необходимо. Иначе придется увеличивать число пунктов дистанционного управления на маршруте, что приведет к увеличению количества персонала и удорожанию перевозок.

Посадка в любых условиях

В беспилотной аэрологистике практически всю работу будет выполнять аппаратура, а не человек. Посадка, по условиям конкурса, как и весь полет, должна происходить в полностью автоматическом режиме. Судьи также оценят точность посадки, ведь малейшая погрешность может привести к повреждению груза или травме персонала. Команда, беспилотник которой выйдет за пределы области допустимого отклонения, будет дисквалифицирована.

На некоторых этапах разметку площадок прикроют, чтобы приблизить условия испытания к реальным. Ведь разметку может просто засыпать снегом. Командам разрешат на время полета оснастить площадки наземными датчиками, которые помогут беспилотникам «видеть», куда садиться. Испытания будут проходить не только днем, но и ночью, поэтому участники должны будут подготовить свои БВС и к этим условиям.

Судьи по итогам конкурса определят лучшую систему автономной точной посадки, и именно ее характеристики станут образцом для создания соответствующего стандарта. 

Загрузка статьи...