Рои беспилотников

Рои беспилотников -- Беспилотники

Перспективное направление в области использования БЛА - это их объединение в группы или в рой. Принцип организации роя подсмотрен у насекомых. В случае с дронами, после их объединения в рой, каждый дрон управляется собственной автоматикой, а поведением роя может управлять программа с элементами ИИ или один (несколько) операторов.

Ниже представлены примеры и концепции объединения беспилотников в группы или рой и возможные варианты использования таких объединений для решения различных задач.

Исторический прообраз - роман Непобедимый, написанный Станиславом Лемом в 1955 году. Автор предугадал появление роев миниатюрных летающих роботов, которые в его романе оказались непобедимыми.

Преимущества применения группы БЛА

Снижение суммарной стоимости БЛА

Распределение полезной нагрузки по нескольким бортам (возможность сэкономить на суммарной стоимости полезной нагрузки)

Снижение потерь от аварий

Улучшение точности позиционирования каждого БЛА за счет взаимного позиционирования

Улучшение получаемых результатов за счет разных углов зрения разных БЛА

Ускорение получения результата в ряде применений

Недочеты и ограничения применения групп БЛА

Требуются высокие вычислительные возможности на борту БЛА для взаимодействия БЛА в полете в составе группы и предварительной обработки собираемой информации в режиме реального времени

Необходимые новые типы управляющего ПО

Желательна интеграция системы управления группой БЛА и ПО полезных нагрузок

Беспилотники в рое не только не должны сталкиваться, но также не должны мешать друг-другу создаваемыми ими воздушными потоками.

Беспилотники в рое должны иметь возможность коллективно распределять "специальности" и при необходимости перераспределять назначения данные отдельным участникам роя, например, при выходе из строя тех или иных "специалистов".

Военные применения

Очевидные применения - это повышение надежности/живучести системы разведки/целеуказания или атаки за счет увеличения числа дронов, занимающихся разведкой, целеуказанием или атакующих цель.

Система ПВО может оказаться "ошеломлена" числом целей и не сможет предотвратить выполнение группой дронов их задачи.

Даже потребительские дроны, объединенные в единый рой, могут представлять опасность для цели - от создания помех для радаров и до сброса на противника небольших боеприпасов.

Также группы БЛА могут использоваться для эффективного поиска пропавших людей или имущества, обеспечивая "параллельный" поиск на большой территории.

Группа (рой) БЛА может оказаться эффективным средством противодействия враждебному рою БЛА. Соответствующие эксперименты идут с 2017 года в США.

2019.05.15 Любопытные факты о первом случае запуска группы беспилотников военнослужащими ЦВО. Использовались БЛА Орлан-10, Тахион, Элерон-3. Подробностей в источнике нет, но вряд ли БЛА взаимодействовали в составе роя. Источник: tass.ru.

Каталог устройств

В России

Военно-учебный научный центр ВВС России (ВУНЦ им. Жуковского), Воронеж, Россия

Стая-93

2019.07.01 В России разработали систему управления малыми беспилотниками для нанесения массированного удара Стая-93. В основе системы - самоорганизующийся рой БЛА СОМ-93, каждый из которых может нести до 2.5 кг боевой нагрузки.
Роем управляет беспилотник-лидер, остальные участники роя поддерживают с ним визуальный контакт с использованием ИК-камер. Если ведущий выйдет из строя, например, из-за поражения огнем противника, его место займет другой БЛА, который возьмет на себя управление роем.
Число дронов в рое можно увеличивать неограниченно, например, формируя его как набор групп, где ведущий 1 является лидером для ведомых 2, 3 и так далее, которые в свою очередь являются ведущими для своих фрагментов роя.
Достоинство такого решения - сравнительно небольшая стоимость удара, который может нанести такой рой. Рой предназначен для нанесения массированного удара по одиночным и групповым наземным и воздушным целям в условиях противодействия средствами РЭБ и ПВО. Для эффективного противодействия противник должен располагать эффективными средствами борьбы с множественными небольшими низколетящими целями, что в реальных условиях встречается не так уж часто.
Источник и фото: ria.ru

Геоскан

2024.02.07 Геоскан представил решение для управления роем дронов. В качестве платформы выбрана "Геоскан Пионер" - до сих пор она обслуживала шоу дронов. Но на ней можно отрабатывать алгоритмы роевого интеллекта и машинного обучения. К платформе можно подключать либо квадрики "Геоскан Пионер Базовый", либо "Геоскан Пионер Мини". "Мини" подойдут для новичков, которые хотят развивать свою экспертизу в сторону алгоритмов роевого интеллекта. Групповой полет проходит в "безопасном воздушном пространстве" 3х3х3 м и может длиться до 10 минут. "Базовый" рой адресован адресован продвинутым пользователям, старшеклассникам, студентам, участникам соревнований. Дроны могут оставаться в воздухе до 17 минут, им нужно пространство 8х8х4 м. Можно отрабатывать на них совместную навигацию и поиск объектов, создавать световые шоу. Есть возможность для установки небольшой полезной нагрузки.

За рубежом

DARPA, США

Gremlins,

Разработка проекта системы бюджетных беспилотников Gremlins (Гремлины), запускаемых и возвращаемых на борт пилотируемых самолетов. Разработка идет в интересах ВПК США по заказу DARPA.

MIT / Strategic Capabilities Office, США

Perdix

военный микродрон самолетного типа роевого применения, распечатанный на 3D-принтере. Разрабатывается с 2011 года для проверки концепта роевых БЛА, запускаемых из диспенсеров обитаемого самолета, прежде всего, для создания помех в работе систем самонаведения ракет и систем ПВО противника. Испытания прошли в 2016 году.

Vanguard, США

2020.07.20 С 2019 года в США идут работы по проекту Vanguard, в который входит программа Golden Hord, в рамках которой планируется создать "умные" бомбы с возможностью роевого взаимодействия. “Золотая Орда” развивается параллельно с проектом Collaborative Small Diameter Bomb - речь идет как о роевых взаимодействиях, так и о придании боеприпасам частичной автономности. Как ожидается, бомбы смогут самостоятельно переключаться на более приоритетные цели, оповестят “коллег” об изменениях траектории полета, заместят собой сбитые противником боеприпасы, и возможно научатся самостоятельно избегать ряда угроз.

Исследовательская морская лаборатория, США

Cicada

беспилотные микродроны-планеры. В разработке на 2015.05. Микродроны предполагается "роем" выбрасывать с большой высоты, с самолета, дрона или аэростата. Далее они планируют к цели, ориентируясь по GPS. Разрабатывают эти микродроны в Исследовательской морской лаборатории США.

Новости по теме

2024.02.16 Исследователи из Университета Орегона, США, продемонстрировали проект Offset (Offensive Swarm-Enabled Tactics), в рамках которого единственный оператор управлял роем из сотни БЛА. Разумеется, речь идет об оптимизированном и упрощенном менеджменте флотилии, а не о точечном управлении каждым аппаратом.
Институт сотрудничает с агентством DARPA и технологической компанией Smart Information Flow - партнеры разрабатывают виртуальный интерфейс I3, призванный обеспечить оператора возможностью единовременного управления 250-ю летающими дронами и наземными роботами.

2020.10.15 Китай показал многоствольную пусковую установку для запуска барражирующих дронов. Система может в считанные минуты запустить до 48 барражирующих боеприпасов, действующих как единый рой. Такой рой обеспечивает одновременно разведку и может атаковать выявленные цели. Эффективных способов борьбы с роями дронов-камикадзе на сегодня нет. Это либо экспериментальные способы (на базе СВЧ-излучателей и лазерных установок), либо дорогостоящие - ракетные, либо не всегда действенная РЭБ. Наиболее готовы к столкновению с роями дронов скорострельные автоматические многоствольные установки типа Goalkeeper и аналогичные. В разработке установок для запусков роев дронов замечены США и Израиль. Подробнее о барражирующих беспилотниках-камикадзе.

2017.04.27 В США испытывают роевые технологии для летающих БЛА, в частности провели учебный бой между двумя роями БЛА. 2 группы по 10 БЛА Zephyr "сражались" между собой, каждая команда при этом использовала различные тактики. Беспилотники в бою обменивались информацией о своем положении на основе данных, полученных при помощи GPS - в будущем её можно будет собирать также с других сенсоров - с бортовых камер, радаров и т.д. RoboTrends.ru

2017.03.22 DARPA приступило ко второй фазе испытаний “Гремлинов”. За проект соревнуются команды из Dynetics, Inc. и General Atomics Aeronautical Systems. Испытания назначены на 2019 год. “Гремлинов” можно будет запускать с большинства воздушных аппаратов - бомбардировщиков, транспортников, истребителей и даже небольших беспилотных платформ-носителей с фиксированным крылом. Запуская и принимая на борт "гремлинов", “база” может оставаться за пределами действия систем ПВО противника.

2017.02.24 EHang подняли в воздух рой из тысячи БЛА. До сих пор чемпионами в подобных шоу были американцы, компания Intel в октябре 2016 года подняла в воздух 500 дронов, синхронизированных в единую группу. Это, конечно, не совсем рой и, тем более, не самоорганизующийся рой, но сама по себе организация синхронного управления тысячей аппаратов - это непростая задача.

2016.01.16 В США испытывают крупный рой военных БЛА. Проект #Perdix. В Пентагоне давно задумались о возможности использования автономных дронов в составе крупных организованных групп, в которые войдут тысячи аппаратов. Соответствующие испытания уже начались - в октябре 2016 на полигоне в Калифорнии три самолета Boeing F/A-18E/F Super Hornet за короткий промежуток времени выпустили 103, разработанных в MIT беспилотников Perdix.

2016.12.25 В Поднебесной заинтересовались “роевыми” технологиями. В прошлом месяце, китайская CETC (China Electronics Technology Group Corporation) побила этот рекорд, подняв в воздух 67 аппаратов в составе единого роя. Китайский “рой” способен выполнять разведывательные миссии и вести наблюдение без участия человека. Дроны самостоятельно взлетают, поддерживают построение, взаимодействуют друг с другом в воздухе.

2016.08.14 DARPA задумалась о борьбе с группами малых БЛА противника. В Пентагоне озаботились тем, что противник может применить схожие технологии - а следовательно, США потребуются защитные системы, способные отразить атаку роя микродронов. DARPA объявила о начале “мозгового штурма”, в рамках которого предлагается представить систему, способную быстро обнаруживать, идентифицировать, отслеживать и, при необходимости нейтрализовывать группы мелких беспилотников.

2016.04.15 По заказу DARPA разрабатываются БЛА Gremlin - группы БЛА воздушного старта для запуска с бомбардировщика и возвращения после исполнения задачи транспортным самолетом C-130. Пока что идет прототипирование, в 2020 году планируются выбрать компанию, которая получит контракт на Gremlin.

2016.03.13 F16 сможет выстреливать стаи дронов Проект #Perdix.

2015.10.12 На прорыв обороны направят рой хобби-дронов. Армия США намеревается провести испытания на полигонах Wait Sands и Fort Bliss в Техасе. Будет проверяться концепция использования недорогих хобби-дронов для групповой атаки на цель. Квадрокоптеры Iris 3D компании 3D Robotics объединят в группу, оснастив имитаторами взрывчатки.

2015.10 Концепт создания "радиолокационного комплекса" основали на использовании группировки (роя) беспилотных летательных аппаратов, барражирующих в автоматическом режиме на высотах от 100 м до 1000 м в заданном районе. Каждый участник роя действует автоматически, но "с оглядкой" на остальных участников роя, например, стараясь равномерно заполнить объем, выделенный для "патрулирования". Также каждый беспилотник обеспечивает обнаружение целей, например, низколетящих крылатых ракет или наземных целей противника. Обнаружив цель, беспилотник передает собранные данные на пункт управления. Уничтожить такой "распределенный локатор" достаточно сложно. Идею предложили в МГТУ им. Баумана / arms-expo.ru

2015.09.04 Рой ARSENL вырос до 50 беспилотников. В рамках эксперимента два оператора управляли роем из 50 беспилотников, отдавая команды двум “лидерам” подгрупп по 25 дронов в каждой. Ранее специалисты лаборатории запускали одновременно 20 дронов, затем - 30 дронов.

2015.07.28 Дронов собирают в стаю. ARSENL.

2014. Идея проекта ВМС США под названием LOWCUST (саранча + созвучие с LOW COST - дешевые) - запуск группы разведывательных дронов над полем боя. Дроны самолетного типа Coyote обеспечивают целеуказание, а чтобы затруднить уничтожение такого "корректировщика огня", их предлагатся запускать группой. Название проекта LOWCOST расшифровывается, как Low Cost UAW Swarming Technology, т.е. технология роя недорогих беспилотников. Видео

Гражданские применения -- Шоу с использованием беспилотников

2017.01.07 В Amazon разработали модульный БЛА, способный перевозить практически любой груз. Оригинальность идеи в том, что БЛА формируется из унифицированных модулей-квадрокоптеров, их число в БЛА определяется грузом, который нужно перевезти. После доставки БЛА может быть переконфигурирован, вновь разобран на отдельные модули-квадрокоптеры.

2016.11.10 FAA разрешила Disney использовать дроны для проведения ночных световых шоу.

2016.11.08 Intel представил беспилотник для световых шоу. #ShootingStar. В октябре 2016 года Intel сумел синхронизировать 500 беспилотников - это новый рекорд. Видео.

2016.05.01 Более 20 беспилотников Sky Magic drones компании MicroAd станцевали у горы Фудзи под традиционную японскую музыку. / theverge.com

2016.01.11 Сто танцующих дронов - новый мировой рекорд шоу беспилотников

2012.04.30 49 квадрокоптеров в едином управляемом полете в рамках светового шоу. Видео

Исследования в области роев БЛА

2017.05.18 Участники “роя” не помешают друг другу. Исследователи в США сформулировали понятие "сфера безопасности" для летающих БЛА. Это актуально при их использовании в составе роя, когда важно не только исключить прямые столкновения участников роя и других БЛА, но и минимизировать взаимное влияние друг на друга и другие БЛА воздушных потоков, создаваемых БЛА.